煤炭科学技术

作者：孙浩, 蒋林亮, 常新卓, 田全志,

关键词：煤气化渣, 免烧陶粒, 孔结构, 筒压强度, 分形维数,

煤气化渣是制备免烧陶粒滤料的优质原材料，而强度和孔结构是决定免烧陶粒过滤性能的关键因素，因此必须明确免烧陶粒强度和孔结构之间的关系。通过优化煤气化渣、偏高岭土和固体碱激发剂等原料配比，制备了筒压强度为25.72 MPa、堆积密度为1 160 kg/m3的煤气化渣免烧陶粒滤料，综合运用X射线衍射、扫描电子显微镜和固体核磁共振硅谱等表征方法，研究了免烧陶粒滤料的强度形成机理，发现免烧陶粒的主要强度来源为水化硅铝酸钠/钙（N/C-A-S-H）凝胶，偏高岭土的加入使N/C-A-S-H凝胶中的Q4(2Al)聚体含量40.34%提升至56.05%，这使得硅铝酸盐网络交联程度更高，因此N/C-A-S-H凝胶结构更加致密，促进了免烧陶粒力学性能的提升。采用过氧化氢和十六烷基三甲基溴化铵作为造孔剂，结合压汞法测试分析，研究了造孔剂配比对免烧陶粒滤料孔隙率、强度和密度的影响。结果表明：免烧陶粒孔隙率21.33%可最高增长至50.60%，相应筒压强度和堆积密度降低至8.86 MPa和816 kg/m3。进一步采用Menger海绵和热力学分形理论分析了免烧陶粒滤料的孔结构特征，发现基于热力学关系的分形模型计算所得的分形维数与免烧陶粒滤料强度的线性相关性更高，所得分形维数范围为2.770～2.891，说明煤气化渣免烧陶粒的孔隙结构不仅受几何分形的影响还受到热力学机制的影响，且煤气化渣免烧陶粒的筒压强度均随着分形维数的增加而下降。

来源：2025年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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