高掺量煤气化渣制备免蒸压加气混凝土

为实现煤气化渣资源化利用,以煤气化渣为主要原料,高盐废水作拌合水,辅以Ca(OH)_(2)和NaOH制备出免蒸压加气混凝土。前期用正交试验和单因素试验方式,制备煤气化渣基胶凝材料。选取强度最高配比作为加气混凝土基体材料配比。主要研究双氧水和硬脂酸钙对加气混凝土物理力学性能及孔结构影响,并用XRD及SEM等微观检测方法分析不同养护温度加气混凝土的水化产物。结果表明:以煤气化渣的质量基准,外掺入占煤气化渣总量10%的NaOH、10%的Ca(OH)_(2),拌合水为高盐废水,煤气化渣基胶凝材料28 d抗压强度最高,达68.8 MPa。此外,向该胶凝材料中掺入双氧水作发气剂、硬脂酸钙作稳泡剂,制备出免蒸压加气混凝土。随双氧水掺量增加,加气混凝的孔径逐渐增大,连通孔增多,故干密度和强度一同降低。加入适量硬脂酸钙后,孔分布更均匀且孔的形态趋于规则的圆形,故强度明显提升。当双氧水和硬脂酸钙的掺量分别为5%、1.5%,养护温度80℃时加气混凝土的抗压强度最高,达2.9 MPa,对应干密度617.2 kg/m^(3)。微观分析表明:高掺量煤气化渣基加气混凝土的水化产物主要为C-S-H凝胶、C-A-H凝胶和沸石。孔壁处主要为相互交错重叠的箔片状C-S-H凝胶,存在少量杂乱交织的细长针棒状C-S-H凝胶。这些水化产物相互交联,使孔壁结构较为密实,利于强度的提高。

基于文献回顾的有色金属冶炼废渣的特征、资源化途径及其安全利用评价

冶炼废渣作为冶炼过程中产生的工业副产物,由于其缺乏安全、合理的防护和管理措施可能导致环境问题。通过全面分析近年来发表的相关文献,本文对有色金属冶炼废渣的特性、资源化利用途径及安全利用评价等方面的最新研究进展进行了介绍。研究结果表明,不同的原生精矿、冶炼条件和冶炼类型决定了冶炼废渣的化学和矿物学特征。此外,冶炼废渣在各种资源化利用中表现出极高的灵活性,不仅可以用于金属回收和建筑材料,还可以作为农业肥料和修复剂。同时,本文强调了在各种利用情景下对废渣进行安全性评估的重要性,以降低其潜在环境风险。此外,本文还强调了未来的研究方向,包括建立一种综合且量化的土渣混合体中重金属环境风险评价方法,以及探索更多创新的冶炼废渣资源化利用方法。综上所述,本文对于推动冶炼废渣在环境保护和资源可持续利用方面的研究有重要意义。

煤气化炉渣免烧陶粒的制备及其在反硝化滤池中的应用

煤气化炉渣是煤气化过程中产生的固体废弃物。大量的炉渣堆积不仅造成了资源的浪费,而且增加了企业的运营成本,对当地环境造成危害。以内蒙古地区的煤气化炉渣为主要原料,加入水泥、生石灰、CaSO_(4)等,通过免烧结的方式制备陶粒。在制气炉渣、水泥、生石灰、CaSO4质量比为70∶30∶2.5∶5的条件下制得的陶粒性能最优越,比表面积可达51.7 m^(2)/g,堆积密度为809 kg/m^(3),颗粒破碎强度为6.61 MPa。将该陶粒用作反硝化生物滤池填料,相比于普通市售陶粒挂膜速度更快;在水力停留时间(HRT)为12 h时,化学需氧量(COD)由300 mg/L下降至60 mg/L以下,COD去除率在80%以上;硝态氮(NO_(3)^(-)-N)由60 mg/L下降至2 mg/L以下,NO_(3)^(-)-N去除率在95%以上。利用煤气化炉渣制备免烧结陶粒实现了煤气化炉渣的资源化利用,同时为污水反硝化处理提供了一种新的填料。

不同侵蚀环境下水下不分散混凝土抗Cl-和SO_(4)^(2-)渗透性能研究

在不同侵蚀环境中的水下不分散混凝土会受到侵蚀离子的渗透,严重影响水下不分散混凝土的耐久性能。研究了不同强度等级的水下不分散混凝土在氯盐溶液、硫酸盐溶液和复合盐溶液3种侵蚀环境下抵抗侵蚀离子渗透的能力。通过分析不同矿渣掺量下抗侵蚀离子渗透性能的影响,探究Cl^(-)和SO_(4)^(2-)在渗透过程中的耦合作用,并利用AutoPoreIV9500压汞仪测试不同侵蚀龄期各试样的孔隙特征。结果表明:在距离侵蚀表面5 mm和30 mm处,C35混凝土比C25混凝土的离子浓度降低7%~60%;在相同侵蚀环境下,掺入矿渣粉可以显著减小水下不分散混凝土中侵蚀离子浓度;水下不分散混凝土中的孔隙组成以直径小于50 nm的介孔和微孔为主,矿渣的掺入细化了孔隙结构。即水下不分散混凝土的抗渗性能随着其抗压强度等级的提高而显著提高,并且矿渣粉的掺入使结构更加致密,从而有效提高混凝土抗Cl^(-)和SO_(4)^(2-)渗透性能。

碱激发矿渣混凝土密实性超声无损检测法及其影响因素

研究了碱激发矿渣混凝土水胶比、模数、碱当量及粗骨料含量对其抗压强度、超声波速的影响,并通过分析混凝土配合比参数与密度、弹性模量、孔隙率之间的关系来揭示超声波速的变化机理。结果表明:不同配合比参数的碱激发矿渣混凝土超声波速与弹性模量成正比,与密度、孔隙率成反比,在超声无损检测过程中可将碱激发矿渣混凝土近似作为均质性实体材料进行建模计算,发现其超声波速与抗压强度呈线性关系。基于理论分析与试验结果建立了碱激发矿渣混凝土的密实性计算模型,可以为检测碱激发矿渣混凝土密实性作参考。

赤泥-钢渣基免烧陶粒的制备及除磷特性研究

针对传统烧结陶粒制备过程中成本高、能耗大的缺点,以赤泥和钢渣为主要原料,通过免烧工艺制备出了具有磷吸附性能的陶粒。以解体率为其力学性能指标,通过正交实验确定了陶粒的最佳质量配比(赤泥、钢渣质量比4:3、稻壳灰添加量10%、石膏添加量4%、水泥添加量10%),最佳制备工况下的陶粒解体率为3.90%;所制作陶粒无重金属浸出风险,属于环境友好型材料。陶粒对水中磷的吸附特性实验结果表明,陶粒在酸性溶液中具有最佳的除磷效果;对于初始磷浓度为20 mg/L的溶液,设置30 g/L的陶粒投加量,除磷率可达96.40%;陶粒吸附过程遵循准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,最大理论吸附量为0.99 mg/g;磷与陶粒表面的CO_(3)^(2-)、Ca^(2+)、Fe^(3+)、Al^(3+)发生离子交换和磷酸盐共沉淀反应,是水中的磷去除的机理,沉淀物质主要由Ca_(3)(PO_(4))_(2)、FePO_(4)、AlPO_(4)组成。

B_(2)O_(3)对CaO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)三元保护渣熔体结构的影响

通过分子动力学方法对非反应性保护渣CaO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)三元渣系进行了模拟,构建了熔渣的网络结构模型,研究了渣系中B_(2)O_(3)的含量对保护渣熔渣微观结构的影响规律。结果表明:B在网络中与O的结合能力最强,且能够起到简化网络和平衡过剩电荷的作用;Al在熔体中主要以4配位形式存在,同时存在少量高配位Al-O结构,B_(2)O_(3)的含量为5%时,熔渣中[AlO_(4)]含量最高;随着B_(2)O_(3)含量的增多,熔渣网络结构聚合程度降低,复杂Al-O结构减少,熔渣微结构的有序性增加。

电解锰渣制备免烧铺路砖生态环境风险分析

以电解锰渣为原料,采用半干压成型工艺生产免烧铺路砖产品。首先从产品重金属全量、浸出毒性方面评价产品的生态安全性,然后再通过室外长期雨水淋溶实验及室内盆浸试验分析锰渣免烧铺路砖中污染物的释放行为,评估锰渣基路砖的生态环境风险。通过对锰渣免烧铺路砖生态环境风险评估发现,锰渣免烧铺路砖产品中的氨氮极容易释放到环境中,存在较大的环境风险;锰渣免烧铺路砖产品中的重金属则较为稳定,环境风险较低。

钢铁烟尘等含锌固废资源化利用新技术及产业实践

钢铁和有色金属在生产过程中会产生烟尘和冶炼渣等固体废物,对环境造成严重影响。为配合“无废城市”建设,本文介绍了基于“火法富集—湿法脱杂—多段耦合集成”工艺所形成的钢铁烟尘及有色金属冶炼渣资源化清洁利用新技术的落地情况,该技术实现了多种含锌固体废物的协同利用,可有效脱除40余种杂质,实现锌、铟等多种金属的高效分步回收,通过对次生废水的利用,在国际上首次实现从钢铁烟尘中回收硫酸铯和碘。

高钛焊丝钢ER70S-G冶炼工艺优化实践

高钛焊丝钢ER70S-G研发时经常出现水口结瘤、结晶器“结鱼”、铸坯夹渣等问题,尤其是铸坯夹渣导致轧制后盘条表面出现连续性锯齿状结疤缺陷,严重影响盘条表面质量。引起水口结瘤、结晶器“结鱼”的主要原因是存在TiO_(x)、TiN等高熔点非金属夹杂物。通过控制钢水中氧氮含量、使用纯净合金、降低渣中SiO_(2)活度、调整钛合金化时机及温度等手段,解决了水口结瘤、结晶器“结鱼”、铸坯夹渣等问题,将高钛焊丝钢ER70S-G连浇炉数提高至10炉,盘条成材率提高至97%,优化效果显著。

锂云母渣免烧陶粒滤料制备及耐酸改性研究

为制备具有耐酸性的锂云母渣免烧陶粒滤料,采用蒸汽蒸压工艺对原料进行活化以提高陶粒滤料力学强度,并采用化学改性剂提高其表面耐酸性能。结果表明,随着锂云母渣掺量的增加,陶粒滤料强度密度比逐渐降低,锂云母渣取代河砂比例为5%时,制备的陶粒滤料堆积密度为985 kg/m^(3),筒压强度为5.9 MPa。盐酸浸泡后陶粒滤料的盐酸可溶率达到12.7%,样品中方解石含量从15.0%降至6.4%。耐酸剂NSJ改性的陶粒滤料经盐酸浸泡后,方解石含量仍有13.8%,与未浸泡陶粒滤料样品方解石含量相当,盐酸可溶率指标从12.7%降至1.5%,陶粒滤料抗酸侵蚀能力显著提升。

微动探测方法在煤矿废渣调查中的应用研究

在废弃煤矿环境问题日益凸显的形势下,堆弃矿渣及煤矸石引起的各种环境问题急需解决。针对煤矸石堆积体调查中遇到的基岩埋深问题,首次提出利用微动探测方法进行探查,并在中国东南部某矿区进行了场地实验,实验中将微动探测方法与钻探相结合,采用标定-推断-验证的工作流程,进行煤矸石-基岩分界面探查工作。研究发现微动探测方法能够较为精确地探测煤矸石堆积体与基岩分界面位置,相较于钻探方法,微动探测方法具有灵活、经济、高效等优点。

高牌号无取向硅钢生产中RH精炼渣系熔点分析

通过FactSage软件计算和实验室精炼渣熔点测量高牌号无取向硅钢生产过程中的RH精炼渣熔点,探讨了CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-MgO四元RH精炼渣系中各个化合物对精炼渣熔点的影响。结果显示:当CaO含量为30%~40%时低熔点区域较大;当Al_(2)O_(3)含量为10%~20%时低熔点区域较大;SiO_(2)控制在10%以内较为合适;当MgO含量为8%~10%时低熔点区域较大;误差在5%以下,计算结果可靠。

锂云母渣免烧陶粒滤料制备及酸侵蚀机理研究

对锂云母粉磨细活化制备免烧陶粒滤料,并对其酸侵蚀机理进行了研究,2种锂云母渣经磨细活化后28 d活性指数分别达到87%和90%,具有较好的水化反应活性。随着锂云母渣、膨胀珍珠岩用量增加,陶粒滤料的强度降低显著,二者掺量分别不宜超过40%和10%,此时陶粒滤料筒压强度达到为6.1 MPa,堆积密度745 kg/m~3;BET平均孔径为10.2 nm,介孔平均孔径为10.5 nm,以介孔为主,微孔较少;其BET比表面积达46.9 m~2/g,具有较优异的吸附性能。XRD测试分析表明,经盐酸侵蚀后,陶粒滤料中方解石含量从47.1%降低到20.0%。要制备能应用于酸性环境的陶粒滤料,需对其进行改性,提高其耐酸腐蚀性。

含钴转炉渣非熔融选择性还原回收钴

钴多以伴生元素赋存于硫化铜镍矿床中,在冶炼过程中主要富集于转炉渣中。从转炉渣中回收钴,能够缓解我国钴的供需矛盾,具有显著的经济和社会效益。本文针对镍转炉的物相组成进行了系统分析,并在此基础上通过热力学分析及实验研究,实现了非熔融状态下钴、镍等氧化物的还原及富集。考察了焙烧温度、还原时间、无烟煤及氯化钙用量对各金属回收率及磁选精矿中金属含量的影响。结果表明:优化工艺条件为还原温度1050~1150℃、无烟煤用量(质量分数)10%、氯化钙用量13%、还原时间为1.5 h。在此条件下,铁、钴、镍、铜的回收率分别为51.85%、93.81%、98.32%、76.47%,在磁选精矿中的含量(质量分数)分别为45.08%、8.14%、18.70%、2.06%。

高活性钢渣粉的制备及性能分析

使用4种不同助磨剂对钢渣进行粉磨,并对粉磨后的钢渣粉进行MgO、FeO、MnO等二价金属氧化物固溶体(RO)相分选。对分选前后钢渣粉活性进行研究,通过RO相含量的变化,探索了分选前后钢渣粉的活性差异。结果表明:分选后的钢渣粉活性高于粉磨钢渣粉。其中木钙分选组钢渣粉中RO相降低了43.18%,其水化活性最好,钢渣-水泥浆体28 d强度达到55.83 MPa,非蒸发水含量为18.50%;分选后的钢渣粉浆体水化产物的种类没有改变,但水化产物的数量增加,钢渣的活性得到有效提高。

钒渣无盐焙烧产物冷却方式对物相转型及钒提取率的影响

钒渣高温焙烧产物的冷却方式与后续钒提取率及实际生产效率密切相关。本文采用XRD、SEM+EDS、XPS、BET等表征方法,对比分析了钒渣无盐焙烧-硫酸浸出提钒工艺中空气缓慢冷却及水淬冷却焙砂在物相及钒价态转化、微观形貌、比表面积等方面的差异,并对比分析钒的硫酸浸出效率。结果表明:焙烧温度是影响钒渣物相转化及新物相结晶分异的关键因素,当焙烧温度为900℃时、保温2 h后,钒渣原料中钒尖晶石、橄榄石及玻璃相完成物相转化,生成赤铁矿(Fe_(2)O_(3))、铁板钛矿(Fe_(2)TiO_(5))、二氧化钒(VO_(2))、钒酸盐相(Ca_(2)V_(2)O_(7)、Mn_(2)V_(2)O_(7)、Mg_(2)V_(2)O_(7))和二氧化硅(SiO_(2)),并充分结晶分异。在700~850℃焙烧阶段,缓慢冷却有利于物相进一步转化及钒酸盐的迁移和聚集,缓慢冷却焙砂的钒浸出率较水淬冷却焙砂的高3%~4%。在900℃以上高温焙烧阶段,冷却方式对钒物相转型及钒浸出率影响很小,钒浸出率分别为93.15%、92.89%。在该温度下水淬冷却可在保证钒浸出率的前提下提高生产效率。

一种新型钢渣基免烧陶粒滤料的制备及其性能研究

采用免烧工艺以钢渣为主要原料制备陶粒滤料,并用其替代高炉底滤法水冲渣工艺过滤池中的鹅卵石,为钢渣资源化利用提供新思路。在确定基础配比(钢渣:水泥为2.0)后,选取石膏和水玻璃作为激发剂研究其对滤料性能的影响。最终选取石膏添加量为8%作为滤料的最优制备参数,此时滤料颗粒强度为4.14 MPa,1 h吸水率为9.05%,颗粒密度为1.49 kg/m^(3),25次抗冷热冲击后强度降幅仅为3%,过滤速度为5.92 mm/s。借助X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)对滤料进行物相组成和微观形貌的表征,发现所使用的激发剂可促进钢渣中主要矿物C_(3)S和C_(2)S的水化反应,生成C—S—H类凝胶,这些水化产物相互交织黏结,使滤料内部孔隙率降低,滤料颗粒强度和25次抗冷热冲击性能不断提升。该系列滤料同时也可作为建筑陶粒应用于建材骨料等。

非牛顿熔渣冷却析晶行为研究进展

气化技术是煤化工的龙头技术,气流床气化炉具有燃料适用广、转化率高等优势,是大型煤气化的发展方向。由于原料组分或操作条件变化,反应后的灰熔渣在流动过程中会因晶体析出呈现非牛顿流体特性,造成排渣不畅,因此掌握炉内熔渣析晶行为对控制熔渣的流变特性及设备稳定运行有重要指导意义。论述了非牛顿熔渣析晶行为研究,分析了灰渣中结晶行为的影响因素。不同过冷度带来的晶体生长驱动力不同,从而影响晶体生长速率。增大冷却速率会导致晶体孕育时间不足,晶体生长较小。冷却速率超过熔渣的临界冷却速率时,熔渣呈现玻璃体状态。熔渣中主要成分变化导致熔渣的扩散特性及晶体类型改变,熔体碱性组分增加会促进熔渣结晶。此外,不同晶体种类,晶体大小和形状、固液界面析晶反应、晶体生长速率等均发生变化,从而引起流变特性变化。因此,总结了熔渣中几种常见晶体(钙长石、黄长石和尖晶石)的生长特性,以及晶体对熔渣流变特性的影响。对于非牛顿气化渣,晶体析出种类及对应的晶体生长特性仍不明确,有待进一步研究。通过晶体生长预测和控制来调节熔渣流变行为,将实现炉内液态渣层沿程流动的黏度变化预测,对于优化工程中液态排渣炉内熔渣流动有重要指导意义。

废弃线路板非金属粉对碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料性能的影响

内掺0%~25%(质量分数)废弃线路板非金属粉末(waste circuit board non-metallic powder,NMP),制备了一种新型碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料,测试了其力学强度、水化放热、物相组成和孔径分布,分析了其微结构特征。试验结果表明:掺入NMP不只降低了胶凝材料的累计放热,并且稍微降低了胶凝材料的7和28 d抗压强度;当NMP掺量小于15%(质量分数)时,因玻璃纤维的存在,胶凝材料28 d抗折强度与NMP掺量成正比,最高增幅达55.5%;掺入NMP降低了胶凝材料中孔径为100~1000 nm的孔隙比例,增大了100 nm以下的微孔隙比例,且试件总孔隙率增加;NMP中的树脂颗粒与胶凝材料基体结合紧密并填充了纤维与基体之间的空隙,NMP的掺入不会影响原胶凝材料的水化产物类型。