時間：2014-05-09 14:53:03
作者：世邦機器
以不同溫度煅燒的煤矸石作為主體原料，制備煤矸石質硅鋁基膠凝材料（煤矸石質硅鋁基膠凝材料中包括主體與配體，主體材料中煤矸石、熟料、礦渣的比例為70：20：10，配體材料為復合外加劑，其加入量為5%）。測試其膠砂抗壓強度來研究煅燒溫度、溶出率和抗壓強度之間的關系。
可知當煤矸石的火山灰化溫度為800℃時，煤矸石質硅鋁基膠凝材料3天和28天膠砂抗壓強度均為非常大值，800℃之后強度大幅度下降。就28天強度而言，600℃火山灰化煤矸石的強度僅次于800℃火山灰化煤矸石的強度，膠凝體系的力學性能和在NaOH溶液中溶出硅、鋁的曲線變化一致。郭偉的研究表明不同煅燒溫度煤矸石在NaOH溶液中Si離子和Al離子溶出特性和煅燒煤矸石水泥強度隨煤矸石煅燒溫度變化規(guī)律一致。董剛的研究表明堿溶出法（NaOH溶液）溶出活性Al2O3和活性SiO2的含量之和與煤矸石火山灰活性相關系數非常大。因此，用煤矸石在NaOH溶液中硅、鋁溶出率來評價煤矸石的膠凝活性是可行的。
堿度（pH值）提高有利于硅鋁質物質的溶解，摩爾濃度相同的NaOH和KOH溶液，堿金屬離子對硅鋁的溶出起到了決定性作用。煤矸石粉碎機破碎，煤矸石粉碎機價格來說硅鋁質物質的溶出包括化學反應、靜電發(fā)應和離子對縮聚反應。在化學反應中主要取決于OH-和硅鋁質物質表面的反應，形成Al(OH) 、-OSi(OH)3、二價正硅酸離子和三價正硅酸離子，而靜電反應就是堿金屬離子和化學反應中所形成的離子通過靜電中和來消除靜電斥力。
Dent Glasser和Harvey的研究認為沒有陰陽離子直接作用于Al(OH) 是Al離子溶出低于Si離子溶出的原因。具有同樣電荷的Na離子和K離子對硅鋁溶出的影響是由于離子尺寸不同的原因。離子尺寸越小越利于與小尺寸的硅酸鹽低聚物反應。離子尺寸小的鈉離子的靜電反應和陰陽離子對濃縮反應能力強于鉀離子，這是KOH溶液中硅、鋁溶出速率低的原因。800℃煅燒煤矸石硅和鋁溶出率理想，原因是煤矸石中高嶺石在600℃左右已經完成向偏高嶺石的轉變，在800℃偏高嶺石轉變?yōu)榛钚怨韬突钚凿X，活性硅和活性鋁比起偏高嶺石具有更低的鍵能和更高的離子溶出特性。
而隨著煅燒溫度的升高，伊利石結構的破壞，在1000℃硅、鋁的溶出再次出現一個極值，隨后氧化硅和氧化鋁之間發(fā)生反應形成新的物質，硅、鋁的溶出也隨之下降。而值得關注的是400~600℃煅燒的煤矸石在NaOH和KOH溶液中硅和鋁的溶出率發(fā)生了急劇增長，在硅酸鉀介質中也出現類似的情況。這個溫度范圍內Si離子和Al離子溶出的大幅度變化是由于該溫度區(qū)的物相處于高嶺石向偏高嶺石轉變過程的中間態(tài)，失去了高嶺石的穩(wěn)定態(tài)，還沒有形成偏高嶺石的穩(wěn)定態(tài)，此時硅和鋁處于高活性狀態(tài)。
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根據煤樣中各組分的不同物理化學性質控制不同的溫度和時間，使其中的某種組分發(fā)生分解或完全燃燒，并以失去的質量占原試樣質量分數作為該組分的質量分數。
復合活化復合活化法一般是將煤矸石先煅燒，在熱活化的基礎上，進行進一步機械激發(fā)或加入化學激發(fā)劑進一步激發(fā)煤矸石的活性。
煅燒過程的熔融階段初期，煤矸石微粒中的原子產生劇烈的熱運動，使其硅氧四面體和鋁氧八面體只能形成短鏈，不可能充分地聚合成長鏈，即熔體中的硅氧鏈和鋁氧鏈具有較多的斷裂點，相當于具有較多的自由端。
通過對石英結晶度進行評價可以在一定程度上反映煤矸石整體膠凝活性。關于石英結晶度的評價方法，1976年Murata首先提出根據XRD上五指峰的峰型來判定石英結晶程度。
焦渣特征的鑒定在測定煤的揮發(fā)分的同時，利用坩堝中殘留的焦渣的特征(焦渣特征是利用工業(yè)分析結果計算煙煤發(fā)熱量時確定K值的依據)，可以初步鑒定煤的黏結性。
煤矸石材料的微觀結構（晶體結晶度、玻晶比、聚合度等）一定程度上決定了材料潛在的膠凝性能或火山灰活性，基于這一原理袁潤章等將礦渣結構分為三個層次，并確定了各個層次中與其活性相關的表征參數。
