粉煤采取技术

2024-06-18

粉煤采取技术（精选5篇）

粉煤采取技术篇1

1 型煤应用概况

型煤就是将具有一定粒度组成的粉煤和添加剂按照合适的比例混合均匀, 在适当的工艺和设备条件下, 得到具有一定形状、尺寸、强度和理化特性的人工“块煤”[1], 常见的有煤砖、蜂窝煤和煤球等。通常认为, 压制型煤所用的原料是经过破碎的3 mm以下的粉煤, 且小于1 mm的部分占70%~90%是比较适宜的, 它可以是一种煤, 也可以掺混几种配煤, 可以添加黏结剂或不加。

型煤分工业用和民用两大类。工业型煤有气化型煤、燃料型煤和炼焦型煤之分, 用于化肥造气、工业燃料, 锅炉、窑炉和蒸汽机的燃料, 冷压、热压型焦及配用型煤。民用型煤, 又称为生活用煤, 用于炊事和取暖, 以蜂窝煤和煤球为主。

研究表明, 型煤能够显著提高细粒煤的利用效率;解决了粉煤在运输、加工、储存和燃烧过程中产生大量烟尘的难题[2], 其排放的SO2等有害气体量减少一半以上, 大大减轻了环境污染;扩大瘦煤、气煤、长焰煤和褐煤等高挥发分弱黏结性煤的应用范围, 合理利用煤炭资源。型煤不仅弥补了我国块煤资源不足、粉煤难以利用的缺陷, 而且发挥着自己独特的优势, 受到了广泛的关注。

2 成型过程的模型建立

成型技术已经广泛应用于各个产品制造业中, 但成型过程和成型机的结构开发依然很大程度上依赖于经验、试错法和实证实验设计, 还没有建立一套完善的“质量指导设计”的方法。随着美国食品药品监督管理局在2004年提出辊压成型过程分析技术, 过程分析的应用已经得到了显著的扩大, 尤其是对操作单元的在线分析和生产线取样的监测和控制。最近, 有一些研究者已经开始对辊压过程进行建模[3,4,5], 探讨辊压成型设计的影响因素, 例如尝试利用有限元进行建模[6]。

2.1 L.P.Soh Josephine[7]模型的建立

L.P.Soh Josephine等人对早期的实验室成型试验进行了扩展, 目的是优化辊压成型产品质量模型所需要的原料性质数量, 验证辊压过程中辊间距和作为过程控制关键参数的近红外光谱斜率的效用。本研究分为三个步骤: (1) 建立原料性质 (X变量) 和辊间距、近红外光谱斜率 (相应变量Y) 之间的关系; (2) 通过运用偏最小二乘法回归, 去除那些影响较小的原料性质变量, 进行原料性质的优化设定; (3) 辊间距、近红外光谱斜率以及优化的原料性质参数作为自变量, 预测成型产品的物理性质。通过研究发现, 原料的抗压强度、粒径大小及其分布范围、成型产品密度是建立强有力的预测模型的重要影响因素, 并借助辊间距、近红外光谱斜率以及辊压操作过程参数建立了良好的预测模型。通过成型产品密度的在线监测, 证实了辊间距和近红外光谱斜率的适用性。

2.2 T.N.Ilyina[8]模型的建立

T.N.Ilyina认为, 粉煤物料是一个三相系统, 即固相 (煤粉) 、液相 (水分) 和气相 (空气) ;它的成型过程伴随着气相的分离, 对极其分散的物料进行预成型, 得到具有较小堆密度的人造粒, 这是一个非常必要的阶段。T.N.Ilyina还研究了粉煤成型过程中气、液相分离的条件, 并推导出了解析方程式。通过解析方程式, 可以: (1) 计算出辊压机在碾压负载过程中分离气相的速度; (2) 确定成型辊的最佳转速范围, 同时确保所有的空气都从成型产品中分离出去的; (3) 对于富含水分的物料, 计算出分离模具中混合料颗粒层中水分所需要的时间。根据以上信息得到的参数, 就可以被用来开发和制造高效的成型设备。

2.3 IFM[9,10,11,12,13]模型的建立

Nekrasov钢铁冶金研究所 (IFM) 已经对各种细粒物料的成型技术和设备进行了多年的开发, IFM设计的商用辊压成型样机就是在该研究所的实验生产工厂制造的。IFM开发了专门的计算机及分析软件, 来研究负载的细粒物料在辊压作用下的成型参数, 而且在成型机的设计阶段, 就能评估出工艺参数和动力参数对成型单元结构产生的影响, 这一点是辊压机设计的基础。IFM通过建立负载物料在辊压机变形区的数学模型, 用来开发计算机程序和算法, 以计算出在满足辊压机生产能力的条件下, 压块过程的动力和工艺参数, 以及所需要的组成部件的配置。

2.4 ML工业型煤成型机的设计及仿真分析[14]

米洁等人采用过桥齿轮传动实现从动型轮轴的退让, 以保护价格较高的型轮部件;采用螺旋强制给料机构提高成型前物料的密度和可塑性, 以保证型煤成品的强度;采用型槽与型齿对应配置的型窝, 在获得同样强度的型球条件下降低成型压力, 减小动力消耗。同时, 对重要部件的传动装置用Pro/E进行建模与运动及动力仿真分析, 避免结构干涉以及确定结构合理受力。提高了型煤机的技术性能和型煤质量, 同时降低了设备制造成本和动力消耗。

3 型煤技术应用中存在的问题

我国的型煤技术在民用方面的应用由来已久且比较广泛, 但是在工业型煤方面, 一直不能得到很好地推广, 没有形成一定的规模。究其原因, 主要有以下几点:

(1) 缺乏促进型煤技术应用相关政策的鼓励;

(2) 型煤厂生产规模小, 装备落后, 难以大规模投产;

(3) 型煤产品标准没有形成系统, 产品质量参差不齐;

(4) 成型机还不能适应原料性质的变化, 有待进一步研究开发成型技术。

4 型煤技术的发展前景

众所周知, 煤炭燃烧排放的烟尘、废气是污染环境的主要源头。而型煤在燃烧过程中排放的SO2量比煤炭直接燃烧要减少50%以上, 烟尘量要减少80%以上。随着对排放标准的要求日益严格, 环保型煤技术已经成为主流。其次, 生物质型煤技术也开始起步, 它的生物代煤和节煤作用对环境保护具有很大的吸引力。生产型煤的原料也逐渐由褐煤向低变质程度烟煤过渡, 低变质程度烟煤具有灰分低、硫分低、可选性好和精煤回收率高的优点, 开展以低变质程度烟煤制取工业型煤的技术研究具有重要的理论意义和实际应用意义。

摘要：叙述型煤的定义、分类及特点;介绍了成型过程中几种模型的建立, 并讨论了目前型煤技术应用过程中存在的问题及原因, 预测了型煤技术的发展前景。

关键词：型煤技术,辊压成型,建模

粉煤采取技术篇2

关键词：信息技术课；教学方法

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）12-028-01

新课程标准指出信息技术课程的主要任务是：培养学生对信息技术的兴趣和意识，让学生了解和掌握信息技术基本知识和技能。通过信息技术课程使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力，教育学生正确认识和理解与信息技术相关的文化、伦理和社会等问题，负责任地使用信息技术；培养学生良好的信息素养，把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段，为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础。

虽然新课标明确了信息技术课程的任务和要求，但由于学生基础参差不齐，该学科又不是高考必考科目，致使学生对信息技术课的学习不够重视，形成了新课程标准的落实难。结合多年的教学实践，我认为要努力创造条件，积极利用信息技术开展各类学科教学，注重培养学生的创新精神和实践能力。而要有效实施信息技术教学，就必须努力做到以下几点。

一、激发学生兴趣

在课堂教学中培养和激发学生的学习兴趣是十分重要的，兴趣是最好的老师。课堂伊始，利用一分钟左右的时间，教师以精彩的主题、幽默的语言、社会上的奇闻怪事和信息技术内容连接起来激发学生的学习兴趣。通过一些方法手段创设出一种浓浓的学习气氛来激发起学生的学习兴趣，让学生的思路紧随教师的思路，使学生自然而然地参与到课堂教学中来。其次，要在教学过程中营造宽松融洽的课堂气氛，让学生多想一想，不要对学生说什么该想，什么不该想，教师提出建议就行了，让不同程度的学生都得到发展；“解放学生的双眼”，让学生多看一看；“解放学生的双手”，让学生多做一做；“解放学生的嘴巴”，让他们多说一说。通过营造和谐的课堂氛围，努力使学生保持快乐向上的思维状态，进而取得优异的教学效果。第三，在教学过程中建立起良好的师生关系，使课堂始终处于平等、和谐的状态。教师在课堂上对学生的一言一行都将影响学生听课的兴趣。和谐、轻松的课堂氛围不但使教师精神亢奋，还会使学生的思路保持清晰状态。

二、分层教学

由于学生的情况参差不齐，教师就应提出具体的要求，要求不同层次的学生掌握不同的知识点和操作技能。明确的目标和任务会收到事半功倍的效果，从而提高课堂效率。学生学习的过程中，教师应因材施教，对不同类型的学生进行分别指导，对于“尖子”生应扩大知识点的宽度和难度；对于“学困生”进行鼓励引导，给他们吃“偏饭”；对于“中等”学生，要求对所讲知识点进行消化吸收，把知识同社会实践相结合，应用到实际生活中，引导他们进行质疑。

三、重视评价反馈

在教学中，我们采用了小组合作探究式学习，可有的学生课前不积极探究，导致课堂效果差，有的个别组表现不积极或组内成员间发展不均衡等。为此，我意识到要保障课堂教学的顺利开展必须要优化学生评价方式。一方面充分调动学生合作探究的积极性，另一方面要促进小组成员之间相互依赖的形成。

1、我对小组的评价，包括对小组整体的评价和小组成员个人的评价两部分。小组的最终成绩是这两项成绩的综合，这样可以激励小组长每次预习时都能顾及每位同学对知识的掌握程度，使教学达到最好的收效。

2、对小组整体评价的信息主要来自对小组活动过程的观察和小组的学习报告，评价指标主要包括小组活动目标、分工协作、资源共享、互动情况和学习报告等。对小组成员的评价主要是观察其在合作探究中的表现，评价指标主要包括沟通协作技能和任务完成情况等。

3、为了更好地促进学生长期综合发展，除课堂评价外，我还全方位地对小组进行跟踪评价，包括课后自主学习评价、过关评价、阶段评价、学期评价、小组竞赛等。

四、教师要不断充实自己

打铁还需自身硬，教师应该不断的充电。在新课改的环境下，教师应与时俱进，更新教育理念，在新课标的指引下做到真正为学生的个性发展创造和谐的环境，不断学习，使自己的专业知识更加精深，注意自身的礼仪修养；另一方面，教师应具有较强的教学能力，能够自如的驾御教学过程，努力使自己成为一名富有创造力的教师。应结合本校学生的实际情况，创造性的对教材进行二次开发和整合，不再把教材看作是教学的主导，而把它看作是一种教学资源并与导学案结合利用，真正做到“备教材”、“备学生”、“备教师”，提高自己的课堂效率和质量。

教师在课堂和课下要给学生提供丰富的资源共享，使学生养成阅读的习惯，培养自学的能力；给学生设计的任务要宽泛，学生提出的问题应给予详细的讲解，教师不知的问题也不要敷衍，应正面给予回答，不知就告诉学生不知；对基础差的学生要多辅导、多鼓励、多帮助。

五、合理进行教学设计

首先，教师应根据课程设计理念，对课标进行通读理解，然后再结合教材和学生的实际情况进行教学设计。

第二，教学设计应适合教师自己的教学风格、适合学生的“口味”、符合本学校的教学的软硬件环境。

第三，在设计学生的活动时，应贴近学生的生活，使其融入到教学中；活动的设计应是开放性的，应有利于培养学生的创新精神；活动应是学生感兴趣的。在师生活动中，教师应做到精讲，学生做到多练，把课堂的主动权交给学生。

粉煤灰应用技术篇3

2 建筑粉燥灰应用的一般规定

2.1 应用范围。2.1.1可用于后张预应力钢筋混凝土构件及跨度小于6m的先张预应力钢筋混凝土构件。2.1.2可用于无筋混凝土和砂浆。注:专门试验, 也可用于钢筋混凝士。

2.2 最大限量。2.2.1在普通钢筋混凝土中, 建筑粉煤灰掺量不宜超过基准混凝土水泥用量的35%, 且建筑粉煤灰取代水泥率不宜超过20%。预应力钢筋混凝土中建筑粉煤灰最大掺量不宜超过20%。其取代水泥率, 采用普通硅酸盐水泥时不宜大于15%;采用矿渣硅酸盐水泥时不宜大于10%。2.2.2轻骨料钢筋混凝土中建筑粉煤灰掺量不宜超过15%。2.2.3无筋干硬性混凝土和砂浆中粉煤灰掺量可适当增加, 其取代水泥率不宜超过40%。

2.3 其它规定。2.3.1粉煤灰宜于外加剂复合使用以改善混凝土或砂浆拌合物和易性, 提高混凝土 (或砂浆) 的耐久性。外加剂的合理掺量可通过试验确定。2.3.2冬季施工时, 粉煤灰混凝土或砂浆应采取早强保温措施, 加强养护。

3 粉煤灰在普通混凝土中的应用

3.1 性能指标。3.1.1用于地上工程的粉煤灰混凝土, 其强度等级龄期定为28d。注:用于地下大体积混凝土工程的粉煤灰混凝土设计强度等级不得低于基准。混凝土的设计强度等级。粉煤灰混凝土的标准强度、设计强度和弹性模量, 与基准混凝土一样按有关规程、规范取值。3.1.2条粉煤灰混凝土的收缩、徐变、抗渗等性能指标可采用相同强度等级基准混凝土的性能指标。在等含气量的条件下, 粉煤灰混凝土的抗冻性指标也可采用相同等级基准混凝土的抗冻性指标。粉煤灰混凝土的抗碳化性在满足规程有关要求或同时掺入减水剂时, 也可视为与基准混凝土基本相同。

3.2 取代水泥率。普通混凝土中, 粉煤灰取代水泥率不得超过表1规定的限量。

3.3 配合比设计。3.3.1粉煤灰混凝土配合比设计以基准混凝土的配合比为基础, 按等稠度、等强度等级的原则, 用超量取代法进行调整。3.3.2粉煤灰混凝土的配合比设计按下列步骤进行;a.接设计要求, 根据《普通混凝土配合比设计技术规定》 (JGJ55-81) 进行普通混凝土基准配合比设计。b.按表1选择粉煤灰取代水泥率 (βc) 。c.按所选择粉煤灰取代水泥 (βc) , 求出每立方米粉煤灰混凝土和水泥用量 (mc) 。mc=mo (1-βc) d.按附表选择粉煤灰超量系数 (δc) 。e.按超系数 (δc) , 求出每立方注混凝土的粉煤灰掺量 (mf) 。

mf=δc (mco-mc) 粉煤灰超量系数1.2-1.7

注:C25以上混凝土取下限, 其它强度等级混凝土取上限。

式中:

mf-每立方米混凝土的粉煤灰掺入量 (kg) ;

βc-超量系数;

mco-每立方米基准混凝土的水泥用量 (kg)

mc-每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量 (kg) 。

f.计算每立方米粉煤灰混凝土中水泥、粉煤灰的细骨料的绝对体积, 求出粉煤灰超过水泥的体积。g.按粉煤灰超出的体积, 扣除同体积的细骨料用量。h.粉煤灰混凝土的用水量, 按基准配合比的用水量取用。i.根据计算的粉煤灰混凝土配合比, 通过试配, 在保证设计所需和易性的基础上, 进行混凝土配合比调整。j.根据调整后的配合比, 提出现场施工用的粉煤灰混凝土配合比。3.3.3泵送粉煤灰混凝土的配合比设计, 也可采用固定粉煤灰掺量法, 即首先固定粉煤灰掺量、用水量、粗骨料用量、然后按等稠度、等强度等级原则进行设计, 但此时应考虑坍落度损失, 调整水泥、外加剂及细骨料的用量。

3.4 搅拌。3.4.1粉煤灰投入搅拌机可采用以下方法:a.经计量后与水泥同时直接投入搅拌机内。b.粉煤灰计量的允许偏差为±2%。3.4.2坍落度大于20mm的混凝土拌合物宜在自落式搅拌机中制备。坍落度小于20mm混凝土或干硬性混凝土拌合物宜在强制式搅拌机中制备。粉煤灰混凝土一定要搅拌均匀, 其搅拌时间宜比基准混凝士拌合物延长约30S。3.4.3泵送粉煤灰混凝土拌合物运到现场时的坍落度不得小于80mm, 并严禁在装入泵车时加水。

3.5 浇灌和成型。3.5.1粉煤灰混凝土的浇灌和成型与普通混凝土相同。3.5.2用插入式振动器振捣泵送混凝土时, 不得漏振或过振, 其振动时间为:坍落度为80-120mm——15-20S;坍落度为120-180mm——10-15S;粉煤灰混凝土抹面时, 必须进行二次压光。

3.6 养护。3.6.1蒸养粉煤灰混凝土制品成型后宜进行不小于1h小时的干热静停。常温静停时, 塑性低强度等级的粉煤灰混凝土, 其静停时间适当延长0.5-1h, 蒸养时的升温速度不宜超过20℃/h, 恒温温度不低于85℃为宜。3.6.2粉煤灰混凝土制品自然养护时, 宜保持其表面湿度, 并适当延长养护时间。

4 粉煤灰在砂浆中的应用

4.1 品种及适用范围。4.1.1粉煤灰在砂浆依其组成分为粉煤灰水泥砂浆、粉煤灰水泥石灰砂浆 (简称粉煤灰混合砂浆) 及粉煤灰石灰砂浆。4.1.2粉煤灰水泥砂浆主要用于内外墙面、台度、踢脚、窗口、嘞脚、磨石地面底层及墙体勾缝等装修工程及各种墙体砌筑工程;粉煤灰混合砂浆主要用于地面上墙体的砌筑和抹灰工程;粉煤灰石灰砂浆主要用于地面以上内墙体的抹灰工程。

4.2 取代水泥率。4.2.1粉煤灰取代水泥率可根据其设计强度等级使用要求参照表2的推荐值选用。4.2.2砂浆中, 粉煤灰取代石灰膏率可通过试验确定, 但最大不宜超过5%。

4.3 配合比设计。粉煤灰灰浆的配合比设计按下列顺序进行:

a.按砂浆设计强度等级及水泥标号计算每立方米砂浆的水泥用量。b.按求出的水泥用量计算每立方米砂浆的灰膏量。c.选择取代水泥 (或石灰膏) 率和超量系数, 计算粉煤灰掺量。d.确定每立方米砂浆中砂的用最, 求出粉煤灰超出水泥 (或石灰膏) 体积并扣除同体积的用量砂。e.通过试拌, 按稠度要求确定用水量。

4.4 搅拌。4.4.1粉煤灰砂浆宜采用机械搅拌, 以保证拌合物均匀。砂浆各组分的计量 (按重计) 允许误差为:水泥±2%;粉煤灰、石灰膏和细骨料土5%。4.4.2搅拌粉煤灰砂浆时, 宜先将粉煤灰、砂与水泥及部分拌合水先投入搅拌机, 待基本拌匀后再加水搅拌至所需稠度。总搅拌时间不得少于2min。

4.5 施工。粉煤灰砂浆的施工操作技术基本上与普通砂浆相同, 施工操作时, 应遵守有关规范的要求。用粉煤灰砂浆砌筑或粉刷时, 应将砌筑工程用的砖、块、构件或粉刷工程的基层面, 预先浇水预湿, 施工后, 还应加强养护。

5 施工配合比的确定

必须有检测部门做配合比试验报告并提出意见后, 按配合比施工。

6 建筑粉煤灰粉煤灰在道路工程的应用

6.1 一般在公路基层, 与底层上, 以二灰土形式按建筑粉煤灰:石灰:土比例如35:12:53 (重量比) , 二灰碎石:比例如粉煤灰:石灰:碎石=20:10:70。

6.2 施工。拌和可采用路拌和场拌二种型式:可采用人工拌和机械拌合。人工拌合:先将建筑用粉煤灰粉煤灰按重量比核算成体积比后人工在路边或料场边拌合均匀后, 摊铺在基层上路槽内。机械拌合:按体积比先将土、然后建筑粉煤灰、最后加人白灰拌合均匀后, 摊、铺在基层上路槽内。然后分层进行碾压成型。

摘要：结合实际, 谈谈粉煤灰应用技术。

粉煤采取技术篇4

近年来在该领域的研究主要是通过单掺强碱、烧石膏或硫酸盐(通常采用工业芒硝)等作为激发剂进行早期活化[3],其中硫酸盐的激发效果相对较好。然而在高掺量粉煤灰混凝土中,粉煤灰的量很大,单纯采用硫酸盐激发的效果非常有限。本文采用化学复配技术激发粉煤灰的化学活性,通过力学性能测试和扫描电子显微镜(SEM)等手段系统地研究了新型复合激发剂对粉煤灰-水泥浆体的影响,对复合激发剂提高粉煤灰水泥强度的机理进行了初步探讨,并将该激发剂应用于高掺量粉煤灰混凝土中,进一步考察了其对提高混凝土早期强度的效用。

1试验

1.1原材料

试验采用“海螺”牌42.5普通硅酸盐水泥,实测28 d抗压强度46.4 MPa。细集料采用中砂,细度模数2.35;粗集料选用连续级配的河卵石,粒径5~40 mm。外加剂采用武冠新材料股份有限公司的WG-FDN萘系高效减水剂,掺量0.8%。粉煤灰由江西省昌达电力粉煤灰开发有限责任公司提供,为原状低钙粉煤灰经磨细加工而成的Ⅱ级商品灰,为避免由于粉煤灰需水量比过大造成混凝土坍落度损失过快,粉煤灰均经过细选,控制需水量比不大于100%[4],其主要技术性能见表1。复合激发剂采用:(1)无水芒硝:主要成分为硫酸钠Na2SO4,相对密度2.67;(2)碱性矿粉:主要成分为Ca(OH)2和Mg(OH)2,分析纯。激发剂组分在与粉煤灰-水泥体系拌和之前,先配成混合溶液使用。为计量准确,激发剂以粉剂的质量称取。

1.2试验方法

试验采用硫酸钠+碱性矿粉复合粉剂,配合萘系高效减水剂,采用低钙Ⅱ级粉煤灰和化学外加剂复配工艺,以不同比例掺入粉煤灰-水泥胶砂体系中(粉煤灰取代水泥率为50%),进行标准养护,测试砂浆3 d和7 d的抗压、抗折强度。采用该化学复配技术配制高掺量粉煤灰混凝土,考察复合激发剂对高掺量粉煤灰混凝土早期强度的影响,并通过微观测试技术进一步分析激发剂在净浆中的激发机理以及对早期水化过程的影响。

2试验结果及分析

2.1复合激发剂对砂浆体系的影响

试验采用“水泥+粉煤灰”体系,激发剂掺量从0.2%~1.2%共制作6组试件。按GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行标准养护,在(20±1)℃湿气中带模养护24 h,脱模后浸入(20±1)℃水中养护至测试龄期,试验配比见表2,标养后各组试件的强度见表3。

由表3可见,掺加激发剂后,大掺量粉煤灰砂浆试件的强度提高十分明显,其中SA4组试件(激发剂掺量为0.8%)的综合效果最佳,3 d、7 d抗折强度较A3组分别提高35%、53%,分别达到基准砂浆的50%和67%;3 d、7 d抗压强度较A3组分别提高29%、55%,分别达到了基准砂浆的64%和71%。

2.2复合激发剂对粉煤灰混凝土体系的影响

根据JGJ 55—2000《普通混凝土配合比设计规程》和GBJ146—90《粉煤灰混凝土应用技术规范》,采用超量替代法配制高掺量粉煤灰混凝土,水胶比为0.45,试件配比及性能见表4。

由表4可知,在混凝土中掺加50%粉煤灰后,7 d抗压强度降低了49.6%。当掺入激发剂后,混凝土强度增长明显,尤以HB5组增幅最大,较FB1组增长了53%,由此可见激发剂对高掺量粉煤灰混凝土的粉煤灰活性激发效果十分可观。

从以上试验结果可以看出,无论是胶砂还是混凝土,其强度随激发剂掺量的增加而增大,但掺量过低(<0.6%)时,强度增长不明显;掺量过高,则强度增长趋于减缓,同时水泥中若含有过多的SO3可能会引起安定性不良。由此可以推断,复合激发剂对水泥-粉煤灰体系的早期水化激发效果存在有效掺量,本试验中激发剂的推荐掺量为0.8%~1.0%。

3复合激发剂的活化机理分析

3.1净浆宏观测试结果讨论

选取3组不同配比的高掺量水泥-粉煤灰净浆,其中激发剂组选用激发效果相对显著的掺量1.0%为代表,测试各组净浆的3 d和7 d的抗压强度,试验结果见表5。

从表5可以看出,水泥净浆中掺入50%的粉煤灰后,强度大幅下降;当掺加激发剂后,3 d和7 d的抗压强度相较于未掺激发剂的水泥-粉煤灰净浆,分别提高了83%和46%。说明激发剂促进了粉煤灰的早期水化进程,而且对粉煤灰的激发效果十分显著。

3.2净浆微观测试分析

将FC1和JC3组的净浆试样终止水化后抽滤制样,常温下浸水养护3 d和7 d,采用FEI-QUANTA200型电镜对样品进行扫描,测试结果分别见图1、图2。

由图1可以看出,未掺激发剂的净浆在3 d时,水泥浆体开始水化,界面上呈现较多的水化硅酸钙纤维网状凝胶体和细小的针状钙矾石晶体,聚集成丛,但粉煤灰颗粒表面光滑,粉煤灰颗粒与水泥凝胶体之间存在空隙。而掺有激发剂的浆体中,激发剂有效腐蚀了粉煤灰颗粒的表面,生成了新的网状水化硅酸钙凝胶体及钙矾石片状晶体,部分粉煤灰颗粒表面被水化硅酸钙凝胶体包裹。从图1还可以看出,未掺激发剂的水泥凝胶体的结构比掺加激发剂的水泥浆体要明显疏松一些,这是由于粉煤灰的活性还未充分发挥出来,需要粉煤灰进一步水化生成凝胶体来填充。

由图2可见,水化7 d时,未掺激发剂的浆体中部分粉煤灰颗粒已水化,但仍有完整的粉煤灰颗粒存在,浆体内部已形成大块堆叠的板状氢氧化钙结晶体,在孔隙中取向生长,但未与邻近的粉煤灰粘连,说明水化产物氢氧化钙对粉煤灰活性的激发很有限,孔隙中生成大量氢氧化钙也对混凝土的耐久性不利。而掺有激发剂的浆体中,界面区已很难找到大块堆叠的氢氧化钙晶体,微观结构的孔隙中,清晰可见细小的新生氢氧化钙晶体呈簇状生长。粉煤灰颗粒填充在凝胶孔隙中,与水化硅酸钙包裹粘连,形成较为致密的整体,说明粉煤灰颗粒表面发生大量的水化反应,球形粉煤灰颗粒在激发剂的作用下加速水化并填充了水泥凝胶体的微孔,使水泥石结构更加密实,减少了生成物氢氧化钙晶体的数量,提高了水泥石的体积稳定性和密实性。

3.3复合激发剂对早期水化过程的影响分析

在水泥-粉煤灰体系中,随着粉煤灰掺量增加,水泥熟料的水化速度提高,但粉煤灰的水化速度下降。这是因为粉煤灰掺量的增加导致水泥-粉煤灰体系的有效水灰比增大,水泥水化的需水量增多,使得水泥早期水化加速[5]。若粉煤灰掺量过大,虽然水泥熟料的水化速度提高,但粉煤灰的水化速度却显著下降,致使整个系统的水化程度始终低于不掺粉煤灰的纯水泥体系。

研究表明,硫酸盐能有效激发高掺量水泥-粉煤灰体系中粉煤灰的水化。当在水泥-粉煤灰浆体中添加Na2SO4时,Na2SO4首先与水泥水化生成物Ca(OH)2进行如下反应:

Na2SO4首先与水泥水化生成物Ca(OH)2进行如下反应:

该反应提高了溶液的p H值,加速了粉煤灰的溶解及粉煤灰与Ca(OH)2间的火山灰反应。同时,加入Na2SO4提高了SO42-的浓度,导致更多钙矾石的生成,使结构致密,从而显著提高水泥浆体的早期强度。但是在水化初期(1 d以内),由于Na2SO4的刺激作用和粉煤灰在体系中的二次水化反应,也迅速消耗掉了水泥水化初期生成的Ca(OH)2的数量,阻滞了粉煤灰的进一步水化。

产生这一现象的原因是:在水化开始早期,粉煤灰对24 h水化的影响是由于改变水泥水化需水量作用的结果。在水化开始的几分钟内,由于有更多的水用于水泥初始水化,因而提高了早期的水化速度;在诱导期间,由于水量增加导致孔溶液中Ca2+离子浓度降低,使Ca2+离子达到过饱和状态的时间相应延长,也就延长了诱导期。Ca2+离子浓度降低是粉煤灰作用的结果,因为粉煤灰可以从溶液中吸附Ca2+离子,使Ca2+离子浓度降低并延缓Ca(OH)2和水化硅酸钙的成核和结晶,也就阻碍了水化进程。

复合激发剂中另一组分碱性矿粉的加入不仅提高了体系中OH-的浓度,同时补给初期水化过程中的Ca2+数量,促进粉煤灰水化反应的持续进行[6,7,8]。由于复合激发剂提供了较多的OH-和SO42-,再加上水泥熟料加速水化提供了更多Ca(OH)2,因此,粉煤灰的火山灰反应大大提前和加速,生成新的水化硅酸钙和针棒状的钙矾石晶体填充了水泥石孔隙,由于生成的水化产物量多而且致密,使混凝土的强度得以提高。

4结论

(1)硫酸钠+碱性矿粉复合激发剂对水泥-粉煤灰体系的早期水化激发效果显著,将其掺入到高掺量粉煤灰混凝土中,能有效促进混凝土早期强度的增长,本试验中复合激发剂的推荐掺量为0.8%~1.0%。

(2)微观机理研究表明,复合激发剂提供了较多的OH-和SO42-,可明显加剧粉煤灰颗粒表面的腐蚀,促进粉煤灰颗粒参与早期水化,提高浆体水化产物生成的速度和数量,从而显著提高浆体的早期强度,同时粉煤灰的活化和填充效应提高了水泥浆体的体积稳定性和密实性,也有利于改善高掺量粉煤灰混凝土的耐久性。

摘要：将硫酸盐+碱性矿粉复合激发剂掺入高掺量的粉煤灰-水泥体系中激发粉煤灰的早期活性,通过力学性能测试和微观分析,探讨了激发剂在体系中对粉煤灰活性的激发机理,并将其应用于配制高掺量粉煤灰混凝土。结果表明,复合激发剂有效地促进了粉煤灰的早期水化进程,显著提高了浆体的早期强度。

关键词：高掺量粉煤灰混凝土,复合激发剂,早期活化机理

参考文献

[1]吴正直.粉煤灰房建材料的开发与应用[M].北京:中国建材工业出版社,2003.

[2]杨太文.大掺量粉煤灰高性能混凝土的研究进展[J].混凝土,2004(9):22-26.

[3]孟志良,王淑红,宫圣,等.大掺量粉煤灰混凝土早期及28天强度的初步研究[J].河北农业大学学报,2000(1):82-84.

[4]甘昌成,吕伟强,李建庭,等.大掺量粉煤灰泵送混凝土的生产与应用[J].混凝土,2004(3):49-53.

[5]Lam L,Wong Y L,Poon C S.Degree of hydration and gel/space ratio of high-volume fly ash/cement systems[J].Cement and Con-crete Research,2000,30(5):747.

[6]李东旭,陈益民,沈锦林,等.碱对粉煤灰的活化和微观结构的影响[J].材料科学与工程,2000,18(1):50-52.

[7]付克明,路迈西,祝天林,等.碱激发粉煤灰生成胶凝材料的研究[J].矿产综合利用,2007(6):40-43.

航天炉粉煤加压气化技术探究篇5

一、完成粉煤加压气化工作所需装置的主要介绍

通常情况下, 完成粉煤加压气化工作所需的装置由四个单元构成, 第一个就是完成磨煤和干燥工作的U1100单元, 完成粉煤加压和输送工作的U1200单元, 实现粉煤气化的U1300单元以及处理渣和灰水的U1400单元。

在U1100单元里具有两条1开1备的运行生产线, 以此来确保装置的连续运转, 装置里的U1200单元能够对储存的粉煤进行加压, 并将粉煤输送到料罐。作为气化装置核心的U1300单元, 能够实现粉煤的燃烧, 制造气激冷和设备的清洁工作, 最后的U1400单元则进行装置的黑水处理和循环利用工作。

二、航天炉粉煤加压气化技术的主要特点

1. 航天炉粉煤加压气化技术必须使用适应性较强的原料煤

航天炉粉煤加压气化装置经过试烧之后, 试烧人员观察得知, 原料煤粒度会对碳的转化过程造成影响, 另外, 如果原料煤含有的水分过高就会降低U1200单元煤粉的输送效率, 如果原料煤内部的灰分较少, 试烧过后渣就无法顺利挂在水冷壁上, 因而航天炉内部无法拥有稳定的保护渣层。综上所述, 航天炉粉煤加压气化技术必须要使用适应性较强的原料煤。

2. 应用此技术缩短了开停车的时间, 提高了负荷升降的速度

应用航天炉粉煤加压气化技术之后, 通过对装置的运行情况进行观察, 装置操作人员观察到开停车时间大大缩短, 并且负荷升降的速度得以提高。主要表现在如下两个方面:一、应用航天炉技术之后停车到开车这一段过程最多只需消耗两个小时;二、在投料的时候, 要想使气化炉负荷从40%增加到100%也最多消耗两小时。上述两点都大大降低了物料的消耗数量, 并用最少的资源合成最优质的氨产品。

3. 应用此技术能提高监控的安全性和便捷性

与其他煤制合成气工艺相比, 航天炉技术将火焰检测器转换成高清晰度的摄像头, 通过摄像头, 监控人员就可以通过总控制室的显示屏得知航天炉中的情况, 与火焰检测器相比, 摄像头的应用大大提高了监控的安全性和便捷性。

三、航天炉的结构特征

一般来讲, 航天炉主要由组合式烧嘴、含水冷壁的气化炉燃烧室、承压空壳和承压外壳组成。组合式烧嘴主要包括点火烧嘴、开工烧嘴和粉煤烧嘴。气化炉燃烧室中的水冷壁能够抵抗高温和熔渣的侵蚀, 并在中压锅炉循环泵的帮助下保证水的循环, 并完成副产蒸汽的热量吸收任务。承压空壳又称为激冷室, 能够进行室内水浴。

四、航天炉技术与其他煤制合成气方法的比较分析

1. 与壳牌煤制合成气相比航天炉技术的优点

(1) 航天炉技术的操作简单, 消耗的资金少

应用航天炉技术的主要目的就是完成甲醇或合成氨的生产过程, 为完成此生产过程, 航天炉技术只在装置中利用简单的水冷壁和洗涤除尘等流程。然而壳牌粉煤气话技术在设计的时候, 主要的目的是解决联合循环发电问题, 因而要想生产甲醇或合成氨, 就好耗费更多的资金。

(2) 航天炉技术与壳牌煤制合成气相比耗电低

对于壳牌粉煤气化技术来说, 为了完成除尘工作, 要利用废热锅炉和干法流程, 因此需要大量的合成气二氧化碳或氮气, 与清理航天炉所需的合成气相比, 壳牌煤制合成气工艺需要更多的合成气, 另外, 通入的合成气温度必须保持在900℃左右, 所以必须要利用激冷气压缩机来将处于高温的合成气进行降温, 因而大大增加了电量的消耗。

(3) 应用航天炉技术只需耗费少量的资源进行结构的制造

与航天炉技术相比, 壳牌粉煤气化技术在进行装置清洁的时候, 需要使用合金钢材质来制造出呈多段竖管排列的水冷壁, 然而该种水冷壁具有复杂的水路, 因而制作难度较大。另外, 壳牌粉煤气话技术所需的设备需要进口, 不仅加大了投资, 还提高了操作和维修的难度。

(4) 航天炉气化装置所使用的构件全部由我国自行制造

与壳牌粉煤气化技术所使用的构件相比, 航天炉气化装置内部的构件都是由我国自行设计并制造出来的, 因而实现了航天炉设备的国产化, 并降低了购买设备所需的资金, 大大缩短了设备加工所需的时间。

(5) 航天炉技术的应用缩短了项目的建设周期

通过查阅相关资料可知, 航天炉粉煤加压气化技术的应用能够大大缩短项目建设的周期。比如说, 安徽临泉化工股份有限公司就只耗用了24个月完成了项目的建设与安装调试, 这速度是壳牌粉煤气化技术无法比拟的。

2. 与德士古煤制合成气相比航天炉技术的优点

(1) 航天炉技术只消耗少量的原材料, 并具有较先进的气化指标

经过两种技术的应用对比, 我们发现应用航天炉技术使用的原料煤要比德士古煤气化技术使用的原料煤少, 并且消耗的氧气也存在15%的差距, 虽然应用航天炉技术消耗的电量更多, 但是与它前面的优势相比是微不足道的。

(2) 航天炉技术使用的原料具有较强的适应性

虽然我们在前文说到航天炉技术使用的原料煤的粒度会对碳的转化过程造成影响, 但是德士古煤气化技术却对原料煤的灰分和灰熔融性温度有着更高的要求, 并且一旦原料煤的某项指标不能达到60%以上就不能作为原料进行生产工作。

总结语