煤矸石的綜合利用

出版時間:1970-1  出版社:李化建 化學工業(yè)出版社 (2010-05出版)  作者:李化建  頁數(shù):199  

前言

礦產(chǎn)資源開發(fā)在我國國民經(jīng)濟建設中起著極其重要的作用,伴隨著煤炭資源的開發(fā)與利用,引發(fā)了一系列的環(huán)境問題,其中煤矸石就是一種重要的污染源。人類正在遭受著煤矸石堆放、自燃等所帶來的空氣污染、水體污染以及土壤污染等問題。盡管煤矸石的綜合利用已經(jīng)引起我國政府相關部門和學者的關注,遺憾的是煤矸石的利用率與《“十一五”資源綜合利用指導意見》所提出的到2010年煤矸石綜合利用率70%還相差甚遠。加快煤矸石的基礎和應用研究,對促進我國循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展,加快建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會具有重要的意義。煤矸石是以鋁硅酸鹽礦物和碳為主要成分,這決定了煤矸石可以用作原料和燃料,在煤矸石的諸多利用技術(shù)途徑中,建材資源化是煤矸石最后的歸宿,即便煤矸石用作燃料,其燃煤灰渣也可作為建筑材料的原材料。煤矸石化學組成的多樣性、礦物成分的復雜性、堆放時間的不確定性以及產(chǎn)量的規(guī)模性給煤矸石的基礎研究和應用技術(shù)帶來了很大的技術(shù)瓶頸?;诿喉肥c建筑材料的雙重近似性,即“量”上大宗性和“質(zhì)”上富含硅、鋁,李化建同志將煤矸石的利用技術(shù)鎖定在建筑材料領域,并以人們關注的建筑材料長期耐久性為重點;在基礎研究方面,巧妙地以煤矸石在煅燒過程和膠凝過程中硅、鋁結(jié)構(gòu)配位變化為主線,來揭示煤矸石膠凝活性來源及其活性發(fā)揮機制。書中給出了作者及其合作者在煤矸石微觀結(jié)構(gòu)與應用技術(shù)方面取得的研究成果,也綜合了國內(nèi)外該領域最新研究成果,是一本非常系統(tǒng)的有關煤矸石特性與煤矸石建材資源化應用技術(shù)的專著,對從事工礦業(yè)固體廢棄物基礎研究及其工程應用的學者和科技工作者具有極高的參考價值。二十多年前,我曾經(jīng)在《硅酸鹽學報》上發(fā)表一篇文章,介紹湯姆遜定律在地質(zhì)學和硅酸鹽工學的意義,強調(diào)在膠凝材料中鋁的配位數(shù)變化非常重要,在后來的研究生教學中我也反復強調(diào)這一點。李化建同志在攻讀博士期間一直從事煤矸石的基礎研究和應用研究,其中活化和凝膠硬化過程中鋁的配位數(shù)變化研究是他的博士論文的主要亮點之一,對湯姆遜定律有所補充。《煤矸石的綜合利用》的出版是他對其過去研究工作的總結(jié)。我和李化建同志多有接觸,他請我為他的專著作序,我就欣然同意命筆了。

內(nèi)容概要

  《煤矸石的綜合利用》以煤矸石建材資源化為主線,從基于煤矸石物化性能的綜合利用原則、煤矸石活化機理、煤矸石水泥混合材、煤矸石礦物聚合材料、煤矸石混凝土礦物摻和料、煤矸石固土材料、煤矸石磚與煤矸石骨料等方面系統(tǒng)地闡述了煤矸石綜合利用過程的基礎理論問題和應用技術(shù)問題。旨在規(guī)?;妹喉肥耐瑫r,緩解建筑材料領域資源短缺、能源危機與環(huán)境污染的局面?!  睹喉肥木C合利用》力求從基礎理論入手來解決應用中的技術(shù)問題,理論聯(lián)系實際,適用性強,可供從事建材、煤炭、化工、電力及相關專業(yè)的科研技術(shù)人員參考,也可作為大專院校相關專業(yè)的教學參考用書。

書籍目錄

第1章 緒論1 煤矸石的來源及分類1.1.1 煤矸石的來源1.1.2 煤矸石的分類1.2 煤矸石的物理化學性能1.2.1 煤矸石的物理性質(zhì)1.2.2 煤矸石的化學組成1.2.3 煤矸石的礦物組成1.3 煤矸石的危害1.3.1 對土壤環(huán)境的污染1.3.2 煤矸石對水體的污染1.3.3 煤矸石自燃造成空氣污染1.3.4 矸石山引發(fā)地質(zhì)災害1.4 煤矸石的綜合利用1.4.1 煤矸石綜合利用的總體政策1.4.2 煤矸石綜合利用的技術(shù)原則1.4.3 煤矸石的綜合利用現(xiàn)狀1.4.4 煤矸石綜合利用存在的問題參考文獻第2章 煤矸石的活性評價及活化機理2.1 煤矸石膠凝活性的評價2.1.1 強度評價法2.1.2 化學評價法2.1.3 微觀結(jié)構(gòu)評價法2.2 煤矸石的活化途徑2.2.1 煤矸石的熱活化2.2.2 煤矸石的機械活化2.2.3 煤矸石的化學活化2.3 煤矸石的活化機理2.3.1 煤矸石熱活化機理2.3.2 煤矸石機械活化機理參考文獻第3章 煤矸石質(zhì)水泥活性混合材3.1 煤矸石作水泥混合材的技術(shù)要求3.2 煤矸石作為水泥混合材3.2.1 煤矸石作為水泥混合材的生產(chǎn)工藝3.2.2 煅燒煤矸石作水泥混合材的影響因素3.3 煅燒煤矸石作為硅鋁基膠凝材料主體材料的影響因素3.3.1 煅燒時間3.3.2 粉磨時間3.3.3 配體添加量3.3.4 養(yǎng)護方式3.3.5 保存時間3.4 煤矸石-水泥體系水化機理3.4.1 復合鹽作用下煤矸石質(zhì)硅鋁基膠凝材料的水化3.4.2 復合鹽作用下煤矸石質(zhì)硅鋁基膠凝材料水化熱力學探討3.4.3 復合鹽作用下煤矸石質(zhì)硅鋁基膠凝材料水化動力學研究3.4.4 復合鹽作用下煤矸石質(zhì)硅鋁基膠凝材料水化機理3.5 煅燒煤矸石用作水泥活性混合材應注意的事項3.5.1 煤矸石的選擇3.5.2 煤矸石經(jīng)濟的煅燒溫度3.5.3 煤矸石經(jīng)濟的粉磨細度3.5.4 增鈣煅燒方式的選擇參考文獻第4章 煤矸石質(zhì)礦物聚合材料4.1 煤矸石質(zhì)礦物聚合材料的制備工藝及配體4.1.1 制備工藝4.1.2 配體4.2 煤矸石質(zhì)礦物聚合材料的影響因素4.2.1 煤矸石、礦渣和粉煤灰不同比例4.2.2 堿金屬硅酸鹽種類4.2.3 堿金屬硅酸鹽添加量4.2.4 添加芒硝(Na2SO4)4.2.5 養(yǎng)護溫度4.2.6 添加Ca(OH)4.3 煤矸石質(zhì)礦物聚合材料水化產(chǎn)物微觀分析4.3.1 水化漿體的X射線衍射(XRD)分析4.3.2 水化漿體的紅外光譜(IR)分析4.3.3 水化漿體的固體核磁共振(MASNMR)分析4.3.4 水化漿體的表面形貌分析4.3.5 復合陽離子作用下煤矸石膠凝過程中硅、鋁配位變化4.4 偏高嶺石質(zhì)礦物聚合材料4.4.1 偏高嶺石質(zhì)硅礦物聚合材料的力學性能4.4.2 偏高嶺石質(zhì)礦物聚合材料水化過程中硅、鋁配位變化4.5 煤矸石質(zhì)礦物聚合材料膠凝機理4.5.1 煤矸石質(zhì)礦物聚合材料的水化熱4.5.2 煤矸石質(zhì)礦物聚合材料膠凝機理分析4.6 煤矸石礦物聚合材料的應用4.6.1 煤矸石礦物聚合材料的性能4.6.2 煤矸石礦物聚合材料應用的注意事項參考文獻第5章 煤矸石質(zhì)高性能混凝土礦物摻和料5.1 煤矸石質(zhì)礦物摻和料對混凝土工作性能和力學性能的影響5.1.1 煤矸石質(zhì)礦物摻和料對混凝土工作性能的影響5.1.2 煤矸石質(zhì)礦物摻和料對混凝土力學性能的影響5.1.3 自燃煤矸石混凝土工作性能和力學性能5.2 煤矸石質(zhì)礦物摻和料對混凝土耐久性的影響5.2.1 煤矸石質(zhì)礦物摻和料對混凝土碳化性能的影響5.2.2 煤矸石質(zhì)礦物摻和料對混凝土抗氯離子滲透性能的影響5.2.3 煤矸石質(zhì)礦物摻和料對混凝土抗化學侵蝕性能的影響5.2.4 煤矸石質(zhì)礦物摻和料對混凝土抗凍性能的影響5.2.5 煤矸石質(zhì)礦物摻和料對混凝土鋼筋銹蝕的影響5.3 煤矸石質(zhì)礦物摻和料對混凝土體積穩(wěn)定性的影響5.4 煤矸石礦物摻和料技術(shù)要求的探討參考文獻第6章 煤矸石質(zhì)固土材料6.1 煤矸石質(zhì)固土材料應用概況6.1.1 煤矸石固土的應用現(xiàn)狀6.1.2 加固對象——土的性能6.2 煤矸石質(zhì)固土材料的性能6.2.1 煤矸石固化土試驗原材料及試驗方法6.2.2 煤矸石固化土力學性能(無側(cè)限抗壓強度)影響因素6.2.3 煤矸石質(zhì)固化土的耐久性能6.2.4 煤矸石質(zhì)固土材料強度形成機理6.3 煤矸石質(zhì)固土材料的應用6.3.1 煤矸石質(zhì)固土材料施工工藝6.3.2 煤矸石質(zhì)固土材料施工注意事項6.4 煤矸石在鐵路路基中的應用6.4.1 鐵路路基用材料的要求6.4.2 路基材料用煤矸石的技術(shù)要求6.4.3 煤矸石鐵路路基施工6.4.4 煤矸石鐵路路基檢測項目6.4.5 煤矸石在鐵路路基工程中的應用實例參考文獻第7章 煤矸石磚與煤矸石骨料7.1 煤矸石磚7.1.1 煤矸石燒結(jié)磚7.1.2 煤矸石非燒結(jié)磚(免燒磚)7.1.3 煤矸石磚常見問題7.2 煤矸石骨料7.2.1 煤矸石輕集料7.2.2 煤矸石用作普通混凝土骨料7.2.3 煤矸石用作骨料的注意事項參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖:(1)煤矸石的顏色煤矸石的顏色取決于煤矸石在煤層中的分布與煤矸石礦物中可變成分(碳)的含量,越靠近煤層,含碳量越高,故煤矸石多呈現(xiàn)灰色、灰褐色或褐黑色,條痕為棕褐色、淺褐色,風化后變成淺灰色,灼燒或自燃后因有機質(zhì)揮發(fā)呈現(xiàn)白色、灰白色或黃白色,如果煤矸石中鐵含量較高,將呈現(xiàn)黃色,或帶紅色。煤矸石的顏色在一定程度上決定了煤矸石的綜合利用技術(shù)途徑,如涂料、橡膠領域中用煅燒高嶺石填料,是要提高煅燒煤矸石的白度,煤矸石中氧化鐵、氧化鈦以及鈣、鈉、鉀的氧化物含量越低,越有利于提高煤矸石的白度與耐火度。(2)煤矸石的力學性能煤矸石的巖石種類是與煤層相聯(lián)系的,煤矸石中出現(xiàn)的巖石是泥巖、粉砂巖、頁巖和砂巖等。這些巖石的硬度及其風化程度決定了煤矸石的力學性能。煤矸石的硬度在3左右,煤矸石風化程度越嚴重,巖石的力學性能越低,煤矸石的力學性能(抗壓強度)也越低,抗壓強度范圍為300~4700Pa。煤矸石的力學性能高低決定了煤矸石是否能夠作為混凝土骨料使用。有研究表明粒徑不小于5mm的自燃煤矸石的松散容重在1040~1090kg/m2,筒壓強度在49~74kgf/cm2(1kgf/cm2=98.0665kPa),是良好的混凝土粗骨料。(3)煤矸石的堆積密度煤矸石堆積密度為1200~1800kg/m3,自燃煤矸石堆積密度為900~300kg/m3,通常情況自燃煤矸石堆積密度低于煤矸石,原因是煤矸石經(jīng)過自燃后結(jié)構(gòu)疏松,孔隙率較高。煤矸石的密度介于2100~2900kg/m3之間。(4)煤矸石的吸水特性煤矸石的多孑L性能決定了煤矸石的吸水特性,自燃煤矸石比未自燃煤矸石具有更高的孔隙率,且孔隙結(jié)構(gòu)復雜,孑L徑大小變化幅度大。煤矸石的吸水率通常為2.0%~6.0%,自燃煤矸石吸水率為3.0%~11.60%。不同溫度煅燒煤矸石的吸水率不同,當煤矸石煅燒溫度達到1300℃時,吸水率明顯降低,相組成較為穩(wěn)定,這時氣孔率已經(jīng)達到120%,屬于多孔材料。煤矸石的吸水特性對煤矸石綜合利用影響很大,對于混凝土用骨料而言,應盡可能降低煤矸石吸水率,當骨料吸水率較高時,煤矸石混凝土抗凍性較差。煅燒煤矸石吸水率對煤矸石混合材與摻和料的影響主要體現(xiàn)在火山灰水泥和煤矸石混凝土的工作性方面,吸水率較高,制備相同工作性能煤矸石混凝土的需水量將增加;另外,煤矸石吸水率將影響煤矸石的塑性指數(shù),這將影響煤矸石制磚過程中坯體的質(zhì)量。(5)煤矸石高溫相關性能①煤矸石燒結(jié)性能煤矸石燒結(jié)性能對煤矸石合成陶瓷具有重要意義,煤矸石的燒結(jié)溫度大于1000℃,一般要低于高嶺石的燒結(jié)溫度,屬于中低等耐火材料。

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《煤矸石的綜合利用》是由化學工業(yè)出版社出版的。

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