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改性镁渣的湿法碳酸化工艺
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作者 孙伟吉 刘浪 +4 位作者 方治余 朱梦博 解耿 何伟 高宇恒 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2161-2173,共13页
碱基工业固废的碳酸化反应是一种矿化吸收CO_(2)并减少温室气体排放的固碳策略之一。本研究首次引入湿法碳酸化工艺,通过借助X射线衍射、红外光谱测试、热重分析等实验测试,重点探究了温度变化、搅拌速度、碳酸化时间和液固比例对改性... 碱基工业固废的碳酸化反应是一种矿化吸收CO_(2)并减少温室气体排放的固碳策略之一。本研究首次引入湿法碳酸化工艺,通过借助X射线衍射、红外光谱测试、热重分析等实验测试,重点探究了温度变化、搅拌速度、碳酸化时间和液固比例对改性镁渣碳酸化反应的影响,进而讨论了4种因素下改性镁渣的碳酸化产物与固碳效率。结果表明,改性镁渣的矿物成分主要以β-C_(2)S为主,是一种具有良好储存CO_(2)能力的工业固废,碳酸化产物主要以方解石型碳酸钙晶体和二氧化硅凝胶为主。碳酸化反应后,改性镁渣碳酸化产物的粒径显著增大,比表面积减小,粒径分布变均匀,粒径分布范围变窄。当碳酸化反应温度为60℃、通气时间为30min、液固比为10mL/g、搅拌速度为600r/min时,改性镁渣的固碳效率达到最大(28.4%),即1kg改性镁渣可以矿化吸收0.284kg CO_(2)。因此,湿法碳酸化工艺对改性镁渣的回收利用及CO_(2)捕集均具有很大的应用潜力。 展开更多
关键词 二氧化碳捕集 多相反应 废物处理 湿法碳酸化 固碳效率
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改性镁渣的物化特性及水化活性试验研究 被引量：1
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作者 孙伟吉 刘浪 +3 位作者 侯东壮 邱华富 屠冰冰 辛杰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3877-3884,共8页
镁渣的资源化利用是一个迫切需要解决的问题。以镁渣、改性镁渣为主要胶凝材料,通过复掺粉煤灰制备镁渣基胶结充填材料(UCGB)与改性镁渣基胶结充填材料(MCGB),并对两种充填材料的流动特性、力学性能、微观结构和水化特性进行对比分析。... 镁渣的资源化利用是一个迫切需要解决的问题。以镁渣、改性镁渣为主要胶凝材料,通过复掺粉煤灰制备镁渣基胶结充填材料(UCGB)与改性镁渣基胶结充填材料(MCGB),并对两种充填材料的流动特性、力学性能、微观结构和水化特性进行对比分析。结果表明,改性镁渣与粉煤灰的掺和比例为4/1时,制备的MCGB试样具有优异的力学性能,养护28 d龄期的单轴抗压强度高达4.213 MPa。随养护龄期的增长,MCGB试样水化产生大量的C-S-H凝胶、 Ca(OH)_(2)晶体、丝状Ettringite等水化产物,并与其他硅酸盐氧化物([Fe, Mg, Al]_(2.5)[Si, Al]_(2)O_(5)[OH]_(4))交织团聚在一起,填充于试样内部的孔隙、孔洞之中,有助于提升MCGB试样的机械性能和耐久性。相比于MCGB试样,UCGB试样的机械性能并不理想,早期强度低,水化仅产生极少量Ettringite和Ca(OH)_(2)晶体,形成疏松多孔的微观形貌结构。此外,通过红外光谱曲线分析可知,改性镁渣原样位于997 cm^(-1)附近出现了β-C_(2)S的特征频率,而镁渣原样位于820 cm^(-1)附近出现了γ-C_(2)S的特征辨识谱带,结合X射线图谱分析得出,镁渣改性后其矿物相主要转变为β-C_(2)S,而镁渣原样的矿物相主要为γ-C_(2)S,本身几乎没有水化活性,不宜用作制备矿用胶凝材料。因此,该研究主旨在于制备以改性镁渣为主的新型矿用胶凝材料提供科学依据和指导。 展开更多
关键词 镁渣 改性镁渣 X射线衍射 红外光谱 水化反应特性
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超高流动性改性镁渣基充填材料的性能 被引量：1
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作者 刘浪 谢磊 +3 位作者 朱梦博 阮仕山 孙伟吉 邵成成 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期1324-1334,共11页
针对超远距离输送过程中,特殊管路布置等充填技术中堵管、爆管风险大,管道磨损严重等问题,采用改性镁渣(MMS)和粉煤灰(FA)在不同配比下制备超高流动性新型膏体充填材料(UH-MFPB),探究其早期强度、流动性以及流变特性,并建立流动性和流... 针对超远距离输送过程中,特殊管路布置等充填技术中堵管、爆管风险大,管道磨损严重等问题,采用改性镁渣(MMS)和粉煤灰(FA)在不同配比下制备超高流动性新型膏体充填材料(UH-MFPB),探究其早期强度、流动性以及流变特性,并建立流动性和流变参数的相关关系.研究结果表明:(1)UH-MFPB样品的单轴抗压强度随FA含量增加呈先增大后减小的趋势.当FA质量分数为20%时,样品的抗压强度最大,养护28 d可达到6.759 MPa,后期强度持续增加;(2)新鲜UH-MFPB料浆的坍落度为25.6~29.2 cm,扩展度为61~93.1 cm,具有很好的流动性;(3)新鲜UH-MFPB料浆的流变特性符合Herschel-Bulkley模型,流变参数(屈服应力、塑性黏度和触变性)随FA含量的增大而减小,且FA质量分数达到20%时,料浆出现剪切增稠的现象;(4)新鲜UH-MFPB料浆的流动性和流变参数满足二次多项式关系,呈现出负相关性. 展开更多
关键词 改性镁渣 抗压强度 超高流动性 流变性 长距离输送
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改性镁渣基矿用复合胶凝材料的水化性能 被引量：8
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作者 孙伟吉 刘浪 +3 位作者 徐龙华 方治余 阮仕山 侯东壮 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期4057-4070,共14页
为了实现镁企业镁渣固废和燃煤电厂粉煤灰低成本绿色充填、安全处置和资源化利用,采用改性镁渣(MMS)与粉煤灰(FA)复掺制备矿山充填胶凝材料(MSCM)替代硅酸盐水泥。首先分析MMS与FA的物化性能,然后通过微量热法、X射线衍射试验、红外光... 为了实现镁企业镁渣固废和燃煤电厂粉煤灰低成本绿色充填、安全处置和资源化利用,采用改性镁渣(MMS)与粉煤灰(FA)复掺制备矿山充填胶凝材料(MSCM)替代硅酸盐水泥。首先分析MMS与FA的物化性能,然后通过微量热法、X射线衍射试验、红外光谱试验、热重试验、单轴抗压强度和扫描电镜试验等对MSCM的微观结构、水化性能和宏观强度进行分析。研究结果表明:MMS与FA复掺的最佳质量比为4:1(FA20试样),养护3 d和28 d的抗压强度分别为1.50 MPa和5.64 MPa,分别比改性镁渣净浆试样高57%和21%。MSCM的水化产物主要为C-S-H凝胶、ettringite和Ca(OH)_(2)。随水化反应的进行,水化产物数量显著增多,相互交错,紧密团聚,使其内部微观结构更加密实,且ettringite由水化初期的针状逐渐转变为棒状,更有助于试样机械性能的提升。掺加FA对MSCM的水化具有显著影响,可有效缩短MSCM在水化加速阶段的反应时间,提高整体水化反应速率。这也是MMS与FA中的Al_(2)O_(3)、SiO_(2)等氧化物共同水化反应的结果。 展开更多
关键词 改性镁渣 水化特性 协同反应 复合胶凝材料
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镁渣的改性及其在矿山充填领域的应用探索 被引量：18
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作者 刘浪 阮仕山 +3 位作者 方治余 侯东壮 张波 孙伟吉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3833-3845,共13页
随着全球镁行业的快速发展,以皮江法为主的炼镁过程中产生大量冶炼废渣(镁渣)不断堆积,对环境的威胁与日俱增。如何大规模无害化处理镁渣,并实现镁渣的资源化利用,对推进金属镁行业的发展和环境的保护至关重要。通过总结镁渣的基本特性... 随着全球镁行业的快速发展,以皮江法为主的炼镁过程中产生大量冶炼废渣(镁渣)不断堆积,对环境的威胁与日俱增。如何大规模无害化处理镁渣,并实现镁渣的资源化利用,对推进金属镁行业的发展和环境的保护至关重要。通过总结镁渣的基本特性和应用现状,分析了镁渣的膨胀和胶凝特性机理。鉴于镁渣活性低,大多数镁渣的应用常常配合粉磨、急冷和添加激活剂等激活方式,但是仍然没有根本解决镁渣活性低和膨胀的问题。因此,提出了使用化学稳定剂对镁渣进行改性处理,阐明了改性原理和改性过程,并通过室内试验和工业试验成功获得了一种改性镁渣(MMS)。MMS呈完整球团状,硬度高且性质稳定,富含β-Ca_(2)SiO_(4),具有良好的水化活性。在此基础上,研究使用MMS混合粉煤灰作为胶凝剂,并以风积沙为骨料制备了一种新型膏体充填材料(MFPB),发现MFPB具有良好的基本性能。其中,MFPB的mini-坍落度值在127~141 mm,28 d强度可达5.249~7.491 MPa,并且具有良好的环境稳定性。基于以上理论和试验研究,在麻黄梁煤矿开展了工业试验,将MFPB用于井下充填,井下28 d取心平均强度可达6.23 MPa。如将该技术推广,不仅能把镁渣、粉煤灰等固废进行大规模产业化处理,还可大幅度降低矿山充填的成本。 展开更多
关键词 镁渣 改性 矿山充填 环境 固废处理
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