煤矸石的酸堿融出法的煅燒

時(shí)間：2014-05-09 14:53:03

作者：世邦機(jī)器

以不同溫度煅燒的煤矸石作為主體原料，制備煤矸石質(zhì)硅鋁基膠凝材料（煤矸石質(zhì)硅鋁基膠凝材料中包括主體與配體，主體材料中煤矸石、熟料、礦渣的比例為70：20：10，配體材料為復(fù)合外加劑，其加入量為5%）。測試其膠砂抗壓強(qiáng)度來研究煅燒溫度、溶出率和抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系。

可知當(dāng)煤矸石的火山灰化溫度為800℃時(shí)，煤矸石質(zhì)硅鋁基膠凝材料3天和28天膠砂抗壓強(qiáng)度均為非常大值，800℃之后強(qiáng)度大幅度下降。就28天強(qiáng)度而言，600℃火山灰化煤矸石的強(qiáng)度僅次于800℃火山灰化煤矸石的強(qiáng)度，膠凝體系的力學(xué)性能和在NaOH溶液中溶出硅、鋁的曲線變化一致。郭偉的研究表明不同煅燒溫度煤矸石在NaOH溶液中Si離子和Al離子溶出特性和煅燒煤矸石水泥強(qiáng)度隨煤矸石煅燒溫度變化規(guī)律一致。董剛的研究表明堿溶出法（NaOH溶液）溶出活性Al2O3和活性SiO2的含量之和與煤矸石火山灰活性相關(guān)系數(shù)非常大。因此，用煤矸石在NaOH溶液中硅、鋁溶出率來評價(jià)煤矸石的膠凝活性是可行的。

堿度（pH值）提高有利于硅鋁質(zhì)物質(zhì)的溶解，摩爾濃度相同的NaOH和KOH溶液，堿金屬離子對硅鋁的溶出起到了決定性作用。煤矸石粉碎機(jī)破碎，煤矸石粉碎機(jī)價(jià)格來說硅鋁質(zhì)物質(zhì)的溶出包括化學(xué)反應(yīng)、靜電發(fā)應(yīng)和離子對縮聚反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)中主要取決于OH-和硅鋁質(zhì)物質(zhì)表面的反應(yīng)，形成Al(OH) 、-OSi(OH)3、二價(jià)正硅酸離子和三價(jià)正硅酸離子，而靜電反應(yīng)就是堿金屬離子和化學(xué)反應(yīng)中所形成的離子通過靜電中和來消除靜電斥力。

Dent Glasser和Harvey的研究認(rèn)為沒有陰陽離子直接作用于Al(OH) 是Al離子溶出低于Si離子溶出的原因。具有同樣電荷的Na離子和K離子對硅鋁溶出的影響是由于離子尺寸不同的原因。離子尺寸越小越利于與小尺寸的硅酸鹽低聚物反應(yīng)。離子尺寸小的鈉離子的靜電反應(yīng)和陰陽離子對濃縮反應(yīng)能力強(qiáng)于鉀離子，這是KOH溶液中硅、鋁溶出速率低的原因。800℃煅燒煤矸石硅和鋁溶出率理想，原因是煤矸石中高嶺石在600℃左右已經(jīng)完成向偏高嶺石的轉(zhuǎn)變，在800℃偏高嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚怨韬突钚凿X，活性硅和活性鋁比起偏高嶺石具有更低的鍵能和更高的離子溶出特性。

而隨著煅燒溫度的升高，伊利石結(jié)構(gòu)的破壞，在1000℃硅、鋁的溶出再次出現(xiàn)一個(gè)極值，隨后氧化硅和氧化鋁之間發(fā)生反應(yīng)形成新的物質(zhì)，硅、鋁的溶出也隨之下降。而值得關(guān)注的是400~600℃煅燒的煤矸石在NaOH和KOH溶液中硅和鋁的溶出率發(fā)生了急劇增長，在硅酸鉀介質(zhì)中也出現(xiàn)類似的情況。這個(gè)溫度范圍內(nèi)Si離子和Al離子溶出的大幅度變化是由于該溫度區(qū)的物相處于高嶺石向偏高嶺石轉(zhuǎn)變過程的中間態(tài)，失去了高嶺石的穩(wěn)定態(tài)，還沒有形成偏高嶺石的穩(wěn)定態(tài)，此時(shí)硅和鋁處于高活性狀態(tài)。