油页岩渣-矿渣碱胶凝材料的研究

研究了利用油页岩渣-矿渣制备碱胶凝材料的方法,讨论了油页岩渣-矿渣碱胶凝材料的强度、强度增进率和凝结时间及其主要影响因素,同时测试了油页岩渣的组成结构和活性指标,并对油页岩渣-矿渣碱胶凝材料的硬化产物与作用机理进行了分析.结果表明:油页岩渣-矿渣碱胶凝材料的硬化产物主要为无定形硅铝酸盐物质形成的网络结构,成分以Si,O为主,Ca,Al,Na次之;利用油页岩渣与矿渣复合可合理调整碱胶凝材料组成中Ca与(Si+Al)的比值(摩尔比),使之具有优良的抗压强度且减少碱激发剂用量.

利用油页岩渣制备氧化铝和白炭黑

以油页岩渣为原料,分别用酸浸法和碱溶法制备了氧化铝和白炭黑。讨论了焙烧活化作用、酸浸温度、盐酸用量以及酸浸时间等对氧化铝提取率的影响。实验结果表明,油页岩渣不需活化可以直接采用酸浸法制备氧化铝,最佳工艺条件为:酸浸温度100℃、酸浸时间2.0h、盐酸/油页岩=40.0mL/15.0g;氧化铝提取率为90.6%,纯度为91.7%。探讨了反应温度、反应时间以及碱浓度等对白炭黑提取率的影响,最佳工艺条件为:反应温度100℃、反应时间6.0h、NaOH浓度为6mol/L;白炭黑提取率为80.5%,纯度为95.9%。灰渣剩余量不到原来的5%,达到了油页岩渣生态化利用的目的。

用油页岩渣制备白炭黑的工艺

以油页岩渣为原料,经950℃煅烧4h,加入3.30mol/LNaOH溶液于100℃处理4h,用HCl酸化至pH8～9时,SiO2的浸出率为75.8%.经X射线荧光分析,白炭黑产品中的SiO2纯度为91.8%;经FT-IR检测白炭黑的化学结构为水合二氧化硅;经XRD分析,白碳黑为无定型结构;TEM图像显示白炭黑的形貌近似为球状粒子,平均粒径在50nm以下.白炭黑的比表面积(BET)为114m2/g,pH值为5.5～6.0,加热减量为5.82%,1000℃灼烧减量为6.16%,产品符合中国行业标准HG/T3061-1999的要求.

二氧化钛改性油页岩渣对水溶液中亚甲基蓝和六价铬的吸附

以油页岩渣及其二氧化钛改性材料为吸附剂,探究它们去除水溶液中亚甲基蓝和六价铬的能力.通过实验,控制溶液的pH值、温度、初始浓度和接触时间,观察吸附效果变化特征,研究其动力学和热力学性能.实验表明,改性油页岩渣吸附亚甲基蓝和六价铬的吸附率是未改性的2—3倍,且改性油页岩渣对亚甲基蓝的吸附率可达97%,对六价铬的吸附率不到25%.吸附亚甲基蓝时,pH值越大,吸附效果越好;而吸附六价铬时,最适pH值为4.改性油页岩渣吸附亚甲基蓝实验符合准二阶动力学方程,计算得反应活化能为13.29 kJ.mol-1,表明此过程主要是物理吸附.在热力学方面,由范特霍夫方程计算得ΔG<0、ΔH>0,表明此过程自发吸热,可见此过程还伴有化学吸附.Langmuir和Freundlich等温模型拟合结果表明,Langmuir模型数据拟合甚佳,R2=0.9999,说明改性油页岩渣吸附亚甲基蓝是单分子层吸附.二氧化钛改性油页岩渣经7次回收利用后,对亚甲基蓝的吸附效果仅减少约1.5%.

以油页岩渣为原料制备微晶泡沫玻璃

以油页岩渣为主要原料,加入其他辅助原料制备了微晶泡沫玻璃,并分析了各种因素对微晶泡沫玻璃性能的影响.结果表明,发泡剂碳酸钙和稳泡剂磷酸钠的最佳掺量为4%和6%;最佳的工艺条件为:发泡温度1080℃,发泡时间15min,升温速率14℃/min.试样经过预热、烧结、发泡、稳泡和退火等热处理工艺,完成了发泡和析晶过程.其中发泡工艺需要较高温度,并在短时间内保温.XRD,SEM及FT-IR分析表明,试样已经完全转化为微晶泡沫玻璃,主晶相为普通辉石,次晶相为钙长石,晶体呈纤维状结构且相互交织.与相关材料比较,微晶泡沫玻璃具有机械强度高和质轻保温隔热的优点。

油页岩渣制备沸石及其吸附Cr^6＋性能

系统研究了油页岩渣合成沸石过程中NaOH浓度、熔融温度、晶化时间、晶化温度对沸石生成及其Cr6+吸附性能的影响.结果表明,NaOH浓度和晶化时间主要影响沸石的种类;沸石对Cr6+的吸附率随其制备的熔融温度、晶化时间、晶化温度的增加有增大的趋势,但随NaOH浓度降低而增加;沸石对1mg/L含铬模拟废水中Cr6+的最大吸附量为1.120mg/g,吸附率达到89.6%.考虑到成本,最佳合成条件为:NaOH浓度4.6mol/L,熔融温度400℃,晶化时间72h,晶化温度140℃.

超轻油页岩渣陶粒的研制与生产工艺方案设计

吉林省桦甸市、农安县油页岩资源丰富。以桦甸市示范电厂油页岩渣为主要原料，用新的烧胀试验方法开展了超轻陶粒的研制，采用自制的新试验装置，烧制出的陶粒接近实际陶粒回转窑水平，并可专门烧制小颗粒陶砂，可比现有烧胀试验方法工作效率提高约50倍；并以国产陶粒设备，提出拟建年产20万m^3。陶粒工厂工艺方案设计，对窑炉两端的余热利用提出了可行方案。油页岩渣SiO2,Al2O3，R2O含量适中，特剐是含碳非常少，可以人为地调整发泡刑的用量而控制陶粒的密度，使在1030-1100℃范围内烧制出300～500kg／m^3级陶粒或陶砂。

利用油页岩渣制备微晶玻璃

以油页岩渣为主要原料制备了微晶玻璃,探讨了微晶玻璃组成、主晶相确定和晶核剂选择等问题.采用DTA,XRD和SEM等测试手段,分析了晶核剂和热处理制度对微晶玻璃的影响.结果表明:复合晶核剂(TiO2+P2O5)能有效促进油页岩渣玻璃晶化;最佳热处理制度为:850℃核化100 min,980℃晶化80 min.微晶玻璃的主晶相为钙铁透辉石,次晶相为钙长石;晶体呈纤维状结构并且交错分布;性能明显优于同类的瓷质砖、大理石和花岗岩等建筑装饰材料.

油页岩渣的综合利用

油页岩渣是油页岩干馏或燃烧剩下的物质,多孔结构,具有很好的活性,因而用途非常广泛。介绍了油页岩渣的主要成分、造成的环境污染及综合利用途径。油页岩渣可用作建筑材料,如高档水泥填料、轻质混凝土骨料陶粒及轻质砖材料等;在工业上可用来制备优质煅烧高岭土、白炭黑和铝盐产品、塑料和橡胶填料及合理利用金属元素,还可用作铸造用防粘砂添加剂,用于废气和废水处理等;在农业上,可用来生产肥料、改良土壤等。油页岩渣的综合利用能取得良好的资源、环境、经济及社会效益,对于实现资源的可持续发展具有重大意义。

热处理对油页岩渣微晶玻璃结构的影响

以油页岩渣为主要原料制备了微晶玻璃,采用DTA、XRD、SEM及FT-IR等测试手段,分析了核化温度和晶化温度对微晶玻璃微观结构的影响。结果表明:微晶玻璃的主晶相为钙铁透辉石,次晶相为钙长石;随着热处理温度的升高,晶体的规则程度增加,晶体尺寸和结晶度均呈现先增加后减小,最后回升的趋势;在最佳热处理(850℃×100min+980℃×80min)条件下,微晶玻璃形成纤维状细晶结构,红外吸收带发生最明显的分裂,显微硬度和抗压强度达到最大值。

油页岩渣水热法合成沸石及其性能表征

以油页岩渣为原料,采用NaOH熔融水热合成法和NaOH溶液水热合成法合成了沸石。利用X射线图谱、FT-IR图谱和Cr6+吸附实验探讨了样品的结构及吸附性能。结果表明,NaOH熔融水热合成法合成的为Na-A型和SOD型沸石混合物,NaOH溶液水热合成法合成的为Na-P型和SOD型沸石混合物;2种合成方法对Cr6+的吸附率相差不大,考虑到合成的成本,选用NaOH溶液水热合成法;随着NaOH溶液浓度的增加,产品对Cr6+的吸附率增大,当NaOH溶液浓度为8mol/L时,吸附率可达到89.1%。

油页岩渣制备洗涤助剂4A分子筛的工艺条件和性能研究

以油页岩渣为原料,采用水热合成法制得4A分子筛。重点考察了n(Na2O)/n(SiO_2)比、n(H_2O)/n(Na2O)比、晶化时间、晶化温度对分子筛Ca2+交换量的影响。适宜的合成条件为:n(Na2O)/n(SiO_2)=2.5,n(H_2O)/n(Na2O)=50,晶化时间18 h,晶化温度90℃。并用XRD、SEM测试手段对合成的分子筛的晶体结构、表面形貌等进行了表征,结果表明,制备的样品为4A型分子筛结构,属于立方形晶型。

油页岩渣-矿渣土聚水泥技术经济性能的研究

研究了利用油页岩渣和矿渣制备土聚水泥的方法。分析了油页岩渣-矿渣土聚水泥的强度指标和经济性能,以及蒸汽养护和蒸压养护对土聚水泥强度的影响。结果表明,油页岩渣-矿渣土聚水泥具有较高的性价比;油页岩渣掺量为50%,激发剂掺量为7.5%～15.0%,其水泥强度分别相当于复合水泥的32.5级和硅酸盐水泥的62.5级;蒸汽养护90℃、恒温4 h的抗压强度为28 d标养强度的95%左右;蒸压养护1.0 MPa、恒压4 h的抗压强度为28 d标养强度的1.5倍左右。

免蒸免烧油页岩渣砖的强度性能试验研究

以油页岩渣为主要原料制备了免蒸免烧新型墙体砖,对砖进行了抗压、抗折强度试验研究,探讨了油页岩渣的类型、目数以及油页岩渣砖的龄期对砖强度的影响,提出了提高油页岩渣砖强度的几点建议,对工程实际有一定的指导意义。

茂名油页岩渣制备白碳黑的实验研究

以茂名油页岩灰渣为原料，采用酸碱离法成功地制备了白碳黑。实验研究了影响白碳黑产率各种因素，确定了白碳黑的制备最佳工艺为：70％H2SO4、反应温度90℃、反应时间3h，SiO2的产率为28．8％。白碳黑产品中的SiO2纯度为90．4％，经FT—IR检测化学结构为水合二氧化硅，经TEM观察形貌为无定型状态，粒径在60μm以下，产品比表面积为105m^2／g，pH值为5—6，加热减量为5．75％，1000℃灼烧量为6．1％，制备的白碳黑质量符合行业标准HG／T3061-1999的要求。

化学法处理油页岩渣制备白炭黑的研究

以油页岩渣为原料,分别用酸浸法和碱溶法制备了白炭黑。酸浸法主要是先用浓盐酸溶解其中的铁和铝的化合物,然后再用氢氧化钠处理剩下的残渣,得到白炭黑。而碱法与其相反,先用碱煮,将其中主要的二氧化硅和铝的化合物溶解,再用酸回收剩余的铁。试验结果表明酸法处理油页岩渣工艺的白炭黑提取率为22.1%,碱法处理油页岩渣工艺的白炭黑提取率为30.6%,碱法工艺比酸法工艺优越。进一步探讨了碱法处理油页岩渣制备白炭黑工艺的反应温度、反应时间以及碱浓度等对白炭黑提取率的影响,较佳工艺条件为:反应温度100℃、反应时间4.0h、NaOH/SiO2=4,该条件下白炭黑提取率可达48.5%。化学法处理油页岩渣制备白炭黑可使油页岩渣得到充分合理的利用,实现废物资源化。

油页岩渣在丁苯橡胶中的应用研究

磨细油页岩渣(岩渣)以基本配方加入到丁苯橡胶中,结果发现:它的填充对丁苯橡胶拉伸强度、300%定伸应力、硬度及扯断伸长率的提高,稍低于填充通用炭黑时,但均优于填充轻钙的和空白试样;对扯断永久变形的影响,稍高于其中任一体系;而对撕裂强度体系的提高,都高于通用炭黑和轻钙填充体系。故岩渣可部分或全部替代通用炭黑,用于丁苯橡胶的增强。

晶化温度对油页岩渣微晶玻璃抗折强度和耐腐蚀性的影响

以油页岩渣、电石渣为主要原料制备了全固废微晶玻璃。采用DTA、XRD、SEM等测试手段,分析研究了不同晶化温度对油页岩渣微晶玻璃微观结构和性能的影响。结果表明:最佳晶化温度为950℃,得到的微晶玻璃主晶相为绿辉石和硅灰石,次晶相为霓石和普通辉石,微观结构致密,晶粒呈长条状集聚分布,抗折强度为210 MPa,耐腐蚀性能较好。

中温处理铁尾矿、钢渣及油页岩渣胶凝性能实验

从抗压强度和安定性两方面测试了中温处理铁尾矿、钢渣及油页岩渣后物料的胶凝性能,利用XRD对中温处理后物料的物相组成进行了分析.实验结果表明,温度对强度的影响最大,其次是时间,添加油页岩渣的物料中温处理后的强度要较未添加油页岩渣的物料强度高;对于安定性来说,条件的改变影响不大;随着温度的升高,时间的延长,物料中游离的SiO2越来越少,C2S增多,同时铁铝酸盐及铝酸盐的峰增多增高;在添加油页岩渣的条件下,更多游离的SiO2参加反应而生成硅铝酸盐或硅酸盐,提高早期抗压强度的物相增多;在本实验条件下物料中生成的物相对安定性影响不大.

基于正交设计的BP神经网络在油页岩渣制砖配方研究中的应用

采用正交实验设计与BP神经网络相结合,建立了油页岩渣砖配比与抗压强度之间的非线性关系模型,以正交实验数据为基础进行神经网络训练,得到了油页岩渣砖的BP神经网络预测模型.并对模型进行验证,预测结果基本满意.同时用训练好的BP神经网络预测模型建立了配方中单因素分析,对寻找最优配方有一定的指导意义.最终达到缩短实验周期,节省人力、物力的目的.