煤矸石的化學活化

時間：2014-05-09 14:53:03

作者：世邦機器

化學活化是指通過引入少量激發(fā)劑，使其破壞煤矸石表面的Si－O鍵和Al－O鍵，并參與或加速煤矸石與水泥水化產(chǎn)物二次反應的活化方法?；瘜W活化中的激發(fā)劑應該具備兩種作用，其一是提供一種強極性環(huán)境，破壞煤矸石表面的Si－O鍵和Al－O鍵；其二是能夠參與反應，生成具有膠凝作用的物質。

反應形成的鋁酸鹽水化產(chǎn)物不斷交織、連生聚合，產(chǎn)生無序的網(wǎng)絡結構。在網(wǎng)絡結構中，Al3+取代Si4+而占據(jù)硅離子的位置，形成了由氧原子相連[SiO4]4-和[AlO4]5-結構，由于鋁離子為三價離子，在鋁離子的周圍帶負電荷，為了平衡電價，帶正電荷的鈉、鉀等堿離子被吸引到凝膠體的通道中，與其他離子進行交換，不至于因堿離子的失去而導致結構破壞，而獲得相對穩(wěn)定的凝膠結構。因此，該膠凝材料水化產(chǎn)物形成后具有一定的強度和耐水性。

影響化學活化的關鍵之一是激發(fā)劑的類型。當溶液中不含可溶性硅酸鹽時，小型煤矸石粉碎機首先要在堿的作用下溶出SiO2，然后才能發(fā)生式反應，如果溶液中有可溶性硅酸鹽，可以直接反應，加速了反應進程，即含可溶性硅酸鹽的激發(fā)劑激發(fā)效果優(yōu)于純氫氧化物。一般常采用石膏、氫氧化鈉、水玻璃等，根據(jù)上面分析水玻璃的激發(fā)效果應該優(yōu)于石膏和氫氧化鈉，這一點已經(jīng)被很多試驗證實。在水泥體系中，飽和Ca(OH)2溶液對煤矸石起到解聚作用，形成可溶性鋁酸根離子與硅酸根離子，硅酸根離子和鋁酸根離子在Ca2+存在的情況下形成C-S-H凝膠和水合鋁酸鈣，在有硫酸根離子存在時，形成鈣礬石等。

激發(fā)劑摻量對化學活化作用影響也很大，即存在一個理想摻量，當?shù)陀诶硐霌搅繒r，隨著堿摻量的增大，[OH]-的濃度逐漸增大，水化反應速率加快，膠凝體含量隨之增加。但是，當摻量超過理想摻量時，[OH] -濃度太高，由于激發(fā)速率快，煤矸石生產(chǎn)線在煤矸石物料顆粒表面形成一層水化產(chǎn)物保護膜，將阻止反應進一步進行。