【摘 要】
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煤矸石是我国现有排放量最大的工业固体废弃物之一,煤矸石含有的硫化铁等物质被氧化后积累的热量,导致煤矸石中残煤、碳质泥岩等可燃物自燃。自燃后的煤矸石中硅、铝等元素含量高达90%,其矿物组成与火山灰质材料相似,具有一定潜在的活性。自燃煤矸石已经被用于生产建材产品,实现煤矸石的资源化利用,缓解了自燃煤矸石对周边环境造成的污染问题。本文利用铁岭产自燃煤矸石,研究制备轻质多孔的材料,实现自燃煤矸石的资源化、
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煤矸石是我国现有排放量最大的工业固体废弃物之一,煤矸石含有的硫化铁等物质被氧化后积累的热量,导致煤矸石中残煤、碳质泥岩等可燃物自燃。自燃后的煤矸石中硅、铝等元素含量高达90%,其矿物组成与火山灰质材料相似,具有一定潜在的活性。自燃煤矸石已经被用于生产建材产品,实现煤矸石的资源化利用,缓解了自燃煤矸石对周边环境造成的污染问题。本文利用铁岭产自燃煤矸石,研究制备轻质多孔的材料,实现自燃煤矸石的资源化、减量化、无害化的处理,对本地区的资源环境、社会环境及科学研究领域具有重要的意义。本文先对自燃煤矸石进行破碎,利用球磨机粉磨15min、30min和45min,通过Zeta电位和激光粒度分析煤矸石的粒径及颗粒分布,确定粉磨30min的自燃煤矸石为粒径最佳;再利用粉磨30min的自燃煤矸石粉,研究煤矸石掺量对水泥的强度、活性指数、水化反应放热量及水化产物,确定煤矸石作为活性混合材的最佳掺量30%。利用水玻璃和Na OH做激发剂,研究自燃煤矸石在碱激发条件下的强度发展规律,确定水玻璃模数在1.0,胶凝材料强度达到45.12MPa,可用来制备泡沫混凝土。实验结果可知:随着煤矸石掺量增大,水化程度降低,胶砂强度下降。通过活性指数计算可知,煤矸石掺量为30%时,活性指数是0.79,当煤矸石掺量达到50%时,活性指数为0.56。通过调整基体材料的原料比例、泡沫的引入量、发泡剂的种类及掺量、养护工艺等,研究轻质多孔材料的制备工艺及性能,探索轻质多孔材料孔隙参数的测试方法的可靠性。通过自燃煤矸石泡沫混凝土研究可知:煤矸石掺量30%时,水胶比0.6,引泡倍数0.5倍,强度达到3.18MPa,干表观密度830kg/m3,钢渣和粉煤灰的掺入泡沫混凝土的干表观密度增加,抗压强度提高到3.45MPa。在自燃煤矸石加气混凝土研究中发现:在相同工艺制度下,铝粉、2Na2CO3·3H2O2+KMn O4或2Na2CO3·3H2O2+Fe SO4三种固体发泡剂中,铝粉做发泡剂时制备的加气混凝土,各向孔结构的均匀一致,密度等级610kg/m3时,抗压强度达到3.03MPa,孔隙率63.95%,平均孔径0.334mm;2Na2CO3·3H2O2做发泡剂时,掺量为3%～7%的加气混凝土混凝土密度等级范围470kg/m3～1270kg/m3。通过采用DS-1610扫描仪结合MATLAB软件分析,与Rapidair-475测试结果比较分:两种方法均可精确的获得孔隙率、孔面积分布、孔径等孔信息的计量和表征,但是Rapidair-475测试方法更快捷,获得孔参数信息准确。
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