气化细渣、铝灰的活化及其吸附性能

以工业废渣——煤气化细渣(FS)、铝灰(AA)为原料,一步碱熔法制备介孔吸附材料。研究了上述介孔材料对水中亚甲基蓝的吸附性能,结果表明,FS的最佳处理条件为:mFS∶mNaOH=5∶10、煅烧温度450℃、处理时间5h;AA的最佳处理条件为:mAA∶mNaOH=5∶8、煅烧温度550℃、处理时间3h。经碱熔处理后,FS材料对水中亚甲基蓝(MB)的吸附容量由1.16mg/g(FS-0)提升到67.85mg/g(FS-2),增长了近58倍;AA对水中亚甲基蓝的吸附容量由1.4mg/g(AA-0)提升到23.95mg/g(AA-2),增长了近17倍。X射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积分析及傅里叶变换红外光谱等表征结果表明,两种材料在碱熔过程中形成的介孔孔道、带有氧缺陷位的Si—O—基团以及大量的Al—OH和Si—OH键是其对亚甲基蓝吸附性能得到大大提升的原因。本研究表明FS和AA可以应用为一种廉价的亚甲基蓝吸附剂,为二者的资源化利用和印染废水的处理提供了一种潜在的方法。

水煤浆循环流化床燃烧飞灰特性研究

【目的】准格尔煤燃烧后灰渣中Al_(2)O_(3)含量超过45%,具有重要的资源综合利用价值。为解决传统循环流化床锅炉燃用准格尔煤时飞灰活性差、Al_(2)O_(3)提取效率低等问题,提出采用水煤浆循环流化床燃烧方式改善灰渣特性。【方法】利用3 MW循环流化床燃烧试验台研究了给料方式、运行氧量、床温、一次风率等对飞灰可燃物含量的影响,并利用比表面积及孔径测定仪、扫描电镜、X射线荧光光谱仪,X射线衍射仪等对不同粒径飞灰成分和微观形貌进行分析。【结果】结果表明:随着床温、运行氧量、一次风率的增加,飞灰可燃物含量逐渐减小;水煤浆粒化燃烧的飞灰可燃物含量明显低于未粒化。飞灰中可燃物主要存在于40μm以下颗粒,随着飞灰粒径的减小,可燃物含量逐渐增加;小颗粒飞灰大部分是由孔隙结构不发达的颗粒构成,可燃物含量较高;随着飞灰粒径的增大,飞灰比表面积和总孔容逐渐减小,平均孔径逐渐增大,粒化末煤浆的总孔容和平均孔径要小于精煤浆;对灰样进行成分分析,发现随着粒径的减小,Al_(2)O_(3)的含量逐渐增大,15μm以下粒径段飞灰中Al_(2)O_(3)的含量达到51.77%;对灰样进行物相检索和半定量分析,活性较好的γ-Al_(2)O_(3)峰随着粒径的增大逐渐减弱,莫来石含量随着粒径的增大逐渐增加,使飞灰的提铝效率降低。总体来看,粒径小于50μm的飞灰中Al_(2)O_(3)的含量更高同时莫来石含量更少,更适合作为提铝工艺原料。

粉煤灰基地聚合物的制备及其性能研究

以低钙粉煤灰为硅铝原料制备了地聚合物胶凝材料,研究了激发剂种类和掺量对地聚合物抗压强度的影响,以及产物对Cr^(3+)和Pb^(2+)固化效果。结果表明:当水玻璃掺量为15%,脱硫石膏掺量为7%时,所制得地聚合物抗压强度最高,3 d、 7 d、28 d龄期抗压强度分别为19.8 MPa、32.5 MPa和53.5 MPa;地聚合物对重金属离子Cr^(3+)和Pb^(2+)的固化效果均较好,其在去离子水和硫酸硝酸混合酸液中的浸出量均远低于国标限值。

垃圾焚烧飞灰水洗脱氯及重金属Zn的浸出特性研究

以生活垃圾焚烧飞灰为原材料,通过单因素实验和响应面优化实验研究了飞灰脱氯的最佳水洗条件以及飞灰中Zn的最佳浸出条件。结果表明,在最佳水洗条件(水洗温度35℃、水洗时间10 min、水洗液固比10 mL/g)下,飞灰氯离子洗脱率为73.4%,二次水洗后,氯离子洗脱率可达96.8%。酸浸实验中,不同种类酸对飞灰中Zn的浸出效果为盐酸>硝酸>单宁酸(TA)>二乙烯三胺五乙酸(DTPA)>乙二胺四乙酸二钠(EDTA)。采用响应面优化法确定飞灰中Zn的最佳盐酸浸出条件为:浸出液固比10 mL/g,盐酸摩尔浓度2.0 mol/L,浸出时间8 h,此时Zn浸出率可达到70.48%。

粉煤灰制备高分子絮凝剂研究进展

总结了粉煤灰在酸碱体系中主要元素溶出行为。粉煤灰在酸性体系中主要浸出铝铁元素且铁元素浸出率远高于铝元素;在碱性体系中主要溶出硅铝元素且硅元素溶出率远高于铝元素。硅铝以非晶相状态存在,单独酸浸、碱溶对硅铝提取率较低,采用高温助熔结合酸浸、碱溶工艺可使硅铝断键提高元素提取率。对粉煤灰合成絮凝剂的种类进行归纳,根据粉煤灰制备絮凝剂的化学组分将其分为无机高分子絮凝剂和无机-有机杂化高分子絮凝剂,其中无机高分子絮凝剂按其阴离子系列所含酸根的数量和种类,分为一元酸、二元酸及多元酸系列,阴离子酸根以硅酸根、硫酸根、氯离子及磷酸根为主。对粉煤灰合成絮凝剂的发展及亟待解决的问题进行展望。

基于正交试验的外加剂对混凝土力学性能的试验研究

为了探究复掺外加剂对混凝土的韧性和抗裂性能的影响规律,以期解决工程防护和加固过程中的混凝土开裂、剥落等工程实际问题,通过正交试验研究了速凝剂、早强剂、膨胀剂和粉煤灰对混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律。试验结果表明:速凝剂能显著改善混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度;复合早强剂能有效提高混凝土的劈裂抗拉强度;粉煤灰和膨胀剂对混凝土28d抗压强度和劈裂抗拉强度没有显著影响。通过方差分析和数据拟合,可得早强剂和速凝剂的建议掺量分别为4%和1.5%,膨胀剂的最优掺量为3%,粉煤灰的最优掺量为25%。

木薯块根灰分和水分近红外光谱预测模型的构建与优化

为快速检测木薯的灰分和水分含量,以同地块同一时期木薯种质资源为材料进行建模,采用GB 5009.3-2016和GB/T5009.4-2016法对木薯灰分和水分含量进行测定,同时使用近红外光谱分析仪对137份样品进行光谱采集,利用TQ Analyst 9.0分析软件,采用偏最小二乘法(PLS)构建木薯灰分和水分近红外定标模型。实验结果显示,木薯灰分、水分模型相关系数(R)分别为0.94、0.93,校正均方根误差(RMSEC)分别为0.22、0.48,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.21、1.46,交叉验证均方差(RMSECV)分别为0.40、1.54;选用未参与建模的20份木薯种质资源对该模型进行外部验证,预测值与真实值进行差异性分析(P>0.05),P值分别为0.464、0.459说明差异无显著性,表明该模型可适用于木薯灰分和水分检测。

纳米SiO_(2)改性粉煤灰混凝土力学性能及吸水特性研究

为了探索粉煤灰混凝土的高性能,开展了纳米SiO_(2)改性粉煤灰混凝土的力学和吸水试验,研究了粉煤灰取代率和纳米SiO_(2)掺量对混凝土力学性能(抗压强度、劈拉强度、动弹性模量)和吸水特性的影响。结果表明:粉煤灰混凝土的力学性能指标均随纳米SiO_(2)掺量的增加先增大后减小;当纳米SiO_(2)掺量从0%增加至2%时,粉煤灰混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别提高了12.90%、7.53%和5.85%,可见纳米SiO_(2)对抗压强度影响更显著;当粉煤灰取代率从10%增加至30%时,混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别降低了7.24%、2.61%和9.87%,可见粉煤灰对动弹性模量影响更显著;随纳米SiO_(2)掺量增加,粉煤灰混凝土的毛细吸水系数呈现出先下降后上升的趋势;随粉煤灰取代率增加,混凝土毛细吸水系数增大,且纳米SiO_(2)对混凝土毛细吸水系数影响也越显著;粉煤灰取代率和纳米SiO_(2)掺量对混凝土力学性能与毛细吸水系数之间的相关性无显著影响,混凝土抗压强度、劈拉强度以及动弹性模量与毛细吸水系数均呈现负相关性,其中抗压强度与毛细吸水系数相关性最好。

不同掺量粉煤灰对自密实混凝土性能的影响研究

文中主要就不同掺量粉煤灰对自密实混凝土抗渗性能、力学性能等性能的影响展开试验。结果表明,养护龄期为7、28 d条件下,混凝土试件抗压强度随粉煤灰掺量增加而降低;90 d龄期下,掺加20%粉煤灰的混凝土试件略高于未掺粉煤灰组的抗压强度,但提升幅度仅有0.8%左右;自密实混凝土中掺入粉煤灰能有效提升其抗渗性能,其中,养护龄期为28、90 d条件下,掺入20%粉煤灰时,混凝土试件吸水率达到最高值,此时,结构抗渗性能为同龄期内各组最佳。

自密实全再生混凝土单轴受压性能及强度指标换算关系研究

为深入了解自密实全再生混凝土单轴受压力学性能,以水胶比(0.36、0.40、0.45)与粉煤灰掺量(20%、30%、40%、50%、70%)为变化参数,设计并制作11组(共99个)自密实全再生混凝土试件对其立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量进行试验研究,观察试件受压破坏过程及破坏形态,获取各力学性能指标的变化趋势,基于试验结果及现有文献成果,建立强度指标换算关系,并提出自密实全再生混凝土的本构方程。研究表明:自密实全再生混凝土受压破坏过程及破坏形态与普通混凝土相似,总体上自密实全再生混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度及弹性模量随水胶比、粉煤灰掺量的增加而降低,所提计算式可较好预测自密实全再生混凝土的单轴受压性能指标及本构关系。

静态破碎剂膨胀性能测试及施工工艺优化

静态破碎剂已经广泛应用于煤矿开采等领域,存在膨胀应力试验繁琐、上行孔封孔困难、施工难度大等问题。采用排水法测试膨胀率时变曲线,结合膨胀应力曲线,获取膨胀率-膨胀应力模型,快速获得膨胀性能参数;自主研发管式封孔器,简化施工工艺,提高封孔效率;通过4种水灰比流动性试验和泵送试验,选取0.34作为工程用水灰比。研究结果表明:膨胀率和膨胀应力正相关,通过膨胀率试验及其对应的膨胀应力曲线,可以快速获取不同水灰比的膨胀性能参数,简化膨胀应力试验;管式封孔器施工工艺简单、适应性强、封孔效果好;所选水灰比流动性较好,泵送方便,注浆设备轻便、体积小,输送管路内浆体泵送距离达8 m,能够满足井下施工要求。优化后的工艺,施工效率显著提高,满足复杂的地质及施工条件要求。

稳定化垃圾飞灰的力学特性及填埋体稳定性分析

垃圾飞灰颗粒细、堆积密度较小、易吸水,与一般的固体废弃物具有完全不同的力学特性.针对南京某垃圾飞灰填埋场工程,对稳定化飞灰的力学特性和填埋体的稳定性进行了研究.结果发现,稳定化飞灰的黏聚力随着含水率的增加而先增大后减小,而摩擦角呈现单调减小的趋势;随着初始含水率的增加,飞灰填埋体的稳定性逐渐降低,提出了最优化的飞灰初始含水率建议;降雨对飞灰堆体的稳定性具有一定程度的影响,通过对本地区暴雨工况的模拟,在降雨5 d的情况下,填埋体稳定性系数降低了0.13~0.26,但填埋体仍能保证稳定状态;填埋体底部渗滤液对填埋体的稳定性具有较大影响,在渗滤液深度超过3 m的情况下,填埋体即有发生失稳破坏的可能性.研究结果可以为飞灰填埋的设计和施工提供参考.

掺粉煤活性粉末混凝土基本力学性能研究

为探究在掺粉煤灰情况下,养护制度、水胶比、钢纤维掺量对活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete, RPC)基本力学性能的影响规律,文中完成了78个100 mm立方体和26个100 mm×100 mm×300 mm棱柱体掺粉煤灰RPC试件的单轴受压试验,基于试验结果考察了RPC立方体抗压强度与棱柱体抗压强度之间的关系,建立掺粉煤灰RPC弹性模量、横向变形系数、峰值应变、峰值应力等基本力学参数的预测模型。试验结果表明,粉煤灰的加入明显提升了RPC的基本力学性能。

飞灰水洗液处理工艺及其资源化利用研究进展

水洗法作为城市生活垃圾焚烧飞灰的预处理方法被广泛采用,有利于飞灰的进一步固化/稳定化处理或资源化回收,飞灰水洗液中含有大量氯盐和微量重金属,直接排放会产生严重的环境问题,优化飞灰水洗液的处理工艺以及实现水洗液资源化利用已成为行业绿色发展的必然趋势。文章简要介绍了飞灰水洗液的来源、成分、危害等特点,针对飞灰水洗液中存在的大量氯盐和微量重金属成分,阐述了以下处理方法:采用化学沉淀法去除水洗液中的重金属成分;采用反渗透法、蒸发结晶、电渗析等方法去除飞灰水洗液中氯盐。进一步提出了水洗液资源化利用途径,即可从水洗液中回收氯化钠、氯化钾等氯盐,通过二氧化碳矿化反应来沉淀碳酸钙。该综述可为绿色、可持续的飞灰水洗液处理工艺提供理论参考。

钢铁含铊高盐固废/废水协同水洗技术研究

钢铁烧结工序会产生大量烧结机头灰和脱硫废水,盐含量高,且含有剧毒重金属铊,其消纳问题成为制约钢铁行业可持续发展的关键问题之一。提出含铊高盐固废与高盐废水协同处置的思路。结果表明,当利用1/4浓度活性炭法脱硫废水用于洗灰时,洗灰水中铊含量低于5 mg/L,且钙、镁的溶出量也有所降低。重点研究了活性炭法脱硫废水中各组分对烧结机头灰水洗过程铊溶出行为的影响,发现水洗过程SO_(3)^(2-)的存在及适宜的pH对铊的溶出有明显抑制作用。

基于灰关联理论的混凝土抗压强度影响因素分析

基于灰色关联分析具备的发现系统中各因素对系统结果影响差别的特性,运用灰色关联分析方法,分析了粉煤灰掺量、砂率和水灰比等因素对混凝土抗压强度影响的显著程度。结果表明,粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响最为显著,与实际实验结果基本一致。分析得出,灰关联分析方法具备一定的结果分析优势,对于现场混凝土试配具有较好的参考意义。

基于响应面分析胶凝砂砾石材料渗透性能研究

为研究不同配合比对胶凝砂砾石渗透性能的影响,选取3个因素(粉煤灰掺量、水胶比、砂率),利用响应面法对试验结果进行影响因素的显著性分析,得出胶凝砂砾石渗透系数对单因素和两两因素交互作用的敏感程度。结果表明:粉煤灰、砂率对渗透系数呈现出极强敏感强度,水胶比对渗透系数敏感强度最低;另外因素之间的两两交互作用对渗透性能的影响从高到低依次为水胶比和砂率、粉煤灰和砂率、粉煤灰和水胶比;通过响应面数学模型得出最优配合比为粉煤灰掺量为22 kg/m^(3)、砂率为20%、水胶比为1.0。

锚具槽回填微膨胀自密实混凝土试验研究

为解决长距离引水隧道无黏结预应力结构锚具槽混凝土振捣不密实或发生较大塑形变形导致开裂脱空等问题,研究粉煤灰掺量、膨胀剂掺量和水胶比对强度、限制膨胀率等性能的影响,设计了微膨胀自密实混凝土,测定其自身体积变形和自收缩变化。结果表明:水胶比0.40,粉煤灰掺量25%,膨胀剂用量30kg/m^(3)时,28d抗弯拉强度和抗压强度分别为4.77,53.6MPa,抗渗等级大于W11,混凝土60d自身体积变形率为20×10^(-6),趋于基本稳定,90d干燥收缩率约为-460×10^(-6),应加强微膨胀自密实混凝土的保湿养护,延长保湿养护的时间,以利于膨胀剂性能的发挥。

干煤粉气化黑水处理药剂的选择和应用

基于干煤粉气化装置的黑水处理工艺及其循环灰水的特性,分析了絮凝剂和分散剂对气化黑水、循环灰水的作用机理和作用效果;通过不同种类的絮凝剂和分散剂的添加效果对比,筛选出了适合干煤粉气化工艺的絮凝剂和分散剂;在试验确定的两种添加剂适宜的添加量条件下,处理后的循环灰水总溶固质量浓度<3500 mg/L,总硬度(以CaCO3计)<1500 mg/L,全碱度<10 mmol/L,悬浮物质量浓度<40 mg/L;气化装置运行周期延长至200 d以上,检修周期缩短至18 d,降低了药剂的消耗成本。

碱激发铜渣-粉煤灰复合胶凝材料的力学性能及水化机理研究

旨在探讨利用碱激发剂制备铜渣-粉煤灰复合胶凝材料的可行性及其性能表现。选择铜渣和粉煤灰作为主要原料,通过实验确定其最佳配比和激发剂种类及浓度,发现以7.5%的水玻璃为激发剂时,材料的力学性能最佳。过量的碱激发剂会导致返碱现象、增加与模具的粘合度及拆模困难,甚至降低成品强度,因此在生产过程中需严格控制激发剂的掺量。通过实验分析不同变量对材料性能的影响,包括原材料细度、激发剂浓度、养护条件等,确定了优化的制备工艺。实验结果表明,优化后的复合材料在28 d内的强度可达71 MPa,显著优于普通硅酸盐水泥。在早期强度发展迅速的同时,后期强度虽然增长缓慢,但整体性能依然优越。这种表现为其在实际工程应用中提供了理论依据和实践支持。结合微观结构分析和实际应用研究,揭示了硅铝酸盐凝胶的形成机制,进一步优化了配方和工艺。研究结果证明,该材料具有显著的环保效益和经济潜力。其广泛的应用前景不仅可以部分替代传统水泥,还能实现工业废弃物的高效资源化利用,推动建筑行业的可持续发展。通过不断优化技术和降低成本,碱激发铜渣-粉煤灰复合胶凝材料将在绿色建筑和环保材料领域发挥更大的作用。