煅烧煤矸石细骨料特性及其对砂浆性能的提升作用

来源 :煤炭学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xieqi_1314
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
煤矸石是采煤和洗煤过程产生的工业固体废弃物,其长期堆积造成的环境问题日益严重.将其制备成砂石骨料具有重要的环境和经济效益.以煤矸石为原料制备了煅烧煤矸石细骨料,通过XRD,FTIR和MAS NMR等测试方法系统探究了煅烧对煤矸石细骨料理化特性及其微结构的影响;对比研究了煤矸石细骨料砂浆和天然河砂砂浆的工作性能、力学性能、水吸附性能和干燥收缩性能;基于骨料特性分析了煅烧煤矸石细骨料改善砂浆性能的作用机制.结果 表明:煤矸石细骨料(CGFAraw)煤粉等杂质含量和棱角较多、强度低,以其制备的水泥砂浆28 d抗压强度仅有27.1 MPa,砂浆吸水能力强、干燥收缩大.煅烧后煤矸石细骨料的吸水率和强度增加,600℃以上温度煅烧后煤矸石中的O—H和Al—OH振动峰消失,Si,Al结构转变,煤矸石产生活性.煅烧煤矸石细骨料吸收拌和水,降低了砂浆流动性.但活化煅烧煤矸石细骨料(600~ 900℃)显著提升了砂浆力学性能,且呈现早强特性,其中750℃煅烧煤矸石细骨料(CGFA750)砂浆的3,28 d抗压强度分别较CGFAraw砂浆提高了64.7%和92.6%,强度已超天然河砂砂浆.CGFAraw同水泥基体的界面黏结弱,砂浆的孔隙率、吸水能力和干燥收缩均较大.活化煅烧煤矸石细骨料降低了砂浆有效水灰比,释水后对其进行内部养护,在活性细粉及骨料表面Si,Al组分的共同作用下密实了基体孔隙、改善了砂浆界面,降低了砂浆孔隙率和吸水能力,显著增强了水泥砂浆的抗干燥收缩性能,其中CGFA900砂浆的90 d干燥收缩较CGFAraw砂浆降低了69.5%.弱组分多、强度低、成分复杂的煤矸石细骨料其品质较天然河砂差,热活化(600 ~ 900℃)处理是提升骨料品质及其砂浆性能的有效途径.
其他文献
物理模拟试验可以直观展现底板突水全过程,并可获取采动底板突水灾变演化的多元化信息,成为研究承压水上开采的有效研究手段.对早期研制的深部采动底板突水模拟试验系统的突水流量监测、覆岩柔性加载、水平分级加载和恒压稳流试验舱等4个模块进行了改造,实现了突水水量区域化定量监测、覆岩柔性均布加载、双侧分区域独立加载、大容量恒压供水和全方位的密封等功能.借助改造后的试验系统和研制的非亲水相似模拟材料,以受底板承压水威胁的山东某矿为工程背景,研究了突水通道形成、流量灾变演化、隔水层应力变化等过程.试验结果表明:依据底板可
矿井排风蕴含大量低温热能和粉尘.利用扩散塔喷淋装置,可回收矿井排风热能并捕集排风中的粉尘.针对上喷式扩散塔喷淋装置内排风与上升和下落水滴群传热传质问题及水滴群洗涤含尘排风问题,构建并验证了装置热回收及除尘理论模型.在MATLAB平台上利用四阶-五阶Runge-Kutta算法对模型进行求解,获得装置内空气温度、湿度、水滴温度、水滴速度、雷诺数、传热系数、传质系数、粉尘浓度沿扩散塔塔高分布及不同直径尘粒绕单个液滴运动轨迹.研究结果表明,上升水滴传热系数和传质系数在水滴上升过程中先减小后增大,下落水滴的传热系数
高突矿井采空区卸压瓦斯富集区的识别和富集区内抽采钻孔的布置对治理高突工作面瓦斯超限和采空区卸压瓦斯抽采具有重要意义.采用物理相似模拟和理论分析对高突矿井采空区卸压瓦斯富集区范围进行研究,基于“三带”理论和“椭抛带”理论,提出逐步精准辨识高突矿井采空区卸压瓦斯富集区的判别方法,并创新椭抛带微分扫掠数值建模方法;采用RSM-BBD(Re-sponse Surface Methodology Box-Behnken Design)方法设计试验,运用Fluent软件对卸压瓦斯抽采参数进行数值模拟研究,分析各单因素
四川盆地周缘复杂构造区断裂体系的封闭性对页岩气保存至关重要.四川盆地西南缘滇东北地区五峰组—龙马溪组富有机质泥页岩厚度大、TOC丰度高、有机质成熟度适中,具备良好的生烃物质基础及潜力,但不同钻井储层含气显示差异显著,区域断裂构造对页岩气保存产生重要影响.基于区域页岩气地质调查及二维地震资料,通过不同含气性典型页岩气井岩心裂缝统计,结合裂缝中流体包裹体的测试,探讨该区断裂体系对页岩气保存的影响.结果 表明:滇东北地区受到多期构造运动影响,断裂以逆冲走滑性质为主,近平行发育,多期活动;在距一级和二级断裂距离大
煤层低孔渗特征成为制约瓦斯高效率抽采的主要瓶颈,现多采用强化致裂增透技术来改造煤储层孔隙结构,旨在提高煤体渗透率.液态CO2循环致裂能够通过循环热应力、相变致裂及疲劳损伤的耦合效应协同致裂煤体,可联合低场核磁共振技术实现煤体孔裂隙结构的定量表征,而基于核磁共振技术对液态CO2循环作用煤体孔隙的几何特征演化规律研究较少.基于自主研发的液态CO2循环致裂试验平台,对多个褐煤试样进行循环冲击作用,采用低场核磁弛豫技术对循环作用煤体的孔裂隙结构进行统计监测,并结合几何分形理论探讨了渗流孔分形维数Ds、有效贯通孔分
为探究浆液黏度、溶蚀裂隙及岩溶孔洞对注浆改造过程中浆液在奥陶系顶部灰岩裂隙含水层中扩散、充填影响规律,自行研制一套可考虑裂隙分布、动承压水和注浆工艺因素的裂隙岩体动水注浆改造模型实验台.利用该装置模拟了3种黏度浆液在4类合岩溶裂隙、孔洞分布条件下的承压含水层中的扩散过程,总结了浆液扩散及充填规律;结合数值计算得到了11组注浆实验充填过程中应力分布及变化规律;最后通过超声波探测,分析了不同条件下浆液改造后岩体弹模变化规律.结果 表明:①均布裂隙中浆液扩散形态接近“∩”形,考虑不同条件作用后的浆液扩散形态呈现
为保持露天煤矿区域地下水系统平衡,避免由疏干造成的水资源破坏及不良环境影响产生,缓解露天煤矿疏干和排水之间的矛盾,尝试在降落漏斗范围内同层回灌露天煤矿疏干水.在保障采矿安全的前提下,通过短路径“疏干-回灌”地下水循环,实现疏干水零排放.以水均衡为理论基础,依据短路径地下水循环疏干理论,以露天煤矿为研究对象,采用FEFLOW地下水数值模拟软件,构建疏干-回灌协同开采地质模型,对露天煤矿疏干和回灌同时运行条件下的地下水流进行模拟.分析疏干井和回灌井的井数、井距、流量与疏干效果的关系.对比分析降水孔疏干法和短路
对燃煤电厂传统的静电除尘技术进行改造是满足我国日益严格的污染物排放标准的必要前提.针对燃煤细颗粒物的生成机理、气体污染物脱除技术对细颗粒物排放影响及高效除尘技术进行了较全面的总结,其中高效除尘技术部分主要包括对强化尾部除尘技术原理、优点和局限性及投运情况和源头控制技术机理,发展趋势等方面的介绍.煤中无机矿物的气化凝结、异相作用和破碎是PM2.5的主要形成机理.电厂NOx和SOx等污染物控制技术对PM2.5的排放有复杂的影响作用.燃煤电厂可从强化尾部除尘、烟气预处理和燃烧源控制3个方面对PM2.5排放加以控
科学认识开采损伤传导机理是井下安全生产、含水层保护及地表附属物减损理论发展及减损关键技术提出与实践的核心问题,研究西部煤炭集约化开采损伤传导机理与源头减损关键技术,对协调我国能源需求保障和矿区生态保护具有重要意义.通过分析集约化开采特征和现有减损技术特点,基于神东矿区集约化开采现场实测与模拟,研究了西部集约化开采损伤规律,揭示覆岩损伤传导机理.研究表明,神东矿区集约化开采具有矿压显现强烈、覆岩损伤严重、移动周期短、地表变形剧烈、地表裂缝发育等规律;发现神东上湾煤矿“基本顶破断-关键层断裂-地表主裂缝”呈“
为满足煤矿工作面智能精准开采对地质异常分布精准感知的需求,进一步提高工作面电磁波CT反演的精准性,提出了多源先验信息约束下的电磁波CT智能反演模型.在对工作面电磁波CT反演稀疏矩阵方程进行泛函优化转换的基础上,分析了基本遗传算法(Single Genetic Algorithm,SGA)的寻优进化机理,探讨了不同遗传参数对SGA智能算法搜索优化性能的影响,设计了基于多种群自适应遗传算法(Multi-population Adaptive Genetic Algorithm,MAGA)的工作面地质异常电磁波