[发明专利]煤矸石制备混凝土外加剂最佳煅烧温度的快速测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矸石制备高活性混凝土外加剂最佳煅烧温度的快速测定方法，属于工业废物综合利用领域。

背景技术

煤矸石是煤炭开采和加工过程中排放的固体废弃物，我国煤炭年产量高，煤矸石排放量大，目前煤矸石大宗利用方法为将其通过破碎-粉磨-煅烧加工成具有高火山灰活性的混凝土外加剂。煤矸石主要成分为粘土矿物、碳质物和其它少量矿物，在适当的煅烧温度下，煤矸石中晶相的粘土矿物可失去结构水转化为非晶相矿物，这种非晶相矿物中Al、Si断键多，作为混凝土外加剂能与水泥水化产物氢氧化钙继续发生硅钙反应生产水化硅酸钙和水化铝硅酸钙凝胶，从而提高混凝土力学强度及工作性能；煅烧温度过高非晶相矿物会发生晶化反应，生成低活性的莫来石矿物，从而失去增强混凝土的这一性能。不同产地煤矸石所含粘土矿物种类（高岭石、伊利石、蒙脱石、和埃洛石）和相对含量不同，导致每种类型煤矸石的最佳煅烧温度不同，确定煤矸石最佳煅烧温度是企业利用煤矸石生产高活性混凝土外加剂的关键任务。目前常用测定方法为水泥胶砂28天养护强度比对方和吸钙量测定法，这两种方法周期都太长，不能适应生产企业煤矸石原料性质的频繁变化。因此，开发煤矸石最佳煅烧温度的快速测定方法至关重要。

发明内容

本发明实施例提供了一种测定煤矸石在用于制备高活性混凝土外加剂时的煅烧温度的方法，用以解决现有技术中存在的测定煤矸石煅烧温度的用时较长的问题。

本发明采用以下技术方案且可以达到相应技术效果：

本发明方法步骤如下：

（1）将煤矸石磨细至37—74μm，粒度太粗不易充分反应，太细容易随气流浮出；

（2）取步骤（1）中磨细煤矸石4—8mg放置于热重分析仪的样品坩埚中，将氩气流量调节至30-40mL/min，起始温度设置为环境温度，终点温度设置为1200℃，升温速度设置为8-15℃/min，测试得到氩气气氛下煤矸石的TG-DSC曲线，从该DSC曲线中得到煤矸石中粘土矿物非晶化反应的终结温度T1（即吸热峰的终结温度）和二次晶化反应的开始温度T2（即最终放热峰的开始温度）；

（3）另取步骤（1）中磨细煤矸石4—8mg放置于热重分析仪的样品坩埚中，将氧气流量调节至30-40mL/min，起始温度设置为环境温度，终点温度设置为1200℃，升温速度设置为8-15℃/min，开始测量，得到氧气气氛下煤矸石的TG-DSC曲线，通过TG-DSC曲线确定煤矸石中碳质物燃烧反应的完成温度T3（即中间放热峰的终结温度）；

（4）通过步骤（2）和（3）确定的煤矸石中粘土矿物非晶化反应的终结温度T1和二次晶化反应的开始温度T2、碳质物燃烧反应的终结温度T3，确定得到煤矸石制备高活性混凝土外加剂最佳煅烧温度区间的下限为T1和T3中的最大值，上限为T2。

（5）通过（2）和（3）中煤矸石在氩气气氛下和氧气气氛下的TG曲线，计算得到两种气氛下煤矸石热重损失差值，该值即为煤矸石中碳质物的含量。

本发明能够获得显著的技术效果：本发明采用热重分析仪分别在氧气气氛下和氩气气氛下测定煤矸石的TG-DSC曲线，通过不同气氛下煤矸石的DSC曲线确定出煤矸石生产高活性混凝土外加剂的最佳煅烧温度区间。该方法可在数小时内可确定出煤矸石的最佳煅烧温度，与水泥胶砂28天养护强度比对方和吸钙量测定法等常规方法相比，本发明方法具有快速、准确的双重优点，另外，该方法还可通过氧气气氛下和氩气气氛下的重量损失差值确定出煤矸石中的碳质物含量，为煤矸石原料配匀提供重要的参考指标。

附图说明

图1（a）和1（b）为某一煤矸石分别在氧气气氛下和氩气气氛下的TG-DSC曲线。

附图说明：附图1中：T1为煤矸石中粘土矿物非晶化反应的终结温度，即吸热峰的终结温度；T2为二次晶化反应的开始温度，即最终放热峰的开始温度；T3为煤矸石中碳质物燃烧反应的完成温度，即中间放热峰的终结温度。

具体实施方式

实施例：