论文部分内容阅读
我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,而在煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物煤矸石,已成为我国排放量最大的工业固体废弃物之一。与其它固体废弃物相比,我国在煤矸石理论研究和应用方面都显得相当薄弱,对激发其潜在活性的研究也仅局限于用常规煅烧这种传统的方法。本论文探讨了目前国内对煤矸石作为辅助性胶凝材料的利用情况,分析了常规煅烧活化煤矸石的不足,通过对微波技术加热基础理论的分析和研究,提出了用微波辐照技术来活化云南未燃煤矸石,并将其作为辅助性胶凝材料加入到水泥中。通过相关的资料得出微波辐照活化煤矸石原理跟常规煅烧活化相同,都是通过破坏煤矸石中SiO2和Al2O3牢固的Si-O和Al-O键结构,形成具有活性的SiO2和Al2O3,明显改变煤矸石的物相组成和微结构,提高煤矸石的活性。鉴于此,本文以云南宣威来宾煤矿的未燃煤矸石为例,通过对原矿的全分析和X-射线衍射分析,得出原矿成分以高岭土为主,经活化后可以作为辅助性胶凝材料加入到水泥中。论文以煤矸石常规煅烧活化为参考,采用加入一定量的易吸收微波的物质与煤矸石粉混合,利用强吸收微波的物质吸收微波迅速升温,通过接触热传递和微波能量输入两种方式使不吸收或部分吸收微波的物质温度迅速升高,达到活化煤矸石的目的。通过加入锯末、煤粉、MnO2、焦炭和水这几种掺合物,以及调整煤矸石与掺合物之间的比例,将煅烧后的样品经XRD和SEM检测,得出用2450Hz、1.0kW的微波发生器活化煤矸石的最佳组合为煤矸石：焦炭=4：1,加入较多的水(拌合后混合物看上去粘稠),微波辐照16min。用2450Hz、3.5kW的微波发生器活化煤矸石的最佳组合为煤矸石：焦炭=4：1,不加水,微波辐照12min。将微波辐照活化后的煤矸石按水泥质量的40%、50%、60%加入到普通硅酸盐水泥中,并加入水泥质量5%的氧化钙,测定煤矸石加入量为50%的煤矸石水泥的性能,得出混合水泥的初凝时间为202min,终凝时间为383min,且煤矸石水泥有微膨胀,体积膨胀率为8.61%。用试饼法测得混合水泥安定性合格。用GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定了混合水泥的强度,得出了微波辐照的确可以活化煤矸石的结论。通过对微波辐照活化煤矸石技术的经济分析,此工艺高效、节能,达到了环保和保护自然资源的目的,为煤矸石的活化处理提出了新的思路。