富鋁煤矸石的燒結(jié)性能及其莫來石化研究.pdf

1、煤炭的開發(fā)和利用對社會經(jīng)濟起著巨大的推動作用，同時也對環(huán)境產(chǎn)生了重大負面影響。中國積存達10億噸以上的煤矸石被視為一種數(shù)量最大的工業(yè)固體廢棄物，其資源化利用已成為人們研究的重點。
　　本文以河南大峪溝紅旗煤業(yè)集團所產(chǎn)煤矸石（下文簡稱為大峪溝煤矸石礦）為實驗原料，在充分取樣的前提下通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）、高分辨率場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM）及能譜分析儀（HR-FSEM+EDS）、X射線衍射儀（XRD）、差

2、熱分析儀（DTA）和激光粒度分析儀等測試技術(shù)對大峪溝煤矸石礦以及所制備試樣進行了全面表征和分析，進而對大峪溝煤矸石礦的性能進行綜合分析與評價。
　　大峪溝煤矸石礦經(jīng)揀選、破碎、篩分、除雜后，經(jīng)高溫燒成制備了重質(zhì)莫來石均化料以及多孔輕質(zhì)莫來石原料，重點探討了球磨粒度、燒成溫度、保溫時間等工藝因素對煤矸石莫來石化的影響，并推廣應(yīng)用于重質(zhì)/輕質(zhì)莫來石原料的工業(yè)化合成，得到如下主要結(jié)論：
　　1．本實驗所用大峪溝煤矸石礦屬于富鋁煤矸

3、石，其熟料化學組成為Al2O3：67.33％和SiO2：22.05%。主晶相為一水鋁石（AlOOH）及少量葉蠟石與高嶺石，顯微形貌在掃描電鏡下呈鱗片狀集合體。
　　2．煤矸石原礦的燒結(jié)實驗研究表明，在1250℃時有少量莫來石微晶生成，燒成試樣中莫來石相的含量隨著燒成溫度的升高而增大。煤矸石熱解活化研究表明，試樣經(jīng)600℃保溫0.5h熱解后，一水鋁石全部脫去羥基水生成無定形的Al2O3變體，電子顯微鏡下煤矸石顆粒呈膨脹疏松狀態(tài)，此時

4、輕燒粉體比表面積大，煤矸石粉體活性最優(yōu)。
　　3．以振動球磨3h后煤矸石粉體（D50=6.4μm）為原料，經(jīng)1600℃保溫3h可制得壓塊燒成莫來石，其體積密度與顯氣孔率分別為2.81g·cm-3和6%。燒成試樣中所含物相為莫來石固溶體（Al4.56Si1.44O9.72）以及剛玉相（Al2O3），莫來石相對含量為74%。莫來石晶體長大完好且發(fā)育呈∥C軸、橫斷面為四邊形的柱狀，長度為5~14μm，晶體間互相交錯，構(gòu)成聯(lián)鎖網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)；

5、剛玉相發(fā)育成柱狀或腰鼓狀，散亂分布在莫來石晶體周圍。
　　4．以大峪溝煤矸石為原料，添加40%（w）玉米淀粉為造孔劑，聚乙烯醇溶液（PVA）為結(jié)合劑，經(jīng)1500℃保溫3h燒成后，可制得輕質(zhì)多孔莫來石原料，其體積密度和顯氣孔率分別為1.19g·cm-3和62%。燒成試樣中所含物相為莫來石固溶體（Al4.80Si1.20O9.60）以及剛玉相（Al2O3），且隨著燒成溫度的升高，莫來石相的相對含量呈現(xiàn)增大趨勢，1500℃時有極大值73