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采空区大掺量粉煤灰无机固化泡沫制备及特性研究

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煤田地质与勘探 2023年第2期51卷 243-251页

作者：马砺杜素张照允王慧赵亮张波西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 山东兖矿能源股份有限公司山东邹城273500

煤矿采空区漏风是引发煤火灾害的重要原因,传统充填堵漏材料易干裂,流动性差,成本高,因此研发出有效充填封堵漏风通道的新型材料十分必要。通过单因素变量法,以材料流动度、初凝时间、抗压强度为指标进行配比优选,研发出大掺量粉煤灰无... 详细信息

煤矿采空区漏风是引发煤火灾害的重要原因,传统充填堵漏材料易干裂,流动性差,成本高,因此研发出有效充填封堵漏风通道的新型材料十分必要。通过单因素变量法,以材料流动度、初凝时间、抗压强度为指标进行配比优选,研发出大掺量粉煤灰无机固化泡沫充填堵漏新材料。同时,利用红外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜表征材料的水化过程。结果表明∶基于泡沫均匀度、发泡倍数、半衰期及析水率等参数,优选出十二烷基硫酸钠(SDS)∶辛癸基葡糖苷(APG)=1∶1,黄原胶(XG)∶瓜尔胶(GG)=1∶1的水基泡沫。研发的大掺量粉煤灰无机固化泡沫,其初凝时间与粉煤灰掺量、水灰比、泡沫掺量成正比;流动度与水灰比成正比,与粉煤灰掺量成反比,随泡沫掺量增加先上升后缓慢降低;抗压强度随粉煤灰掺量增加呈先增加后减小趋势,与水灰比和泡沫掺量呈反比关系。综合评价指标确定粉煤灰掺量为60%、水灰比为0.6、泡沫与复合浆液体积比为1∶1时,材料流动度好,为15.9 cm,初凝时间适中,为5 h,抗压强度高,28 d达到1.5 MPa。该材料的水化产物是钙矾石(AFT)以及C-S-H凝胶,由水泥先发生水化反应生成Ca(OH)2,后与粉煤灰反应生成AFT及C-S-H凝胶,提高了大掺量粉煤灰无机固化泡沫抗压强度,能够适应采空区堵漏的要求。

关键词：大掺量粉煤灰无机固化泡沫抗压强度水化反应采空区堵漏

一种新型钢渣基免烧陶粒滤料的制备及其性能研究

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环境工程技术学报 2023年第4期13卷 1525-1534页

作者：沈鑫宇闫肖雅林杨徐悦清刘荣南京师范大学环境学院江苏省物质循环与污染控制重点实验室江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心北京中冶设备研究设计总院有限公司生态环境部南京环境科学研究所

采用免烧工艺以钢渣为主要原料制备陶粒滤料,并用其替代高炉底滤法水冲渣工艺过滤池中的鹅卵石,为钢渣资源化利用提供新思路。在确定基础配比(钢渣:水泥为2.0)后,选取石膏和水玻璃作为激发剂研究其对滤料性能的影响。最终选取石膏添加量... 详细信息

采用免烧工艺以钢渣为主要原料制备陶粒滤料,并用其替代高炉底滤法水冲渣工艺过滤池中的鹅卵石,为钢渣资源化利用提供新思路。在确定基础配比(钢渣:水泥为2.0)后,选取石膏和水玻璃作为激发剂研究其对滤料性能的影响。最终选取石膏添加量为8%作为滤料的最优制备参数,此时滤料颗粒强度为4.14 MPa,1 h吸水率为9.05%,颗粒密度为1.49 kg/m^(3),25次抗冷热冲击后强度降幅仅为3%,过滤速度为5.92 mm/s。借助X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)对滤料进行物相组成和微观形貌的表征,发现所使用的激发剂可促进钢渣中主要矿物C_(3)S和C_(2)S的水化反应,生成C—S—H类凝胶,这些水化产物相互交织黏结,使滤料内部孔隙率降低,滤料颗粒强度和25次抗冷热冲击性能不断提升。该系列滤料同时也可作为建筑陶粒应用于建材骨料等。

关键词：钢渣免烧滤料激发剂水化反应 C—S—H

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磷酸镁水泥的研究进展与应用

硅酸盐学报 2022年第6期50卷 1592-1606页

作者：秦继辉钱觉时宋庆任雯晓贾兴文重庆大学材料科学与工程学院重庆400045

磷酸镁水泥(MPC)是基于氧化镁与磷酸或水溶性酸式磷酸盐发生酸碱和水化反应的一种胶凝材料。MPC兼具传统水泥和陶瓷特性,在诸多领域具有广阔的应用前景。本工作分析近20年来MPC研究取得的主要进展,包括MPC的制备技术、水化硬化特性和机... 详细信息

磷酸镁水泥(MPC)是基于氧化镁与磷酸或水溶性酸式磷酸盐发生酸碱和水化反应的一种胶凝材料。MPC兼具传统水泥和陶瓷特性,在诸多领域具有广阔的应用前景。本工作分析近20年来MPC研究取得的主要进展,包括MPC的制备技术、水化硬化特性和机理、材料性能等方面;并介绍MPC在结构修补加固、防护涂层、有毒害和放射性废物固化、牙科和骨修复水泥等方向的应用情况;最后对MPC研究和应用所面临的问题进行讨论与展望。

关键词：磷酸镁水泥制备水化反应鸟粪石特殊性能应用

采空区破碎岩体负压注浆加固试验研究与机制分析

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岩石力学与工程学报 2023年第S02期42卷 4174-4188页

作者：吕鑫杨科方珏静段敏克王于张寨男安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽合肥230031

注浆充填不仅是应对深部开采围岩高应力大变形行之有效的方法,也是实现绿色低碳开采的关键技术。因此针对注浆加固工艺,设计不同负压压力注浆加固单轴压缩试验,探究负压注浆加固效果,结合多孔介质浆液流动效应,确定负压注浆浆液扩散模式... 详细信息

注浆充填不仅是应对深部开采围岩高应力大变形行之有效的方法,也是实现绿色低碳开采的关键技术。因此针对注浆加固工艺,设计不同负压压力注浆加固单轴压缩试验,探究负压注浆加固效果,结合多孔介质浆液流动效应,确定负压注浆浆液扩散模式,归纳出注浆加固体力学特性影响因素,研究不同负压压力引起的试件物理参数变化,探讨负压注浆加固试件应力-应变曲线的4个阶段,分析注浆加固体的强度特征及变形趋势,总结负压注浆加固后的3种破坏形态,阐明负压注浆过程中的多方面作用机制。结果表明:破碎岩体实际情况与理论相左,负压注浆需考虑4个方面作用力,其加固力学特性受4个因素影响;随负压压力的增加,试件发生水灰比、孔隙率和掺入量的三重改变,试件密度整体呈先上升后下降趋势,表现出3个阶段特征,且试件孔隙率持续下降;负压注浆加固试件应力-应变曲线呈现出4个阶段变化,试件强度均值曲线与弹性模量均值曲线表现为先上升后下降趋势,而轴向应变均值曲线则先下降后上升,确定负压压力60 kPa为负压注浆加固压力阈值;负压注浆压力的不同,使得试件内部结构产生差异,最终表现为三类破坏形态;负压注浆过程受4个方面因素共同作用,既要考虑浆液水化反应,又要思考固液交界面液桥特性,同时还要兼顾注浆过程中的孔隙变化及真空脱水效应。研究成果对于注浆加固工艺改进有较大的参考价值,为煤炭清洁高效稳定开采提供理论及试验依据。

关键词：采矿工程注浆加固负压注浆破碎岩体水化反应真空脱水

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静态破碎剂水化反应分析

化学工程 2024年第1期52卷 76-81页

作者：蔡勇智刘玉法杜光钢陈信作梁霁兴刘磊昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 昆明理工大学公共安全与应急管理学院云南昆明650093 云南省教育厅爆破新技术工程研究中心云南昆明650093

利用马弗炉高温真空煅烧碳酸钙烧制氧化钙熟料,后经XRD分析煅烧熟料矿物组成、SEM(扫描电镜)观察和分析固体物质的表面形态和结构,并利用煅烧熟料配制静态破碎剂,给出了静态破碎剂的最优配比,研究了水灰比、环境温度以及拌和水温对静态... 详细信息

利用马弗炉高温真空煅烧碳酸钙烧制氧化钙熟料,后经XRD分析煅烧熟料矿物组成、SEM(扫描电镜)观察和分析固体物质的表面形态和结构,并利用煅烧熟料配制静态破碎剂,给出了静态破碎剂的最优配比,研究了水灰比、环境温度以及拌和水温对静态破碎剂水化反应的影响。结果表明:随着煅烧温度的升高,碳酸钙分解成氧化钙的程度越高,氧化钙晶体收缩愈紧密,晶体微孔隙逐渐消失且变得越致密,表观密度增大,反应活性降低。静态破碎剂在测试钢管中的峰值温度随水灰比的增大先增大后减小;随环境温度以及拌和水温的升高而升高;但其温度随时间变化趋势大体一致。

关键词：氧化钙 XRD矿物组成分析 SEM 水化反应静态破碎剂

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GO增强掺钼尾矿免烧砖的微结构和力学性能

非金属矿 2022年第4期45卷 45-48页

作者：李春周文博王豪李琴琴何红霖王之宇南宁商洛学院化学工程与现代材料学院陕西商洛726000 商洛学院陕西省尾矿综合利用重点实验室陕西商洛726000 商洛学院商洛市石墨烯技术与应用研究中心陕西商洛726000

为解决免烧砖因微裂纹导致力学性能较低的问题,本试验采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),探究了GO添加量对免烧砖力学性能和微观结构的影响。结果表明,添加GO可增加水化反应的活性位点,促进硅酸二钙和硅酸三钙参与水化反应进程,加... 详细信息

为解决免烧砖因微裂纹导致力学性能较低的问题,本试验采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),探究了GO添加量对免烧砖力学性能和微观结构的影响。结果表明,添加GO可增加水化反应的活性位点,促进硅酸二钙和硅酸三钙参与水化反应进程,加速氢氧化钙和水化硅酸钙晶体生成,使得水泥基体形成大规模形状规整的微观结构。当GO添加量为0.05%时,免烧砖抗折和抗压强度较未改性免烧砖分别提高43.31%和59.35%。

关键词：氧化石墨烯钼尾矿免烧砖力学性能水化反应

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地质聚合物激发剂及其激发原理

无机盐工业 2022年第2期54卷 16-20页

作者：王磊李金丞张晓伟张栋梁王觅堂上海理工大学材料科学与工程学院上海200093 内蒙古科技大学材料与冶金学院

激发剂在制备地质聚合物的过程中发挥着重要的作用。首先概述了酸、碱和盐3类激发剂及其激发效果,通过介绍氢氧化钠、氢氧化钾和水玻璃等常用碱激发剂的激发效果,具体分析各类碱激发剂的作用差别。阐述了乙酸、盐酸、硫酸和磷酸等典型... 详细信息

激发剂在制备地质聚合物的过程中发挥着重要的作用。首先概述了酸、碱和盐3类激发剂及其激发效果,通过介绍氢氧化钠、氢氧化钾和水玻璃等常用碱激发剂的激发效果,具体分析各类碱激发剂的作用差别。阐述了乙酸、盐酸、硫酸和磷酸等典型的酸激发剂的研究进展,以及硫酸盐、硅酸盐和铝酸盐等作为盐类激发剂的活化能力,在此基础上对3类激发剂的优缺点进行了总结分析。同时通过论述酸、碱和盐3类激发剂的激发原理,进一步表明了3类激发剂都具备激发地聚物原料活性的能力,都能够不同程度地加快地聚体系水化反应进程,显著提高地聚体系的强度。最后,对激发剂在地聚物领域的未来发展作出了展望。

关键词：地质聚合物激发剂激发原理激发效果水化反应

水化反应和温度对新鲜胶结尾砂充填料浆流变特性的耦合效应(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2014年第9期24卷 2954-2963页

作者：吴迪蔡嗣经黄刚中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

新鲜胶结尾砂充填料浆的流动性取决于它的流变特性,所以理解新鲜料浆的流变性具有重要的意义。此外,料浆的流变性又与料浆中所发生的水泥水化反应进程和温度的发展变化相关。基于此原因,建立数值模型以分析和预测在水化反应和温度耦合... 详细信息

新鲜胶结尾砂充填料浆的流动性取决于它的流变特性,所以理解新鲜料浆的流变性具有重要的意义。此外,料浆的流变性又与料浆中所发生的水泥水化反应进程和温度的发展变化相关。基于此原因,建立数值模型以分析和预测在水化反应和温度耦合作用下充填料浆流变特性的演化规律。在实验室通过试验研究了料浆的流变行为,并将试验结果与模拟结果进行对比来验证模型的有效性。在不同的条件(料浆的初始温度、灰砂比、水灰比)下,利用所建立的模型对水化反应和温度耦合效应下的料浆流变规律进行模拟研究。研究结果有助于更好地理解胶结尾砂充填料浆的流变性。

关键词：胶结尾砂充填水化反应温度流变耦合模型

秸秆粉煤灰基颗粒填料激发水化与除磷耦合机理研究

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环境化学 2023年

作者：马海涛代鸿刚吴军郭小境吕宜廉陈轶凡潘周志余书瑶高林燕寿文琪苏子龙宋立杰南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海环境卫生工程设计院有限公司

粉煤灰添加水泥、生石灰和秸秆等辅料利用团粒、喷水养护并结合煅烧成孔的方式制备弱碱激发颗粒填料.颗粒填料在间歇循环流态化完全混合反应器中进行除磷实验，通过比较除磷组和对照组(超纯水)中颗粒填料的抗压强度、结合水含量以及粉... 详细信息

粉煤灰添加水泥、生石灰和秸秆等辅料利用团粒、喷水养护并结合煅烧成孔的方式制备弱碱激发颗粒填料.颗粒填料在间歇循环流态化完全混合反应器中进行除磷实验，通过比较除磷组和对照组(超纯水)中颗粒填料的抗压强度、结合水含量以及粉煤灰反应程度研究除磷过程对粉煤灰水化进程的影响，反应产物(凝胶态)Al含量、未反应粉煤灰(残余态)Al含量以及磷形态及含量研究粉煤灰玻璃体中Al的激发规律以及激发水化与除磷过程耦合机理.研究结果表明，粉煤灰激发水化和除磷反应同步进行，难溶磷酸钙的形成有利于Ca(OH)2溶解释放OH-，促进粉煤灰玻璃体解构释放活性Al2O3和SiO2等除磷和水化活性物质，所释放的活性物质可以在Ca(OH)2存在的情况下发生火山灰反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等水化产物，进而实现长期有效除磷.同时活性Al2O3可以发挥较大的除磷作用，Al-P含量占填料内总磷含量的比例可达40%左右.

关键词：粉煤灰水化反应除磷耦合机理