高岭质煤矸石微波活化过程的计算机仿真研究

【摘要】：高岭质煤矸石属于工业固体废弃物,它是由多水高岭石等黏土类矿物及少量的氧化物和盐类组成。目前,煤矸石已经成为我国排放量最大的工业固体废弃物之一,仅云南省煤矸石排放量每年为5.0×106t～6.0×106t,居整个云南省固体废弃物排放量之首。 高岭质煤矸石因为它含有以SiO2、Al2O3为主的化学成分,这恰好与生产水泥原料的主要成分基本一致。经研究证明,煤矸石活化后可以成为质地优良的水泥辅助性胶凝材料,而且与常规煅烧活化相比,微波辐照活化煤矸石的不但大大提高了煤矸石的活化速度,而且在活化效果上也得到了很大提高,并且无二次污染。 因此,将高岭质煤矸石进行微波辐照活化,使其成为更加优良的建筑产品,就需要对其微波活化机理进行更深刻的研究和分析,以便能更好的活化并有效利用煤矸石作为水泥辅助性胶凝材料。 计算机仿真技术,是以数学理论为基础,以计算机和各种物理设施为设备工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验仿真,分析和研究系统的运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一门综合技术。因为其具有高效、安全、受环境条件的约束较少,各个影响因素调整方便,并且可有效节约实验时间、节约实验成本,所以计算机仿真技术己成为分析、研究、设计、评价的重要工具。 本文通过对煤矸石在活化过程中的影响因素以及煤矸石微波活化过程的特殊性进行分析,结合ANSYS热分析的特点,采用ANSYS研究模拟出煤矸石粉末在微波炉内的分别微波辐照12min、15min、20min后其升温状况模型,求解出煤矸石试块相应时间微波辐照后的温度分布云图以及试块的中心节点温升曲线。继而根据SiO2、Al2O3的活性特征,分析其活化效果。再通过实验验证,记录煤矸石粉末在微波炉中微波辐照一定时间后其温升状况,并利用微波活化过一定时间的煤矸石粉末,制作煤矸石-水泥胶砂试块,通过宏观测试方法测试其强度,从而验证模拟结果的可参考性。实现模拟与实验相互指导修正,从而建立出有效的微波活化煤矸石的仿真模型。 本论文旨在通过对高岭质煤矸石粉末在微波炉中的活化效果进行模拟仿真,希望能够为高岭质煤矸石的进一步的活化机理研究提供一定的理论参考,有效的提高微波活化高岭质煤矸石实验的针对性,从而节省试验时间,节约研究经费,降低实验次数,节约人力消耗,提高关于煤矸石活化利用研究的经济效果。 【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU52;X751

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