煤基固废制备抑制矸石山自燃材料的试验研究
发布时间：2021-01-16 13:10
本论文依托“中央引领地方科技发展专项资金:乌海矿区煤矸石山自燃大气污染调查及灭火技术研究与示范工程”项目,为解决乌海矿区煤矸石自燃问题,因地制宜,利用乌海矿区周边的煤基固废制备抑制矸石山自燃的材料。本文以粉煤灰、脱硫石膏、电石泥、水泥、水为原料,研究新型复合胶凝材料,使用喷浆机把浆液喷洒在矸石山表面,形成致密的固化层,切断矸石山内部的氧气来源,达到灭火的目的。原材料以粉煤灰、脱硫石膏和电石泥等工业固体废弃物为主,大大降低成本,做到以废治废,实现固废综合利用。在分析原料理化性质的基础上,采用单一变量法完成复合胶凝材料的配比试验,并对浆液的流动性、析水率以及固化体的抗压强度、化学结合水量进行测试。在试验中,利用XRD和SEM技术手段对复合胶凝材料水化产物晶相和微观形貌分析,深入研究复合胶凝材料的水化过程和水化机理。并介绍了胶凝材料在乌海某矸石山自燃治理示范工程的应用情况,理论和实践相结合,完善胶凝材料的配比和施工工艺。主要工作及结论如下:（1）通过单一法设计试验方案,探索基础组粉煤灰-脱硫石膏的掺入量比例、外加组电石泥和水泥的掺入量、水灰比、养护方式对复合胶凝喷浆材料浆液的的流动性和析水率...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
平顶山注浆法施工图
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-2019年晋煤集团寺河矿自燃矸石山治理采取高温区注浆灭火工艺，（注浆料为黄土，少量粉煤灰及石灰粉），灭火后水泥浆液坡面喷浆硬化封闭处理的施工工艺，该工艺施工复杂，存在危险系数高，费用较高的缺陷，施工现场如图1.2所示。图1.2寺河矿注浆法施工图内蒙古科技大学近年来针对内蒙古西部地区矸石自燃情况及西部地区的工业发展现状，深入乌海矿区多个电厂、PVC等生产企业及自燃矸石山进行调研，提出了以粉煤灰、脱硫石膏、石灰粉等工业固废为主要灭火材料的“三浆法”灭火施工工艺，立足“以废治废”治理理念，采取以矸石表面喷浆为主，将矸石山完全处于封闭隔氧状态，达到防漏气，防渗雨水的效果；后期可在封闭层表面进行覆土绿化，绿化用水不会渗入矸石山内部，一方面节约了绿化用水，一方面避免绿化用水再次渗入助燃矸石的后果，可达到环保治理，绿色复垦的双重效果。此方法因地制宜，具有良好的经济效益和生态效益，试验效果良好，得到业界同行的普遍认可。1.2.2粉煤灰胶凝材料的研究现状粉煤灰是燃煤电厂排放的主要工业固体废弃物，在锅炉的高温环境中，煤粉的一部分飞灰熔融成细微颗粒，细粒遇到冷空气变成玻璃体状态，另一部分飞灰在熔融过程中转变成细小球形颗粒，在烟道里被收集。粉煤灰的主要化学成分为A12O3、SiO2、Fe2O3、CaO、MgO等。粉煤灰的活性主要是物理活性和化学活性，物理活性包括粉煤灰的密实度效应、微集料效应、颗粒效应，化学活性主要指的是粉煤灰的火山灰效应，粉煤灰是一种人造的火山灰材料，自身并没有胶凝性能，但是当粉煤灰与水泥、石灰等加水拌合后产生碱性激发剂作用，粉煤灰发生水化胶凝反应，其化学成分中的Al2O3、SiO2分别与水泥水化的产物或者石灰中的Ca(OH)
内蒙古科技大学硕士学位论文-10-图1.3技术路线1.4研究创新点（1）试验所用原材料粉煤灰、脱硫石膏是煤炭利用过程中产生的工业固体废弃物，电石泥是PVC厂产生的固体废弃物，利用固废制备胶凝喷浆材料抑制矸石山自燃，达到因地制宜、以废治废的效果。（2）利用电石泥和脱硫石膏激发粉煤灰的火山灰活性，减少使用外加激发剂。（3）胶凝喷浆材料养护方式简单可行，利于现场施工。（4）喷浆工艺治理矸石山自燃，施工简便，成本低廉，治理效果良好。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于正交试验粉煤灰细骨料混凝土抗压强度研究[J]. 毛明杰,韩鹏飞,杨秋宁,张文博. 混凝土. 2019(09)
[2]粉煤灰喷浆护巷工艺在长安煤矿中的应用[J]. 李春祥,李连祥,张会宾,尚建卫. 粉煤灰综合利用. 2019(04)
[3]脱硫石膏综合利用的现状与分析[J]. 卢兰萍,李阳,王稷良,连帅强. 粉煤灰综合利用. 2019(03)
[4]粉煤灰-矿渣-电石渣复合胶凝材料的制备及应用[J]. 刘满超,李超,冯艳超,赵风清. 环境科学与技术. 2018(12)
[5]中国粉煤灰的资源化利用研究进展与前景[J]. 王建新,李晶,赵仕宝,何云龙,闫馨友,吴鹏. 硅酸盐通报. 2018(12)
[6]煤矿矸石山自燃防治技术研究[J]. 张震,周少玺,乔伟. 内蒙古煤炭经济. 2018(14)
[7]粉煤灰物理化学性质对比分析研究[J]. 徐涛,兰海平,杨超,李宁,季增宝,张建宁,张瑞华. 无机盐工业. 2018(07)
[8]煤矸石山注浆灭火治理[J]. 刘建明,李棚. 山西煤炭. 2018(01)
[9]脱硫石膏综合利用的现状与展望[J]. 刘小杰,李建鹏,吕庆,唐琦,张淑会. 化工环保. 2017(06)
[10]王台铺煤矿徐家岭矸石山自燃火区的探测与治理[J]. 王强. 煤炭与化工. 2017(09)
博士论文
[1]自燃煤矸石山深部温度场分布规律及热源反演模型研究[D]. 夏清.中国矿业大学(北京) 2017
[2]超细粉煤灰高性能公路路面水泥混凝土早期收缩变形及抗裂性能研究[D]. 高英力.中南大学 2005
[3]煤矸石山自然发火机理及防治技术研究[D]. 黄文章.重庆大学 2004
硕士论文
[1]煤矸石山自燃治理措施及其稳定性研究[D]. 满朝晖.西安建筑科技大学 2013
[2]粉煤灰凝胶防灭火技术在煤矿中的研究应用[D]. 隋涛.太原理工大学 2007
[3]粉煤灰在复合胶凝材料水化过程中的作用机理[D]. 张庆欢.清华大学 2006
[4]济宁二号煤矿稠化粉煤灰防灭火技术研究[D]. 姜希印.西安科技大学 2006
本文编号：2980889
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
平顶山注浆法施工图
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-2019年晋煤集团寺河矿自燃矸石山治理采取高温区注浆灭火工艺，（注浆料为黄土，少量粉煤灰及石灰粉），灭火后水泥浆液坡面喷浆硬化封闭处理的施工工艺，该工艺施工复杂，存在危险系数高，费用较高的缺陷，施工现场如图1.2所示。图1.2寺河矿注浆法施工图内蒙古科技大学近年来针对内蒙古西部地区矸石自燃情况及西部地区的工业发展现状，深入乌海矿区多个电厂、PVC等生产企业及自燃矸石山进行调研，提出了以粉煤灰、脱硫石膏、石灰粉等工业固废为主要灭火材料的“三浆法”灭火施工工艺，立足“以废治废”治理理念，采取以矸石表面喷浆为主，将矸石山完全处于封闭隔氧状态，达到防漏气，防渗雨水的效果；后期可在封闭层表面进行覆土绿化，绿化用水不会渗入矸石山内部，一方面节约了绿化用水，一方面避免绿化用水再次渗入助燃矸石的后果，可达到环保治理，绿色复垦的双重效果。此方法因地制宜，具有良好的经济效益和生态效益，试验效果良好，得到业界同行的普遍认可。1.2.2粉煤灰胶凝材料的研究现状粉煤灰是燃煤电厂排放的主要工业固体废弃物，在锅炉的高温环境中，煤粉的一部分飞灰熔融成细微颗粒，细粒遇到冷空气变成玻璃体状态，另一部分飞灰在熔融过程中转变成细小球形颗粒，在烟道里被收集。粉煤灰的主要化学成分为A12O3、SiO2、Fe2O3、CaO、MgO等。粉煤灰的活性主要是物理活性和化学活性，物理活性包括粉煤灰的密实度效应、微集料效应、颗粒效应，化学活性主要指的是粉煤灰的火山灰效应，粉煤灰是一种人造的火山灰材料，自身并没有胶凝性能，但是当粉煤灰与水泥、石灰等加水拌合后产生碱性激发剂作用，粉煤灰发生水化胶凝反应，其化学成分中的Al2O3、SiO2分别与水泥水化的产物或者石灰中的Ca(OH)
内蒙古科技大学硕士学位论文-10-图1.3技术路线1.4研究创新点（1）试验所用原材料粉煤灰、脱硫石膏是煤炭利用过程中产生的工业固体废弃物，电石泥是PVC厂产生的固体废弃物，利用固废制备胶凝喷浆材料抑制矸石山自燃，达到因地制宜、以废治废的效果。（2）利用电石泥和脱硫石膏激发粉煤灰的火山灰活性，减少使用外加激发剂。（3）胶凝喷浆材料养护方式简单可行，利于现场施工。（4）喷浆工艺治理矸石山自燃，施工简便，成本低廉，治理效果良好。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于正交试验粉煤灰细骨料混凝土抗压强度研究[J]. 毛明杰,韩鹏飞,杨秋宁,张文博. 混凝土. 2019(09)
[2]粉煤灰喷浆护巷工艺在长安煤矿中的应用[J]. 李春祥,李连祥,张会宾,尚建卫. 粉煤灰综合利用. 2019(04)
[3]脱硫石膏综合利用的现状与分析[J]. 卢兰萍,李阳,王稷良,连帅强. 粉煤灰综合利用. 2019(03)
[4]粉煤灰-矿渣-电石渣复合胶凝材料的制备及应用[J]. 刘满超,李超,冯艳超,赵风清. 环境科学与技术. 2018(12)
[5]中国粉煤灰的资源化利用研究进展与前景[J]. 王建新,李晶,赵仕宝,何云龙,闫馨友,吴鹏. 硅酸盐通报. 2018(12)
[6]煤矿矸石山自燃防治技术研究[J]. 张震,周少玺,乔伟. 内蒙古煤炭经济. 2018(14)
[7]粉煤灰物理化学性质对比分析研究[J]. 徐涛,兰海平,杨超,李宁,季增宝,张建宁,张瑞华. 无机盐工业. 2018(07)
[8]煤矸石山注浆灭火治理[J]. 刘建明,李棚. 山西煤炭. 2018(01)
[9]脱硫石膏综合利用的现状与展望[J]. 刘小杰,李建鹏,吕庆,唐琦,张淑会. 化工环保. 2017(06)
[10]王台铺煤矿徐家岭矸石山自燃火区的探测与治理[J]. 王强. 煤炭与化工. 2017(09)
博士论文
[1]自燃煤矸石山深部温度场分布规律及热源反演模型研究[D]. 夏清.中国矿业大学(北京) 2017
[2]超细粉煤灰高性能公路路面水泥混凝土早期收缩变形及抗裂性能研究[D]. 高英力.中南大学 2005
[3]煤矸石山自然发火机理及防治技术研究[D]. 黄文章.重庆大学 2004
硕士论文
[1]煤矸石山自燃治理措施及其稳定性研究[D]. 满朝晖.西安建筑科技大学 2013
[2]粉煤灰凝胶防灭火技术在煤矿中的研究应用[D]. 隋涛.太原理工大学 2007
[3]粉煤灰在复合胶凝材料水化过程中的作用机理[D]. 张庆欢.清华大学 2006
[4]济宁二号煤矿稠化粉煤灰防灭火技术研究[D]. 姜希印.西安科技大学 2006
本文编号：2980889
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