【摘要】：煤矸石能夠通過熱活化激發(fā)膠凝活性,用做水泥混合材,實(shí)現(xiàn)綜合利用。本研究以太原西銘煤礦洗選矸石為研究對(duì)象,采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察了煅燒方式、溫度、時(shí)間和粒度對(duì)活化效果的影響,利用TG-DTA、XRD以及IR等分析手段探討了不同因素對(duì)煤矸石煅燒活化的影響機(jī)制。研究結(jié)果表明,煤矸石活性主要受高嶺石晶相轉(zhuǎn)變和殘余碳的影響。與靜態(tài)煅燒相比,動(dòng)態(tài)煅燒傳熱和氧傳遞效率更高,煤矸石活化效果較好。溫度升高,物料活性提高,但是超過800℃后,活化效果變差。隨著活化時(shí)間增加,煤矸石活性提高,超過60 min后,活性保持穩(wěn)定。粒度減小,可以提高傳熱和氧傳遞效率,改善活化效果,當(dāng)粒度達(dá)到10~100μm后,繼續(xù)減小粒度并不能提高活化效果,因此,煤矸石動(dòng)態(tài)煅燒活化粒度以保持在10~100μm為宜。
【圖文】：

第7期李超等:煤矸石動(dòng)態(tài)煅燒活化的影響因素圖1煤矸石原料TG-DTA曲線Fig．1TG-DTAcurveofcoalgangue2結(jié)果分析與討論2.1TG-DTA分析煤矸石的TG-DTA曲線如圖1所示。由圖1可知，差熱曲線中，在446℃和544℃出現(xiàn)2個(gè)波峰，而在480℃出現(xiàn)1個(gè)波谷。這是由于在升溫過程中，煤矸石中的殘余碳會(huì)逐漸燃燒放熱，同時(shí)高嶺石也會(huì)逐漸吸熱脫羥轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石，2個(gè)過程疊加共同形成了煤矸石的差熱曲線;400～650℃時(shí)由于殘余碳燃燒形成放熱峰，而在446～544℃則由于高嶺石脫羥吸熱形成了吸熱谷。由于煤矸石的活性同時(shí)受高嶺石晶相轉(zhuǎn)變和殘余碳含量的影響，因此，其煅燒活化溫度應(yīng)選擇高嶺石晶相轉(zhuǎn)變結(jié)束和殘余碳燃盡的溫度，即650℃以上。2.2煅燒方式的影響700℃下對(duì)L3分別動(dòng)態(tài)和靜態(tài)煅燒60min，考察煅燒方式的影響，結(jié)果如圖2所示。圖2動(dòng)態(tài)和靜態(tài)煅燒煤矸石外觀及水泥膠砂強(qiáng)度Fig．2Appearanceandcementmortarstrengthofdynamicandstaticcalcinedcoalgangue由圖2(a)可知，動(dòng)態(tài)煅燒時(shí)的水泥抗折、抗壓強(qiáng)度均大于靜態(tài)煅燒，28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到靜態(tài)煅燒的1.24倍。造成這一結(jié)果的原因主要是由于動(dòng)態(tài)煅燒時(shí)，煤矸石在回轉(zhuǎn)窯中不停翻滾，傳熱效率高，受熱均勻，高嶺石能較好的轉(zhuǎn)化為偏高嶺石，而且所有物料均與空氣接觸良好，氧傳質(zhì)效率高，殘余碳圖3動(dòng)態(tài)和靜態(tài)煅燒煤矸石XＲD分析譜圖Fig．3XＲDpatternsofdynamicandstaticcalcinedcoalgangue也完全燃燒，所以活化效果較好。而靜態(tài)煅燒時(shí)，表層物料活化效果較好，但是由于物料內(nèi)部傳熱傳質(zhì)受限，里層物料存在發(fā)黑現(xiàn)象，如圖2(c)所示，表明還有殘余碳未燃盡，影響了物料活性，因此，水泥膠砂強(qiáng)度較低。取動(dòng)態(tài)煅燒物料和靜態(tài)煅燒表層與里層物料分別進(jìn)行XＲD分析，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，靜態(tài)煅燒后的表

?46℃和544℃出現(xiàn)2個(gè)波峰，而在480℃出現(xiàn)1個(gè)波谷。這是由于在升溫過程中，煤矸石中的殘余碳會(huì)逐漸燃燒放熱，同時(shí)高嶺石也會(huì)逐漸吸熱脫羥轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石，2個(gè)過程疊加共同形成了煤矸石的差熱曲線;400～650℃時(shí)由于殘余碳燃燒形成放熱峰，而在446～544℃則由于高嶺石脫羥吸熱形成了吸熱谷。由于煤矸石的活性同時(shí)受高嶺石晶相轉(zhuǎn)變和殘余碳含量的影響，因此，其煅燒活化溫度應(yīng)選擇高嶺石晶相轉(zhuǎn)變結(jié)束和殘余碳燃盡的溫度，即650℃以上。2.2煅燒方式的影響700℃下對(duì)L3分別動(dòng)態(tài)和靜態(tài)煅燒60min，考察煅燒方式的影響，結(jié)果如圖2所示。圖2動(dòng)態(tài)和靜態(tài)煅燒煤矸石外觀及水泥膠砂強(qiáng)度Fig．2Appearanceandcementmortarstrengthofdynamicandstaticcalcinedcoalgangue由圖2(a)可知，動(dòng)態(tài)煅燒時(shí)的水泥抗折、抗壓強(qiáng)度均大于靜態(tài)煅燒，28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到靜態(tài)煅燒的1.24倍。造成這一結(jié)果的原因主要是由于動(dòng)態(tài)煅燒時(shí)，煤矸石在回轉(zhuǎn)窯中不停翻滾，傳熱效率高，受熱均勻，高嶺石能較好的轉(zhuǎn)化為偏高嶺石，而且所有物料均與空氣接觸良好，氧傳質(zhì)效率高，殘余碳圖3動(dòng)態(tài)和靜態(tài)煅燒煤矸石XＲD分析譜圖Fig．3XＲDpatternsofdynamicandstaticcalcinedcoalgangue也完全燃燒，所以活化效果較好。而靜態(tài)煅燒時(shí)，表層物料活化效果較好，，但是由于物料內(nèi)部傳熱傳質(zhì)受限，里層物料存在發(fā)黑現(xiàn)象，如圖2(c)所示，表明還有殘余碳未燃盡，影響了物料活性，因此，水泥膠砂強(qiáng)度較低。取動(dòng)態(tài)煅燒物料和靜態(tài)煅燒表層與里層物料分別進(jìn)行XＲD分析，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，靜態(tài)煅燒后的表層物料和動(dòng)態(tài)煅燒物料礦物組成基本一致。晶態(tài)礦物以石英和由硫鐵礦轉(zhuǎn)變成的氧化鐵為主，高嶺石特征峰消失轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)偏高嶺石;而靜態(tài)煅燒后的里層物料與未煅燒樣品物相組成基本一致，只是高

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