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煤矸石的酸碱融出法的煅烧

时间:2014-05-09 14:53:03

作者:世邦机器

以不同温度煅烧的煤矸石作为主体原料,制备煤矸石质硅铝基胶凝材料(煤矸石质硅铝基胶凝材料中包括主体与配体,主体材料中煤矸石、熟料、矿渣的比例为70:20:10,配体材料为复合外加剂,其加入量为5%)。测试其胶砂抗压强度来研究煅烧温度、溶出率和抗压强度之间的关系。

可知当煤矸石的火山灰化温度为800℃时,煤矸石质硅铝基胶凝材料3天和28天胶砂抗压强度均为非常大值,800℃之后强度大幅度下降。就28天强度而言,600℃火山灰化煤矸石的强度仅次于800℃火山灰化煤矸石的强度,胶凝体系的力学性能和在NaOH溶液中溶出硅、铝的曲线变化一致。郭伟的研究表明不同煅烧温度煤矸石在NaOH溶液中Si离子和Al离子溶出特性和煅烧煤矸石水泥强度随煤矸石煅烧温度变化规律一致。董刚的研究表明碱溶出法(NaOH溶液)溶出活性Al2O3和活性SiO2的含量之和与煤矸石火山灰活性相关系数非常大。因此,用煤矸石在NaOH溶液中硅、铝溶出率来评价煤矸石的胶凝活性是可行的。

碱度(pH值)提高有利于硅铝质物质的溶解,摩尔浓度相同的NaOH和KOH溶液,碱金属离子对硅铝的溶出起到了决定性作用。煤矸石粉碎机破碎,煤矸石粉碎机价格来说硅铝质物质的溶出包括化学反应、静电发应和离子对缩聚反应。在化学反应中主要取决于OH-和硅铝质物质表面的反应,形成Al(OH) 、-OSi(OH)3、二价正硅酸离子和三价正硅酸离子,而静电反应就是碱金属离子和化学反应中所形成的离子通过静电中和来消除静电斥力。

Dent Glasser和Harvey的研究认为没有阴阳离子直接作用于Al(OH) 是Al离子溶出低于Si离子溶出的原因。具有同样电荷的Na离子和K离子对硅铝溶出的影响是由于离子尺寸不同的原因。离子尺寸越小越利于与小尺寸的硅酸盐低聚物反应。离子尺寸小的钠离子的静电反应和阴阳离子对浓缩反应能力强于钾离子,这是KOH溶液中硅、铝溶出速率低的原因。800℃煅烧煤矸石硅和铝溶出率理想,原因是煤矸石中高岭石在600℃左右已经完成向偏高岭石的转变,在800℃偏高岭石转变为活性硅和活性铝,活性硅和活性铝比起偏高岭石具有更低的键能和更高的离子溶出特性。

而随着煅烧温度的升高,伊利石结构的破坏,在1000℃硅、铝的溶出再次出现一个极值,随后氧化硅和氧化铝之间发生反应形成新的物质,硅、铝的溶出也随之下降。而值得关注的是400~600℃煅烧的煤矸石在NaOH和KOH溶液中硅和铝的溶出率发生了急剧增长,在硅酸钾介质中也出现类似的情况。这个温度范围内Si离子和Al离子溶出的大幅度变化是由于该温度区的物相处于高岭石向偏高岭石转变过程的中间态,失去了高岭石的稳定态,还没有形成偏高岭石的稳定态,此时硅和铝处于高活性状态。

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