煤矸石动态煅烧活化的影响因素

发布时间：2020-01-29 12:44

【摘要】：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。
【图文】：

第7期李超等:煤矸石动态煅烧活化的影响因素图1煤矸石原料TG-DTA曲线Fig．1TG-DTAcurveofcoalgangue2结果分析与讨论2.1TG-DTA分析煤矸石的TG-DTA曲线如图1所示。由图1可知，差热曲线中，在446℃和544℃出现2个波峰，而在480℃出现1个波谷。这是由于在升温过程中，煤矸石中的残余碳会逐渐燃烧放热，同时高岭石也会逐渐吸热脱羟转变为偏高岭石，2个过程叠加共同形成了煤矸石的差热曲线;400～650℃时由于残余碳燃烧形成放热峰，而在446～544℃则由于高岭石脱羟吸热形成了吸热谷。由于煤矸石的活性同时受高岭石晶相转变和残余碳含量的影响，因此，其煅烧活化温度应选择高岭石晶相转变结束和残余碳燃尽的温度，即650℃以上。2.2煅烧方式的影响700℃下对L3分别动态和静态煅烧60min，考察煅烧方式的影响，结果如图2所示。图2动态和静态煅烧煤矸石外观及水泥胶砂强度Fig．2Appearanceandcementmortarstrengthofdynamicandstaticcalcinedcoalgangue由图2(a)可知，动态煅烧时的水泥抗折、抗压强度均大于静态煅烧，28d抗压强度达到静态煅烧的1.24倍。造成这一结果的原因主要是由于动态煅烧时，煤矸石在回转窑中不停翻滚，传热效率高，受热均匀，高岭石能较好的转化为偏高岭石，而且所有物料均与空气接触良好，氧传质效率高，残余碳图3动态和静态煅烧煤矸石XＲD分析谱图Fig．3XＲDpatternsofdynamicandstaticcalcinedcoalgangue也完全燃烧，所以活化效果较好。而静态煅烧时，表层物料活化效果较好，但是由于物料内部传热传质受限，里层物料存在发黑现象，如图2(c)所示，表明还有残余碳未燃尽，影响了物料活性，因此，水泥胶砂强度较低。取动态煅烧物料和静态煅烧表层与里层物料分别进行XＲD分析，结果如图3所示。由图3可知，静态煅烧后的表

?46℃和544℃出现2个波峰，而在480℃出现1个波谷。这是由于在升温过程中，煤矸石中的残余碳会逐渐燃烧放热，同时高岭石也会逐渐吸热脱羟转变为偏高岭石，2个过程叠加共同形成了煤矸石的差热曲线;400～650℃时由于残余碳燃烧形成放热峰，而在446～544℃则由于高岭石脱羟吸热形成了吸热谷。由于煤矸石的活性同时受高岭石晶相转变和残余碳含量的影响，因此，其煅烧活化温度应选择高岭石晶相转变结束和残余碳燃尽的温度，即650℃以上。2.2煅烧方式的影响700℃下对L3分别动态和静态煅烧60min，考察煅烧方式的影响，结果如图2所示。图2动态和静态煅烧煤矸石外观及水泥胶砂强度Fig．2Appearanceandcementmortarstrengthofdynamicandstaticcalcinedcoalgangue由图2(a)可知，动态煅烧时的水泥抗折、抗压强度均大于静态煅烧，28d抗压强度达到静态煅烧的1.24倍。造成这一结果的原因主要是由于动态煅烧时，煤矸石在回转窑中不停翻滚，传热效率高，受热均匀，高岭石能较好的转化为偏高岭石，而且所有物料均与空气接触良好，氧传质效率高，残余碳图3动态和静态煅烧煤矸石XＲD分析谱图Fig．3XＲDpatternsofdynamicandstaticcalcinedcoalgangue也完全燃烧，所以活化效果较好。而静态煅烧时，表层物料活化效果较好，，但是由于物料内部传热传质受限，里层物料存在发黑现象，如图2(c)所示，表明还有残余碳未燃尽，影响了物料活性，因此，水泥胶砂强度较低。取动态煅烧物料和静态煅烧表层与里层物料分别进行XＲD分析，结果如图3所示。由图3可知，静态煅烧后的表层物料和动态煅烧物料矿物组成基本一致。晶态矿物以石英和由硫铁矿转变成的氧化铁为主，高岭石特征峰消失转变为非晶态偏高岭石;而静态煅烧后的里层物料与未煅烧样品物相组成基本一致，只是高

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