煤矸石动态煅烧活化的影响因素

煤矸石能够通过热活化激发胶凝活性,用做水泥混合材,实现综合利用。本研究以太原西铭煤矿洗选矸石为研究对象,采用单因素实验法考察了煅烧方式、温度、时间和粒度对活化效果的影响,利用TG-DTA、XRD以及IR等分析手段探讨了不同因素对煤矸石煅烧活化的影响机制。研究结果表明,煤矸石活性主要受高岭石晶相转变和残余碳的影响。与静态煅烧相比,动态煅烧传热和氧传递效率更高,煤矸石活化效果较好。温度升高,物料活性提高,但是超过800℃后,活化效果变差。随着活化时间增加,煤矸石活性提高,超过60 min后,活性保持稳定。粒度减小,可以提高传热和氧传递效率,改善活化效果,当粒度达到10~100μm后,继续减小粒度并不能提高活化效果,因此,煤矸石动态煅烧活化粒度以保持在10~100μm为宜。     

微波活化煤矸石反应活性及胶凝性能

研究了微波辐照对煤矸石反应活性及胶凝性能影响,通过XRD、IR等表征手段,分析了微波辐照煤矸石和煤矸石水泥的微观结构,结果表明,煤矸石经微波辐照可脱去煤矸石中的自由水和其矿物的结构水,并破坏了煤矸石矿物中牢固的Si—O和Al—O键结构,提高了SiO2、Al2O3的可溶性,提高煤矸石的反应活性和胶凝性能.煤矸石微波辐照的时间在8 min较为适宜,以30％煤矸石替代水泥时,经8 min微波辐照煤矸石的水泥净浆体28 d抗压强度为47.6 MPa,比原煤矸石的水泥净浆体高23.2 MPa.     

煤矸石中的铝、铁在高浓度盐酸中的浸出行为

考察了煤矸石中Al2O3和Fe2O3在不同浓度盐酸中的浸出行为,着重探讨了Al2O3和Fe2O3在高浓度盐酸中的溶出规律。通过与文献中AlCl3和FeCl3在不同浓度盐酸中的溶解度数据对照,发现煤矸石中Al2O3的溶出率受AlCl3溶解度的影响显著,而Fe2O3的溶出则基本不受FeCl3溶解度影响。进一步的研究结果表明,在高浓度盐酸中,煤矸石中Al2O3的溶出率显著降低,高浓度的盐酸不影响Fe2O3的溶出。当煤矸石的煅烧温度为700℃、酸浸温度为33℃时,酸浸固液比为1∶1(g/mL),利用37%的高浓度盐酸酸浸,Fe2O3和Al2O3的溶出率分别为48.7%和7.3%,可实现煤矸石中铁铝的有效分离。     

氧化铝对煤矸石提铝废渣制备水玻璃的影响

以纯石英砂或煤矸石酸浸提铝废渣为原料,采用低温(850℃)纯碱烧结法制备水玻璃,考察了杂质Al2O3含量对原料中SiO2溶出率以及产品水玻璃模数的影响,通过电感耦合等离子发射光谱(ICP)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和热重分析(TGA)手段对原料和产物进行了分析和表征。结果表明,与纯石英砂为原料制备水玻璃相比,杂质Al2O3的存在降低了SiO2-Na2O体系的反应温度,但由于Al2O3会与反应体系中的SiO2和Na2O反应生成水不溶性的铝硅酸钠盐,导致实际可溶性SiO2的含量减少,降低了SiO2的溶出率和硅酸钠的模数。通过添加石英砂可控制提铝废渣中的A12O3含量低于5%,使提铝废渣中SiO2的溶出率达到90%以上,制得水玻璃模数达2.15。     

煤矸石硅铝溶出分析与胶凝活性快速检测

煤矸石胶凝活性的快速检测在煤矸石废弃物的资源化利用中具有重要意义。以太原西山煤矿预处理后的煤矸石作为研究对象,采用均匀实验法、单因素实验法考察了溶出时间、温度以及Na OH浓度对煤矸石中活性硅铝溶出效果的影响,采用拟合法探索了煤矸石活性硅铝溶出量和煤矸石水泥胶砂强度(即胶凝活性)之间的关联性。结果表明,在100℃下、以3.0 mol·L-1Na OH溶液处理1 h,煤矸石中的活性硅铝溶出效果最好;活化煤矸石硅铝溶出总量与水泥胶砂试块28天抗压强度之间的关系为Y=2.16X/(262.10+X)。     

煅烧温度和添加剂对提高煤矸石中氧化铝溶出率的实验研究

煤矸石是煤炭在开采、洗选过程中产生的固体废弃物,其中二氧化硅、氧化铝和碳占到矸石总量的90%以上,又是一种可以利用的资源。实验以山西潞安煤矿的洗矸为原料,采用SEM、IR和XRD等分析测试手段对不同煅烧温度下的煤矸石进行微观形貌、化学键变化和矿物组成的分析研究,确定氧化铝的活化温度区间;并根据煤矸石的活化机理,选择提高氧化铝溶出率的添加剂。实验结果为：煤矸石中氧化铝的活化温度区间为600～850℃;酸浸过程中添加氟化钠可以打开煤矸石中的SiO₂—Al₂O₃,使氧化铝溶出率达到90%以上,和通常条件下氧化铝的溶出率相比提高20%左右。本研究为煤矸石高值利用提取氧化铝提供了技术基础,也为粉煤灰等低铝含量矿物的开发利用提供借鉴。     

低温碱溶脱除液晶显示器(LCD)玻璃基板粉末中的硅和铝

为了提高氯化法回收LCD中铟的效果,降低SiO2和Al2O3对氯化过程的干扰,采用NaOH对液晶显示器玻璃基板粉末中的硅和铝进行了预先溶出规律研究.首先分析了LCD粉末中SiO2和Al2O3的含量、形貌以及铟的浸出变化,然后计算了SiO2和Al2O3的脱除效率.在条件实验基础上通过正交实验设计得出优化实验条件.研究表明,在液固比为90:2、温度95℃、溶出时间2 h、碱度0.56 g/L的最佳工艺条件下, SiO2的脱除率为80.88%、Al2O3的脱除率为 83.30%、二者总的脱除率为81.30%,洗涤液中没有发现铟的溶出,碱溶后的物料表面产生大量均匀的孔状结构.这将对液晶显示器玻璃基板粉末的资源化与铟的富集有重要意义.     

脱硫灰中杂质对石灰石脱硫活性的影响

研究脱硫灰中杂质对石灰石脱硫活性的影响具有重要意义,采用烟气湿法脱硫用石灰石粉反应速率的测定方法,使用瑞士万通902智能电位滴定仪,分析了SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaSO3与MgO等脱硫灰中5种杂质对石灰石脱硫活性的影响.结果表明,在实验浓度范围内,SiO2、Al2O3、CaSO3的加入在一定程度上促进了石灰石的溶解,而MgO、Fe2O3的加入在一定程度上抑制了石灰石的溶解.将脱硫灰与石灰石掺合作脱硫剂时,要综合考虑这5种杂质对石灰石溶出的影响,选择适宜的脱硫灰和石灰石掺合比.     

煤矸石中氧化铝溶出的实验研究

煤矸石是主要的煤系固废,其中氧化铝的含量占到25%左右,又是一种可以利用的资源.本实验以山西潞安煤矿的煤矸石为原料,采用正交试验的方法,研究了盐酸作为酸浸介质浸取煤矸石中氧化铝.主要影响因素为煅烧温度、酸量、固液比及酸浸时间,最佳工艺条件为:煅烧温度为650℃,酸量为225mL(按照煤矸石中氧化铝和盐酸反应的摩尔比为1:6计)、固液比为1:3、酸浸时间为3 h,单因素重复试验结果和正交实验的结果相符,在最佳条件下,氧化铝的溶出实验验证结果表明,三氧化二铝溶出率为71.49%.本研究对实现煤矸石的资源化综合利用具有重要的意义.     

酸浸法提取煤矸石中Al2O3的研究

煤矸石是主要的煤系固体废物,其中Al2O3质量分数约占35％左右.以某煤矿的煤矸石为原料,通过单因素实验比较盐酸和硫酸对Al2O3的浸取率,研究各因素对Al2O3浸取率的影响,确定浸取煤矸石中Al2O3的最佳酸浸介质为硫酸.利用正交实验确定酸浸取的最佳条件为:液固比(酸溶液体积与煤矸石样品质量比)15 mL/g、硫酸摩尔浓度3 mol/L、浸取时间120min、助样比(助溶剂与煤矸石样品质量比)0.20,在此条件下硫酸对煤矸石中A12O3的浸取率可达79.6％.