CN113548816A - 一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用 - Google Patents

一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113548816A
CN113548816A CN202110930161.0A CN202110930161A CN113548816A CN 113548816 A CN113548816 A CN 113548816A CN 202110930161 A CN202110930161 A CN 202110930161A CN 113548816 A CN113548816 A CN 113548816A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coal gasification
ash
gasification ash
activated
activated coal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110930161.0A
Other languages
English (en)
Inventor
李华伟
聂庆科
王国辉
王俊
李友东
韩文永
陈军红
王庆军
杨海鹏
燕春福
秦禄盛
于俊超
王垂东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Hebei Jiankan Group Co ltd
Original Assignee
China Hebei Jiankan Group Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Hebei Jiankan Group Co ltd filed Critical China Hebei Jiankan Group Co ltd
Priority to CN202110930161.0A priority Critical patent/CN113548816A/zh
Publication of CN113548816A publication Critical patent/CN113548816A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • C04B7/28—Cements from oil shales, residues or waste other than slag from combustion residues, e.g. ashes or slags from waste incineration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明提供了一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用，属于工业固废资源化利用领域。本发明将煤气化灰渣进行烘烤然后球磨，一方面通过烘烤可使煤气化灰渣提高活性并除去水分便于球磨，另一方面通过磨细增大了材料的比表面积，使火山灰反应进行的更充分；由于球磨后的灰渣极易吸收空气中的水分形成结团的小颗粒，影响灰渣活性，经过筛分可以去除结团小颗粒，也可使得活化后的煤气化灰渣颗粒分布更加均匀，确保灰渣的活性。本发明煤气化灰渣经活化后代替部分水泥，替代水泥率为10～30％时，其净浆抗压强度高于净水泥的抗压强度，说明活化后的煤气化灰渣具有显著的火山灰反应活性，可作为混凝土的掺加材料和胶凝材料。

Description

一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用
技术领域
本发明涉及工业固废资源化利用领域，尤其涉及一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用。
背景技术
煤化工项目一般每生产1吨产品产生1～3吨煤气化灰渣，有的甚至产生煤气化灰渣高达12吨，是较大的工业污染源之一。目前，煤气化灰渣的主要处理方式仍为堆存和填埋，综合利用程度较低。煤气化灰渣的综合利用是一项跨学科和技术领域的课题，经过国内外众多学者的努力，近年来取得了一定的成果，通过已有的研究可知煤气化灰渣中的主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3，具有一定的火山灰反应活性，为其作为胶凝材料部分替代硅酸盐水泥发生火山灰反应提供了基础，其在建材领域的资源化利用受到许多学者的关注。然而煤气化灰渣晶相以非晶态玻璃体为主，一般具有高杂、高碳和硅铝活性不足的特点。铝硅元素以玻璃相铝硅酸盐的形式赋存于气化渣中，其它杂质元素如铁、钙和镁等与铝硅元素均匀夹杂分布，大多包裹在铝硅酸盐玻璃相当中，玻璃相存在一定惰性，导致硅铝活性不足，限制了其作为胶凝材料部分替代硅酸盐水泥制备混凝土的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用，本发明的活化后的煤气化灰渣活性高，可以代替部分水泥用于制备混凝土或用于胶凝材料。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种煤气化灰渣的活化方法，包括以下步骤：将煤气化灰渣依次进行烘烤、球磨和筛分，得到活化煤气化灰渣。
优选的，所述球磨的转速为48rpm；所述球磨的时间为30～180min。
优选的，所述球磨的时间为90min。
优选的，所述烘烤的温度为110℃。
优选的，所述烘烤的时间为5～6h。
优选的，所述筛分采用的筛网孔径为0.15mm。
本发明提供了一种活化煤气化灰渣，由煤气化灰渣经上述方案所述的活化方法处理得到。
本发明提供了上述方案所述活化煤气化灰渣用于胶凝材料的应用。
本发明提供了上述方案所述活化煤气化灰渣在制备混凝土中的应用。
优选的，所述活化煤气化灰渣在混凝土中对水泥的替代质量为10～30％。本发明提供了一种活化煤气化灰渣的活化方法，包括以下步骤：将煤气化灰渣依次进行烘烤、球磨和筛分，得到活化煤气化灰渣。本发明将煤气化灰渣进行烘烤从而便于球磨，经过球磨，一方面可使更多的硅铝元素暴露在外从而在替代水泥时发生火山灰反应，另一方面通过磨细增大了材料的比表面积，使火山灰反应可进行的更为充分；由于球磨后的灰渣极易吸收空气中的水分形成结团的小颗粒，影响灰渣活性，经过筛分可以去除结团小颗粒，确保灰渣的活性。
实施例的结果表明，本发明的煤气化灰渣经活化后代替部分水泥，当活化煤气化灰渣替代水泥率为10～30％时，其净浆抗压强度高于净水泥的抗压强度，说明活化后的煤气化灰渣具有明显的火山灰反应活性，其性质已达到或优于I级粉煤灰。
附图说明
图1为本发明所用水泥试验球磨机的实物照片；
图2为实施例1～5及对比例1所得活化煤气化灰渣的粒度分布图；
图3为实施例3所得活化煤气化灰渣用于取代部分水泥后所得试样照片。
具体实施方式
本发明提供了活化煤气化灰渣的活化方法，包括以下步骤：将煤气化灰渣依次进行烘烤、球磨和筛分。
本发明对所述煤气化灰渣的来源和组成没有特殊要求，采用本领域熟知来源和组成的煤气化灰渣即可。在本发明的实施例中，以质量百分含量计，所述煤气化灰渣的化学组成为：Si 34.43％、Ca 30.35％、Al 13.73％、Fe 12.19％，其余微量元素含量为9.39％。
在本发明中，所述烘烤的温度优选为110℃，所述烘烤的时间优选为5～6h。本发明通过进行烘烤，便于后续球磨。
在本发明中，所述球磨的转速优选为48rpm；所述球磨的时间优选为30～180min，更优选为90min。
在本发明中，所述球磨采用的设备优选为水泥试验球磨机，所述水泥试验球磨机的电机功率为1.5kW，电压为380V。在本发明的实施例中，所述水泥试验球磨机的型号为SM500×500，厂家为河北大宏试验仪器有限公司，其实物照片如图1所示。
本发明通过球磨一方面可使更多的硅铝元素暴露在外从而在替代水泥时发生火山灰反应，另一方面通过磨细增大了材料的比表面积，使火山灰反应可进行的更为充分。
完成所述球磨后，本发明将所得粉体进行筛分。在本发明中，所述筛分采用的筛网孔径优选为0.15mm。所得筛下物即为活化煤气化灰渣。
由于球磨后的灰渣极易吸收空气中的水分形成结团的小颗粒，影响灰渣活性，经过筛分可以去除结团小颗粒，确保灰渣的活性。
本发明提供了一种活化煤气化灰渣，由煤气化灰渣经上述方案所述的活化方法处理得到。
本发明提供了上述方案所述活化煤气化灰渣用于胶凝材料的应用。
本发明提供了上述方案所述活化煤气化灰渣在制备混凝土中的应用。本发明对所述应用的方法没有特殊要求，采用本领域熟知的应用方法直接用活化煤气化灰渣代替部分水泥即可。在本发明中，所述活化煤气化灰渣在混凝土中对水泥的替代质量优选为10～30％，更优选为15～25％，最优选为20％。
下面结合实施例对本发明提供的煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)取煤气化灰渣3kg，放入110℃烘箱，烘烤5.5h；
(2)再将其放入水泥试验球磨机中进行球磨，水泥试验球磨机的电机功率为1.5kW，电压为380V，球磨的转速为48rpm球磨时间为30min；
(3)采用筛网孔径为0.15mm的标准道路集料筛进行材料筛分，剔除结团小颗粒部分，得到活化煤气化灰渣。
实施例2
与实施例1的不同之处在于球磨时间为60min。
实施例3
与实施例1的不同之处在于球磨时间为90min。
实施例4
与实施例1的不同之处在于球磨时间为120min。
实施例5
与实施例1的不同之处在于球磨时间为180min。
对比例1
与实施例1的区别在于未进行步骤(2)和(3)。
对实施例1～5及对比例1的活化煤气化灰渣进行粒度测试，结果见图2，图2中，(a)为球磨0min，(b)30min，(c)60min，(d)90min，(e)120min，(f)180min；图2对应的数据见表1。
表1.实施例1～5及对比例1所得活化煤气化灰渣粒度分布情况
Figure BDA0003210298950000041
根据图2与表1可知，未经过活化处理的煤气化灰渣样品，其颗粒的粒径多数大于100μm，其占比可达50.83％；粒径分布于1.5～20μm的颗粒数量仅有20.58％；并且其粒度分布达到90％时，其对应粒径高达399.05μm。而通过活化处理后的样品，其粒度分布发生了明显变化，粒径大于100μm的颗粒，仅占不足5％，最低可达2.68％；而粒径分布于1.5～20μm的颗粒数量显著地增加，最高可达67.56％。并且其粒度分布达到90％时，其对应粒径为32.89μm，比未活化的煤气化灰渣的对应粒径减少了约11倍。
对比不同活化时间的粒度分布可知，当活化时间为90min时，其粒度分布最佳，粒径大于20μm明显减少，仅占15.71％，且D10、D50、D90也为最小，分别为0.95μm、5.59μm以及32.89μm。因此，球磨90min时活化效果最好。
性能测试
1、将水泥与实施例3已活化的煤气化灰渣进行替代试验，主要测试其抗压与抗折的力学参数，其测试仪器为全自动抗压抗折试验机(型号：WDW-Y300D；最大试验力：300kN)。水泥基材料采用标准硅酸盐水泥PO42.5。
试验采用水泥质量占比90～10％，相应灰渣质量占比为10～90％，并以水灰比0.38(水)为参考，成型标准抗压试件50mm×50mm×50mm，得到的9个试件见图3，进行抗压试验(抗压速率2mm/min)，试验结果见表2。
表2抗压试验结果
序号 水泥质量占比/％ 灰渣质量占比/％ 7d抗压强度/MPa
0 100 0 24.375
1 90 10 28.063
2 80 20 23.886
3 70 30 15.923
4 60 40 11.120
5 50 50 8.439
6 40 60 6.621
7 30 70 4.142
8 20 80 1.648
9 10 90 0.765
由表2的结果可知，当活化煤气化灰渣替代率为10～30％时，其净浆抗压强度与水泥净浆抗压强度相当，甚至高于水泥净浆抗压强度；而当灰渣替代率大于30％时，其抗压强度有所下降，不足水泥净浆抗压的50％。
2、将没有进行任何处理的灰渣按照上述1的方法取代水泥30％，进行性能测试，结果显示7d抗压强度低于水泥净浆的抗压强度。
由以上实施例和对比例可知，本发明通过对煤气化灰渣进行活化，得到的活化煤气化灰渣具有一定的火山灰反应活性，其性质已达到或优于I级粉煤灰。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤气化灰渣的活化方法，其特征在于，包括以下步骤：将煤气化灰渣依次进行烘烤、球磨和筛分。
2.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述球磨的转速为48rpm；所述球磨的时间为30～180min。
3.根据权利要求2所述的活化方法，其特征在于，所述球磨的时间为90min。
4.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述烘烤的温度为110℃。
5.根据权利要求5所述的活化方法，其特征在于，所述烘烤的时间为5～6h。
6.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述筛分采用的筛网孔径为0.15mm。
7.一种活化煤气化灰渣，由煤气化灰渣经权利要求1～6任一项所述的活化方法处理得到。
8.权利要求7所述活化煤气化灰渣用于胶凝材料的应用。
9.权利要求7所述活化煤气化灰渣在制备混凝土中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述活化煤气化灰渣在混凝土中对水泥的替代质量为10～30％。
CN202110930161.0A 2021-08-13 2021-08-13 一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用 Pending CN113548816A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110930161.0A CN113548816A (zh) 2021-08-13 2021-08-13 一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110930161.0A CN113548816A (zh) 2021-08-13 2021-08-13 一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113548816A true CN113548816A (zh) 2021-10-26

Family

ID=78105772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110930161.0A Pending CN113548816A (zh) 2021-08-13 2021-08-13 一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113548816A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114014687A (zh) * 2021-11-11 2022-02-08 河南心连心化学工业集团股份有限公司 一种利用气化灰渣制备的加气混凝土砌块以及制备方法
CN114920477A (zh) * 2022-05-20 2022-08-19 中冀建勘集团有限公司 一种煤气化灰渣垫层材料及其制备方法和应用
CN117510173A (zh) * 2024-01-05 2024-02-06 中铁建设集团建筑发展有限公司 一种含锂渣预拌固化剂及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2623083A1 (de) * 1976-05-22 1977-11-24 Horst & Juessen Verwaltungs Mb Homogenes hydraulisches bindemittel
CN107857499A (zh) * 2017-03-15 2018-03-30 吉林大学 制备水泥掺合料的方法、水泥掺合料及水泥组合物
CN108358478A (zh) * 2018-03-09 2018-08-03 湖南科技大学 一种分步煅烧煤气化渣制备胶凝材料的方法
CN110922119A (zh) * 2019-12-20 2020-03-27 湖南大学 采石场洗石制砂废渣的活化方法、水泥基活化废渣混凝土以及该混凝土的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2623083A1 (de) * 1976-05-22 1977-11-24 Horst & Juessen Verwaltungs Mb Homogenes hydraulisches bindemittel
CN107857499A (zh) * 2017-03-15 2018-03-30 吉林大学 制备水泥掺合料的方法、水泥掺合料及水泥组合物
CN108358478A (zh) * 2018-03-09 2018-08-03 湖南科技大学 一种分步煅烧煤气化渣制备胶凝材料的方法
CN110922119A (zh) * 2019-12-20 2020-03-27 湖南大学 采石场洗石制砂废渣的活化方法、水泥基活化废渣混凝土以及该混凝土的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
康健: "煤气化渣掺量对其复合胶凝材料的性能影响分析", 《西部交通科技》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114014687A (zh) * 2021-11-11 2022-02-08 河南心连心化学工业集团股份有限公司 一种利用气化灰渣制备的加气混凝土砌块以及制备方法
CN114920477A (zh) * 2022-05-20 2022-08-19 中冀建勘集团有限公司 一种煤气化灰渣垫层材料及其制备方法和应用
CN117510173A (zh) * 2024-01-05 2024-02-06 中铁建设集团建筑发展有限公司 一种含锂渣预拌固化剂及其制备方法和应用
CN117510173B (zh) * 2024-01-05 2024-04-16 中铁建设集团建筑发展有限公司 一种含锂渣预拌固化剂及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113548816A (zh) 一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用
JP4614768B2 (ja) フライアッシュの処理方法
CN110041028A (zh) 一种利用建筑垃圾的再生混凝土及其制备方法
CN110922145B (zh) 一种高强度碳化人造骨料的制备方法
CA2705381C (en) Method for processing of pozzolans
CN111233422B (zh) 一种含煤制油粗渣的混凝土及其制备方法
CN105800971B (zh) 用再生混凝土破碎过程中的细粉制成的辅助性胶凝材料
CN112028564B (zh) 一种利用co2强化再生粉体制备的再生混凝土砌块
Munshi et al. Investigation on the pozzolanic properties of rice straw ash prepared at different temperatures
Alaneme et al. Eco-friendly agro-waste based geopolymer-concrete: A systematic review
CN114656234A (zh) 一种赤泥/煤矸石基胶凝材料道路基层配方及制备工艺
CN114292081A (zh) 一种无水泥低碳混凝土及其制备方法
CN117510162A (zh) 一种高韧性煤气化灰渣混凝土凝胶材料及其制备方法
CN110922119B (zh) 采石场洗石制砂废渣的活化方法、水泥基活化废渣混凝土以及该混凝土的制备方法
CN112645658A (zh) 一种高强度再生混凝土及其生产工艺
CN107686334B (zh) 一种磷石膏粉煤灰陶粒及其制备方法
Ma et al. Experiment study on the mechanical properties and alkali silica reaction (ASR) of mortar blended rice husk ash (RHA)
CN112794667A (zh) 一种复合改性的高活性超细粉煤灰及制备方法
Fernando et al. Long-Term Mechanical Properties of Blended Fly Ash-Rice Husk Ash Alkali-Activated Concrete.
CN117550913B (zh) 一种轻质固废多孔骨料及其制备方法和应用
Darweesh et al. The Performance of Portland Cement Pastes (OPC) Incorporated with Ceramic Sanitary Ware Powder Waste (CSPW) at Ambient Temperature
CN110950642A (zh) 一种工业废渣烧结砖及其制备方法
JP4317391B2 (ja) エコ石灰セメント及びその製造方法並びにエコ石灰セメント固化体の製造方法
CN113354313B (zh) 一种利用混凝土废渣制备免烧水泥的方法
CN115557716B (zh) 一种全固废路面基层胶凝材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination