潘集选煤厂高灰粉矸石回收环节工艺测试结果分析

潘集选煤厂的高灰粉矸石回收环节是由水力旋流器和高频筛2种设备组合而成的,参照相关标准评定了2种设备的工艺效果;结果表明,水力旋流器工艺效果令人满意,高频筛具有生产潜力,但筛下物产率过高、粒度粗,未达到期望值;针对高频筛的现状,推导了数理统计学的回归方程,用此来预测采用孔径为0.25 mm的筛网来替代现有孔径为0.35 mm筛网的生产指标及筛分效果。

粉矸石筛下煤泥水处理工艺改造

富强选煤厂原工艺中浮选入浮原矿是由精煤泥截粗筛、中煤泥截粗筛及粉矸石截粗筛的筛下煤泥水组成,但由于近两年原料煤煤质的变化,粉矸石截粗筛下煤泥水的灰分不断升高,由于高灰细泥含量较高,进入浮选作业对分选造成不利因素,影响浮选分选效果。另外,经研究,粉矸石筛下煤泥水灰分增高后,经过浮选机分选回收精煤的意义不大,故对此进行工艺改造,将粉矸石筛下煤泥水直接改入尾煤浓缩池,不进入浮选,改良浮选效果,创造良好的工艺指标及经济效益。

硅粉和活化煤矸石粉改性透水混凝土强度和耐久性研究

为研究硅粉和活化煤矸石粉对透水混凝土强度和耐久性的影响规律,分别利用硅粉和活化煤矸石粉代替0%、5%、10%、15%、20%、25%的水泥进行透水混凝土试样制备,对新拌混凝土的流动性以及硬化混凝土强度、耐久性进行了测试分析,研究了硅粉和活化煤矸石粉对透水混凝土基本特性的影响规律,以及2种材料的掺量范围和适用性。结果表明:①掺入10%~15%的硅粉和10%的活化煤矸石粉可以有效提高混凝土强度,且硅粉对强度的提升效果更为明显,但对混凝土流动性和透水性会有不利影响;②随着硫酸溶液侵蚀时间和冻融循环次数增加,混凝土抗压强度和质量比均不断下降。根据上述分析可知:①掺入5%~10%的硅粉和5%的活化煤矸石粉对混凝土的抗H_(2)SO_(4)溶液长期侵蚀性有利;②掺入5%~20%的硅粉和10%~15%的活化煤矸石粉对混凝土的抗酸雨—冻融循环侵蚀性有利;相比之下,硅粉对混凝土的长期冻融耐久性更有利。

碱激发煤矸石粉对砒砂岩水泥复合土强度影响的试验研究

为了降低砒砂岩区严重的水土流失,促进松散砒砂岩的有效利用,同时提高废弃煤矸石的利用率.借助X衍射、扫描电镜、热重和压汞等试验方法,从固化产物构成、微观形貌、孔隙结构演变等微观层面,揭示碱激发及煤矸石粉替代率对砒砂岩水泥复合土力学强度的影响机理.结果表明:碱的加入使得砒砂岩中的蒙脱石和煤矸石粉发生溶蚀,促进N-A-S-H和C-A-S-H凝胶的产生,使其强度增大;随着煤矸石粉替代量的增加和水泥掺量的相对降低,Ca含量降低,C-A-S-H凝胶含量下降,且N-A-S-H凝胶逐渐向无胶结性的钙(钠)菱沸石转化,导致其强度逐渐下降.当碱当量为4%,煤矸石粉替代率为7%时,煤矸石粉-砒砂岩水泥复合土孔隙率为29.20%,小孔占比为46.48%.且7 d强度可满足二级及二级以下公路底基层1.0~3.0 MPa的要求,该研究可为煤矸石粉-砒砂岩水泥复合土在道路铺设和渠道衬砌等应用中提供理论依据.

煤矸石粉替代粉煤灰制备混凝土及其性能研究

研究煤矸石粉替代粉煤灰制备混凝土的可能性。通过试验探讨了不同替代率下煤矸石粉混凝土的和易性、经时损失和力学性能。结果表明:煤矸石粉能在一定程度上替代粉煤灰,尤其在高替代率下,其抗压强度甚至优于粉煤灰;煤矸石粉混凝土的劈裂抗拉强度和拉压比较低,可能会降低混凝土的抗裂能力。

煤矸石粉对微表处路用和层间耐久性能影响

为探究煤矸石粉在微表处技术中应用的可行性,选取不同煤矸石粉替代微表处混合料的填料,室内成型要求的组合试件采用汉堡车辙试验、四轮加速磨耗试验和剪切疲劳试验等长期性能测试方法,研究含有不同填料的微表处混合料路用性能和层间性能,并分析不同因素对微表处长期性能的影响差异性。结果表明,煤矸石粉以替代矿粉的形式添加于微表处中,可改善微表处的高温性能、水稳性能、耐磨耗性能、长期抗滑性能和层间黏结性能,其中,高温活化煤矸石粉的改善效果较好,煤矸石粉替代量对微表处不同性能影响高于矿粉类型,但煤矸石粉替代水泥则有损微表处的路用性能和层间性能。微表处长期性能的改善效果与煤矸石粉替代矿粉的质量密切相关,煤矸石粉替代率越高,则微表处的长期性能越好;矿粉全部替代为煤矸石粉、活化煤矸石粉,微表处的高温性能、水稳性能、耐磨耗性能、长期抗滑性能和层间剪切疲劳寿命分别提高约26.8%和36.4%、33.5%和40.0%、33.4%和45.1%、4.7%和6.8%、9.5%和10.4%。研究成果为煤矸石在沥青路面养护技术中应用提供参考。

煤矸石粉制备混凝土用复合掺合料的性能研究

用煤矸石粉部分替代粉煤灰制备混凝土用复合矿物掺合料,通过正交实验研究煤矸石粉、粉煤灰、磷渣掺量对受检胶砂抗折强度、抗压强度、活性指数和抗压强度增长比的影响。结果表明:由于火山灰效应和微集料效应,煤矸石粉、粉煤灰、磷渣对水泥的水化存在较强相互作用,设计配合比适宜时,受检胶砂的7和28 d活性指数及强度增长比均达到普通Ⅲ级复合矿物掺合料指标要求,表明用煤矸石粉部分替代粉煤灰制备混凝土用复合矿物掺合料完全可行,最优方案为煤矸石粉掺量25.0%、粉煤灰掺量62.5%、磷渣掺量12.5%。

矸石粉基胶结充填材料析水特性试验研究

为了探明矸石粉基胶结充填材料的析水特性,运用正交试验设计了以矸石粉、高水材料、水泥、粉煤灰为组合的胶结充填材料,采用极差分析、方差分析等方法,研究了矸石粉基质量浓度(A)、水泥含量(B)、粉煤灰含量(C)、高水材料含量(D)4个因素对胶结材料的析水率的影响情况;得到各因素对矸石粉基胶结充填材料析水特性影响的拟合公式。结果表明:基于极差分析的矸石粉基胶结充填材料的析水率影响程度为D>A>B>C,基于方差分析的材料析水率影响程度为D>B>A>C,析水率随着矸石粉浆质量分数的升高呈现下降趋势,随着水泥含量的增加则呈现先减少后增大再减少的趋势,随着粉煤灰质量增加呈现先减少后平稳的趋势,随着高水的增加呈现下降的趋势;高水含量对材料析水率的影响程度最大,矸石粉基质量分数与水泥质量对材料析水率影响相当,粉煤灰含量对材料析水率影响较小。

利用煤矸石粉制备生态型超高性能混凝土的设计研究

超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)是一种性能优异的水泥基材料,但因其水泥用量较大,造成数倍于普通混凝土的二氧化碳排放量。基于颗粒紧密堆积理论,将煤矸石粉作为水泥替换材料制备UHPC,旨在降低传统UHPC的碳排放。对煤矸石粉基UHPC进行系统表征发现煤矸石粉掺加劣化了UHPC堆积结构和工作性能,但对UHPC强度影响较小,含有高掺量(>40%)煤矸石粉的UHPC强度仍大于120 MPa。本研究在降低UHPC高能耗的同时也为煤矸石的回收利用提供了新思路。

掺煤矸石粉高强高延性混凝土的力学与流变性能研究

采用L_(16)(4^(5))正交试验研究了煤矸石粉掺量(40%~100%)、硅灰掺量(14%~20%)、PVA纤维体积掺量(0.5%~1.7%)、水胶比(0.18~0.30)和砂胶比(0.3~0.9)对高强高延性混凝土(HSHDC)力学性能、工作性及流变性能的影响,并对比分析了Bingham模型和Herschel-Bulkley模型对流变参数的拟合效果。结果表明:配制的掺煤矸石粉HSHDC的28 d抗压强度基本大于60.0 MPa,28 d抗折强度最大为21.2 MPa;与Bingham模型相比,Herschel-Bulkley模型更适用于描述掺煤矸石粉HSHDC的流变性能;掺煤矸石粉HSHDC的等效塑性黏度与扩展度中度相关,屈服应力与扩展度不相关。

煤矸石粉/水镁石纤维复合改性沥青胶浆流变特性研究

煤矸石是煤在开采和洗选的过程中挑选出来的废弃物,大量堆积的煤矸石增加了环境负荷。目前国内外鲜见以煤矸石粉作为填料对沥青混合料进行改性的研究成果,其对沥青混合料性能的改善效果尚待深入探讨。鉴于此,本文开展对煤矸石粉/水镁石纤维复合改性沥青混合料性能研究,明确其适用性及使用效果。结果表明:煤矸石粉可有效改善沥青胶浆的温度敏感性,阻碍沥青中分子链段的运动,提高了沥青胶浆的玻璃态转变温度;煤矸石粉与水镁石纤维的复掺,可进一步降低煤矸石粉改性沥青胶浆的温度敏感性,显著提高其高温性能与抗剪强度。本研究对于提高煤矸石及水镁石纤维在道路工程中的资源化利用率具有重要意义。

冻融环境下活化煤矸石粉混凝土毛细吸水性能

研究了冻融环境中不同掺量和水胶比条件下,活化煤矸石粉(ACGP)对混凝土毛细吸水性能的影响规律;同时结合非饱和毛细理论,建立了活化煤矸石粉混凝土(ACGPC)的相对含水量分布预测模型.结果表明:冻融作用使得ACGPC的累计吸水量及毛细吸水率逐渐增大,抗毛细吸水性能降低,水分侵入深度提高;当ACGP掺量相同时,ACGPC的抗毛细吸水性能随着水胶比的增加而降低;当水胶比一定时,随着ACGP掺量的增加,ACGPC的累计吸水量及毛细吸水率先降后升;ACGP可细化混凝土孔径,当ACGP掺量为20%时效果最为显著.

冻融作用下活化煤矸石粉混凝土损伤劣化规律

为促进寒冷地区煤矸石在混凝土中的应用,通过机械-微波方式对煤矸石进行复合活化,从表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和劈裂抗拉强度等方面对煤矸石粉混凝土的损伤劣化规律进行了研究,并使用扫描电子显微镜、核磁共振波谱仪和X射线衍射仪等研究了活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能的改性机理。结果表明:20%(质量分数)掺量下活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能改善效果最好,且经300次冻融循环后,质量损失率和相对动弹性模量分别为2.32%和91.32%,抗压强度和劈裂抗拉强度分别下降了16.40%和26.12%;活化煤矸石粉能填充、细化孔隙,且其二次水化能消耗水泥水化产物Ca(OH)_(2),产生C-S-H和C-A-S-H,提升水泥石密实程度,改善孔结构,使大孔占比减少。

冻融与复合盐耦合作用下活化煤矸石粉混凝土劣化规律

以质量分数3.5%NaCl和5%Na_(2)SO_(4)混合溶液为侵蚀介质,采用快冻法对不同煤矸石粉掺量的混凝土进行冻融循环试验,测定各组混凝土试件的质量损失、相对动弹性模量、抗压强度以及孔结构参数,研究不同掺量的活化煤矸石粉混凝土在冻融循环与复合盐侵蚀耦合作用下的性能损伤劣化规律。研究结果表明:在盐冻循环作用下,不同掺量活化煤矸石粉混凝土的相对动弹性模量和抗压强度变化均呈现前期平缓下降,后期快速下降趋势,而质量损失率则前期缓慢增长,后期快速增加;活化煤矸石粉掺量为20%时,混凝土抗冻性能最优,且经300次盐冻作用后,质量损失率和相对动弹性模量分别为2.43%和90.12%,抗压强度下降了14.47%;活化煤矸石粉能细化孔隙,改善孔径级配,减少有害孔和多害孔的比例,提高混凝土的密实性。

煤矸石粉对水泥混凝土路用性能的影响研究

文章以煤矸石粉掺量为变量,测试煤矸石粉混凝土的路用性能指标,探究煤矸石粉对不同强度等级混凝土路用性能的影响规律及影响机理。结果表明:当煤矸石粉的掺量<9%,煤矸石粉的掺入可以改善路用混凝土的坍落度、凝结时间、含气量和初凝时间,掺量过高则反之;路用混凝土的强度随煤矸石粉掺量的增加呈现出递减的规律,当煤矸石粉掺量较高时,混凝土的强度衰减幅度较大;当煤矸石粉的掺量<9%时,煤矸石粉的掺入对路用混凝土的抗渗性、抗碳化性等耐久性能具有积极的影响,而当掺量>12%时,混凝土的渗透高度和碳化深度远远高于不掺煤矸石粉的混凝土;煤矸石粉可替代部分水泥在路用混凝土中进行应用,建议煤矸石粉的掺量在9%以下。

矸石基混凝土轴心受压声发射特性与损伤本构模型

为研究不同水泥取代率、不同水胶比下矸石基混凝土轴心受压时的力学性能,及推广应用矸石基混凝土这一绿色建筑材料,通过轴心受压试验和声发射试验,研究了轴心受压时不同煤矸石粉掺量、不同水胶比下矸石基混凝土的应力-应变曲线、声发射振铃计数和声发射累积能量随煤矸石粉掺量和水胶比的变化规律,提出了矸石基混凝土轴心受压时的本构关系。结果表明:相比普通混凝土,矸石基混凝土的力学性能有一定程度的改善,主要表现为其峰值应力和峰值应变增加;矸石基混凝土轴心受压应力-应变全曲线与普通混凝土基本一致,煤矸石粉掺量为20%时峰值应力达到最大值;声发射振铃计数可以有效描述矸石基混凝土的损伤演化规律,随着煤矸石粉取代率的增大,振铃计数先减少后增加。考虑煤矸石粉和水胶比对矸石基混凝土轴心受压时的影响,提出了具有较高精度的矸石基混凝土轴心受压本构关系,这为矸石基混凝土力学性能的进一步研究提供了参考,也对推广应用的结构计算有一定参考价值。

矸石粉替代粉煤灰膏体充填材料性能研究

针对传统煤矿膏体充填材料对粉煤灰的需求量较大、成本较高的问题,研究矸石粉替代粉煤灰作为辅料时的膏体充填材料性能,采用正交试验方法以及MATLAB进行线性回归预测和3D可视化模型的建立,分析水掺量和水泥掺量对膏体充填材料流动性和力学性能的影响规律。试验结果表明:随着水泥掺量的增加,充填料浆流动性缓慢下降,同龄期抗压强度也持续缓慢增加,且1~3d变化较明显,3~28d变化较小;水掺量是影响流动性的主要因素,尤其是对充填料浆的扩展度的影响最为明显,随着水掺量的增加,同龄期抗压强度在显著减少,且龄期越长,结果越为明显。综合分析得出最优配比为15%水泥掺量,23%水掺量的充填材料,既满足充填强度要求也满足膏体的流动性要求。

基于RSM-CCD的自燃煤矸石粉-水泥砂浆配比优化

基于响应曲面法中的中心复合试验法(RSM-CCD)设计13组试验,以自燃煤矸石粉细度和掺量为影响因素,研究其对混合砂浆流动性、不同水化龄期抗压强度和抗折强度的影响.结果表明:自燃煤矸石粉细度和掺量对砂浆流动性和强度影响显著,特别是两者交互作用对砂浆抗折强度的影响极为显著,对抗压强度的影响随着水化龄期的延长而递增,所建立的回归模型相关系数(R^(2))大于0.96,表明模型的合理性和拟合性较好;当自燃煤矸石粉细度为8.00μm、掺量为15.49%时,砂浆流动度为182 mm,28、56 d抗压强度为43.8、50.2 MPa,抗折强度为8.4、8.7 MPa;自燃煤矸石粉具有微集料和活性效应,可以作为混凝土掺合料.

活化煤矸石粉对煤矸石混凝土性能的影响

为探究煤矸石对混凝土性能的影响,以不同煤矸石粉(Coal gangue powder,CGP)掺量和煤矸石粗骨料(Coal gangue coarse aggregate,CGA)取代率制备C30混凝土,对煤矸石混凝土抗折性能及抗氯离子渗透性能进行试验研究,并通过压汞法及扫描电镜进一步分析其影响规律和改善机理。结果表明,随着掺量的增加,煤矸石混凝土抗折强度先增大后减小,15%CGP为抗折强度最优掺量。抗氯离子渗透性能随CGP掺量的增加而提高。煤矸石粗骨料取代率为100%时,CGP的掺入对其抗折强度的优化更为显著。CGP的加入使凝胶孔和过渡孔等无害孔增加,毛细孔和大孔等有害孔减小,进而优化混凝土颗粒级配,提高结构密实度。一方面CGP在二次水化中产生大量C-S-H凝胶,使煤矸石混凝土微观结构更加密实,另一方面未反应的CGP可填充至煤矸石混凝土孔隙和裂缝中,提高界面过渡区强度,进而提高煤矸石混凝土抗折强度和抗氯离子渗透性能。

煤矸石粉填料沥青混合料路用性能研究

为了拓宽废弃煤矸石的再利用途径,文章采用不同比例的煤矸石粉代替矿粉后进行AC-13C沥青混合料配合比设计,并对其高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性等路用性能进行对比研究。结果表明,将煤矸石粉作为填料应用于沥青混合料中,提高了沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,但降低了其低温抗裂性。当煤矸石粉替代率为50%时,AC-13C沥青混合料的综合性能最优。