油页岩渣基地质聚合物的研制

以油页岩渣为主要原料,在碱性激发剂的作用下,制备了具有较高强度的地质聚合物砌块.并通过正交试验的方法,探讨了对不同影响因素对砌块抗压强度的影响,确定了制造油页岩渣基地质聚合物的最佳方案.     

利用油页岩渣制备微晶玻璃

以油页岩渣为主要原料制备了微晶玻璃,探讨了微晶玻璃组成、主晶相确定和晶核剂选择等问题.采用DTA,XRD和SEM等测试手段,分析了晶核剂和热处理制度对微晶玻璃的影响.结果表明:复合晶核剂(TiO2+P2O5)能有效促进油页岩渣玻璃晶化;最佳热处理制度为:850℃核化100 min,980℃晶化80 min.微晶玻璃的主晶相为钙铁透辉石,次晶相为钙长石;晶体呈纤维状结构并且交错分布;性能明显优于同类的瓷质砖、大理石和花岗岩等建筑装饰材料.     

焚烧底灰-偏高岭土基地质聚合物发泡材料的制备与性能

采用双氧水为发泡剂,十二烷基硫酸钠为稳泡剂,制备了焚烧底灰(bottom ash,BA)和偏高岭土(metaraolin,MK)为原料的地质聚合物发泡材料。对BA掺量与焚烧底灰-偏高岭土基地质聚合物的孔隙率、体积密度、抗压抗折强度、扫描电子显微镜(SEM)图像和X射线衍射(XRD)等性能进行了研究。结果表明,这些性能数据具有很大的关联性。30%的BA掺量,体积密度为0. 341 g/cm~3,孔隙率为46%,此掺量下地质聚合物的综合性能较好,抗压强度为2. 3 MPa,抗折强度为0. 63 MPa。     

硅渣及废碱水共激发制备碱胶凝材料的研究

对某化工厂的副产品——渡碱水及硅渣作碱胶凝材料的碱性激发剂进行了研究。通过优化废碱水和硅渣的掺入量可制备强度发展良好、凝结时间正常的碱胶凝材料,有效地降低碱胶凝材料的成本。另外,对其水化产物进行了初步研究,发现这种碱胶凝材料水化除生成C-S-H凝胶外,还生成了水化硅铝酸钙Ca(Al2Si5O8)．4H2O、硅铝酸钙钠(Na,Ca)Al3Si5O16两种难溶性沸石类矿物。     

成型压力对废弃物基地质聚合物制品性能的影响

采用压制成型法,利用工业固体废渣为原料,制备了一类能耗低、免烧的地质聚合物.研究了压制成型时成型压力对制品强度、体积密度、吸水率、软化系数、耐磨性、耐水性以及抗冻融循环的影响,并结合SEM及XRD分析试样的微观形貌和矿物组成.试验结果表明:成型压力对地质聚合物制品的性能有重要影响,制备该废弃物基地质聚合物制品的最佳成型压力为30 MPa.     

粉煤灰基矿质聚合物的制备研究

以粉煤灰、偏高岭土为主要铝硅原料,辅以矿山尾矿固体废弃物合成一系列的矿质聚合物.通过测定其抗压强度优选出偏高岭土、粉煤灰、矿渣的最佳配比为3:3 : 5,碱激发剂浓度在15%时,矿质聚合物的强度最高,达到36.36 MPa.XRD、SEM分析表明其结构主要是无定形态,并且形成了连续的胶凝相.     

改性油页岩渣-粉煤灰二元复掺的水化特征

中国油页岩储量大,化学成分中硅铝含量虽然极高但火山灰活性却很低,作为掺合料替代水泥掺量局限于20%以下。为提高油页岩渣活性和掺量,以600℃煅烧2 h为活化基础,辅以高钙粉煤灰提供水硬性,复合掺量设置为30%,结合X射线衍射(X-rays diffraction, XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、能谱仪(energy dispersive spectrometer, EDS)与傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)的检测手段,探究复掺体系水化过程中水化产物的种类、形貌以及硅铝比。结果表明,改性油页岩渣活性源于脱油、脱水、脱羟基增大比表面积以及破坏油页岩渣中高岭土晶体从而产生的无定形铝硅酸盐物质;7 d活性指数达到97.4%,28 d活性指数达到85.8%;水化过程中改性油页岩渣先参与二次水化反应,Ca(OH)₂充足的前提下粉煤灰接着发生三次水化反应,若Ca(OH)₂不充足,粉煤灰以内核的角色参与二次水化反应;...     

中温处理铁尾矿、钢渣及油页岩渣胶凝性能实验

从抗压强度和安定性两方面测试了中温处理铁尾矿、钢渣及油页岩渣后物料的胶凝性能,利用XRD对中温处理后物料的物相组成进行了分析.实验结果表明,温度对强度的影响最大,其次是时间,添加油页岩渣的物料中温处理后的强度要较未添加油页岩渣的物料强度高;对于安定性来说,条件的改变影响不大;随着温度的升高,时间的延长,物料中游离的SiO2越来越少,C2S增多,同时铁铝酸盐及铝酸盐的峰增多增高;在添加油页岩渣的条件下,更多游离的SiO2参加反应而生成硅铝酸盐或硅酸盐,提高早期抗压强度的物相增多;在本实验条件下物料中生成的物相对安定性影响不大.     

粉煤灰基地质聚合物混凝土温室气体排放量研究

因普通混凝土用水泥作为胶凝材料致使其温室气体排放量高,而粉煤灰在碱激活剂的作用下可以作为辅助胶凝材料替代水泥拌制地质聚合物混凝土,该种混凝土具有降低温室气体排放量的潜力.以生产1 m~3粉煤灰基地质聚合物混凝土生产时的温室气体排放量为例研究表明,生产1 m~3地质聚合物混凝土的二氧化碳当量为273.280 kg,其温室气体排放主要集中在碱激活剂的制备和后期高温养护过程,约占总排放量的90%.     

碳纳米纤维调控粉煤灰基地质聚合物力学/传感性能优化

采用物理混合法向粉煤灰基地质聚合物中加入碳纳米纤维(CNF),制备不同CNF质量分数(0～2.0%)的粉煤灰基地质聚合物复合材料。通过对粉煤灰基地质聚合物复合材料微结构、力学性能、电学性能及传感性能进行研究,揭示CNF调控粉煤灰基地质聚合物力学与传感性能的具体演变规律,并对CNF质量分数为0.5%的复合材料进行循环稳定性实验及方差稳定性量化分析。研究结果表明：当CNF添加量增加时,粉煤灰基地质聚合物的弹性模量和抗弯强度皆显著提升;当CNF质量分数为0.5%和2.0%时,复合材料的弹性模量分别提升到1.35 MPa和0.23 MPa,抗弯强度分别提升到3.9 MPa和0.32 MPa;此外,随CNF质量分数增加,复合材料的电阻率随之降低,当CNF质量分数达到2.0%时,复合材料的电阻率降低到46Ω·m,CNF的添加有利于粉煤灰基地质聚合物导电能力提升;在单向加压实验条件下,当CNF质量分数为0.5%、1.0%和2.0%时,复合材料的传感灵敏度分别为71.56、57.33与25.58,随着CNF的加入量不断增大,粉煤灰基地质聚合物的传感灵敏度先增后减,通过实验判断CNF质量分数阈值可能为0...     

预脱蜡对油页岩干馏炼油的影响

以吉林桦甸油页岩为研究对象。通过用有机溶剂单级萃取的方法在油页岩干馏前脱蜡。脱蜡后的油页岩样在试验初温20℃,试验终温520℃,升温速率10℃/min,终温停留时间30 min,进行油页岩干馏试验研究。为了研究脱蜡对页岩油品质的影响规律,对桦甸页岩油性质进行了测试,包括馏程、元素分析等,并进行深入分析。研究结果表明,脱蜡对页岩油的各项品质是有一定影响的,油页岩干馏前脱蜡对油页岩含油率影响不大且用苯溶剂萃取后的油页岩还比未萃取的页岩含油率略高;而且脱蜡能提升页岩油中的轻馏分组分。通过元素分析的数据变化也可以看出预脱蜡有利于提高页岩油的质量。     

抚顺油页岩干馏渗透实验研究

为了为地下原位开采页岩油提供一定的理论依据,在高温高压蒸汽作用下进行了油页岩的干馏实验,以及干馏后油页岩的三轴渗透实验.结果表明:①高温高压蒸汽可以有效地干馏油页岩并带走页岩油;②高温高压蒸汽作用下油页岩会产生大量的裂缝,从而提高油页岩的渗透性;③油页岩干馏后渗透系数是体积应力和孔隙压的函数,其关系仍然服从指数规律.实验结果对地下原位开采页岩油有一定的指导意义.     

龙口油页岩热解特性及动力学研究

利用热天平对龙口油页岩进行了热解实验,考察了不同升温速度对热解特性的影响;利用Friedman法和平行一级反应模型对热失重数据进行了数学处理,得到了有关的动力学参数,并对油页岩的热解机理进行了初步的探讨。结果表明,在转化率为5%~95%时,活化能的变化范围为100~200 kJ.mol-1,而且活化能与频率因子的对数呈线性关系。低能级和高能级的反应所占比例较小,主要反应集中在活化能为125~250 kJ.mol-1内。Friedman法和平行一级反应模型能够合理地描述油页岩的热解过程。     

油页岩注蒸汽原位开采数值模拟

注高温蒸汽是一种有效的油页岩原位加热开采方法。参考美国绿河地区某油页岩原位电加热开采项目,采用CMG油藏数值模拟软件建立油页岩原位加热开采的数值模型,将其中的电加热井改为注高温蒸汽井,求解油页岩的温度场、干酪根浓度和产油量,对比电加热和蒸汽加热的优缺点,并讨论注入蒸汽速率和加热范围这两个主要因素对油页岩原位开采的影响。结果表明:与电加热相比,注蒸汽加热时油页岩层温度更高,干酪根分解更快,页岩油产量峰值到达时间更早;随注入速率增大、加热范围减小,干酪根热解反应加快,页岩油产出结束较早。     

准东煤掺烧油页岩后矿物质的转化迁移研究

研究准东煤和油页岩混合燃料在100 MW锅炉燃烧过程中的矿物质演变规律,解决火力发电厂大比例和大规模掺烧准东煤引起的沾污和结渣问题。对现场试验收集的入炉煤、飞灰和炉渣样品进行化学分步萃取、XRD、灰成分等分析。结果表明,在100 MW机组锅炉燃用准东煤掺混15%油页岩的混合燃料,油页岩灰分中镶嵌或者包裹的可燃物燃烧后,炉渣将形成多孔和酥松形态,从炉渣的结构方面缓解准东煤引起的炉膛结渣问题。掺混15%油页岩后,燃烧过程中碱金属和碱土金属基本不挥发,炉渣中Na_2O、MgO、CaO和SO_3的含量较准东煤分别降低了2.07%、3.42%、15.08%和10.5%;飞灰中Na_2O、MgO、CaO和SO_3的含量也较准东煤明显下降。同时炉渣和飞灰中的钠主要为钠长石,钾在掺烧前后都以KAl_2(Si_3Al)O_(10)(OH)_2存在。在炉膛中碱土金属的碳酸盐和硫酸盐分解后,大部分转化为钙黄长石。油页岩通过降低碱金属和碱土金属含量及改变其存在形态,解决了准东煤引起的炉膛结渣和受热面沾污的问题。     

稠油常压渣油悬浮床加氢残渣焦化的可行性研究

在小型焦化装置上 ,研究了克拉玛依炼油厂稠油常压渣油加氢残渣的焦化性能和焦化产物的分布规律 ,同时分析了将其作为稠油减渣焦化的调和进料时对焦化产物分布的影响。结果表明 ,加氢残渣焦化液体收率只有5 3%～ 5 9% ,焦炭收率高达 2 7%～ 34% ,液体产物的氮含量较高 ,焦炭中的硫、氮含量和灰分都很高 ,焦炭中富集了焦化原料中 39%～ 5 0 %的硫和 81%～ 85 %的氮 ;加氢残渣不适于单独作为焦化的进料 ;稠油减渣中调入 10 %加氢残渣生产的焦炭仍能满足 3号B类石油焦的要求 ,且产物中的汽油、柴油馏分收率变化不大 ,产物中的硫、氮分布与稠油减渣焦化产物中的硫、氮分布相差也不大。     

石长沟油页岩燃烧灰分物理特性

油页岩灰分是油页岩综合利用的主要物质之一。对石长沟油页岩进行马弗炉燃烧实验,制备不同燃烧终温(200～800℃)的油页岩灰分;并借助多种实验仪器研究不同温度燃烧下的灰分构成成分、结构特征及微观孔隙演化过程。结果表明：油页岩有机质以脂肪族为主;燃烧过程中,各有机元素(N、S、C、H、O)含量呈现下降趋势,自由水析出,结构水脱离,碳酸盐和脂肪族逐渐分解,在800℃高温时,C完全转化为CO₂逸出;灰分的构成成分主要为二氧化硅和碳酸盐,孔隙以微孔和中孔为主,随着燃烧温度升高,中孔数量增加,比表面积和分形维度先增后减,峰值均在400℃处。研究结果为分析石长沟油页岩不同燃烧温度下灰分的物理状态提供了理论基础,对了解石长沟油页岩的燃烧特性具有一定的借鉴意义。     

油页岩综合开发利用集成技术

综述国内外油页岩的利用状况,介绍了油页岩成因、储量及其特性。提出了油页岩综合利用的"集成技术",阐述了该技术的重要思想,详细分析了其经济效益,为油页岩的高效开发利用提供参考。