阜新煤矸石活性化分析研究

本文主要研究了阜新地区煤矸石的化学成分及其活性，探讨了其作为建筑材料替代材料的可能性和优势。煤矸石是煤炭生产和洗煤过程中产生的固体废弃物，具有污染环境和占用土地的双重负面影响。然而，作为一种潜在的再生资源，煤矸石的妥善处理和利用具有巨大的环保和经济效益。 煤矸石是一种含碳量较低且具有一定强度的岩石，其伴生于煤层中，通常伴随着煤炭开采和洗煤过程产生。它的化学成分多样，可以分为含碳质粘土岩类、砂岩和粉砂岩类、钙质岩石和富铝质煤矸石等不同类型。这些不同类型的煤矸石具有不同的化学成分比例，如SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O和TiO2等，它们的存在决定了煤矸石的物理和化学性质，以及其作为建筑材料的潜在应用价值。 煤矸石粉经过高温煅烧后，可以显示出火山灰活性，使其可以作为活性掺合料使用。清华大学的廉慧珍教授提出的活性率(K1)的概念，用于衡量掺合料的活性。通过计算活性SiO2和Al2O3占总SiO2和Al2O3的百分比，可以评估煤矸石粉的活性指数。这为煤矸石粉作为活性掺合料在建筑材料中的应用提供了理论依据。 在研究过程中，通过对阜新高德矿煤矸石的化学成分进行分析，并基于活性成分研究，探讨了煤矸石粉替代部分水泥的可行性。实验研究使用了不同比例的煤矸石粉作为水泥替代物，并进行了标准养护条件下的抗折试验。结果显示，掺入一定量的煤矸石粉可以提高混凝土的抗折强度，表明煤矸石粉在提高混凝土强度方面具有积极作用。 此外，研究还讨论了煤矸石粉与高聚物本体材料之间的相容性与分散性。由于煤矸石粉中含有一定量的有机成分，这些有机成分含有多种官能团，这些官能团可以在填充介质中稳定和均匀地分散粉体，或在进一步的表面改性中提供更多的作用点，从而增强粉体的填充功能。这一点使得煤矸石粉作为填料在提高材料性能方面具有优势。 研究中提到了煤矸石粉的应用前景，包括作为硅粉、粉煤灰、磨细矿渣等常用掺和料的替代品。根据研究结果，高德矿的煤矸石活性指数平均为0.27，证明其具有较高的活性，适宜作为活性掺合料。通过合理利用这些废弃物，不仅可以减少环境污染，还可以节约天然资源，达到双重的环保效益。