煤炭学报

作者：梁鼎成, 杨国明, 张香兰, 刘德钱, 刘金昌, 解强,

关键词：粉煤灰, 循环流化床锅炉, 地聚物, 力学性能, 神经网络,

合成地聚物是循环流化床锅炉粉煤灰高值化利用的有效途径，力学性能是地聚物作为建筑材料使用的重要性能指标，受粉煤灰原料和合成工艺过程诸多因素影响。采用山西朔州王坪电厂循环流化床粉煤灰，利用高分辨率扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和固体核磁共振仪(NMR)探究粉煤灰形成地聚物的演化历程和地聚反应机理，在此基础上考察主要工艺参数对地聚物力学性能的影响，并借助多层前馈神经网络对制备条件进行优化。结果表明，粉煤灰中无定形的硅铝化合物在激发剂的作用下形成硅、铝单体，单体再经水解、缩聚及凝胶化反应聚合为地聚物凝胶，凝胶间相互结合形成更大的凝胶体，此后向凝胶失水、硬化阶段转变，最终生成地聚物，构成地聚物的主要化学键为Si—O—Al。增加激发剂模数、减少液固比、提高激发剂中Na2O质量分数、降低养护温度等能够增加地聚物凝胶质量分数，从而提升力学性能;养护时间和搅拌时间过长，不利于产物力学性能的提升。基于脱模后常温养护7 d的地聚物实验数据，构建了结构为6-8-1的力学性能预测模型、进行神经网络优化，模型具有较好的训练精度和泛化能力，训练误差和测试误差分别为0.98%和3.85%。以高力学性能地聚物为目标，得到的优化工艺参数为激发剂模数1.6、液固比0.8、Na2O质量分数9%、养护温度20 ℃、养护时间24 h、搅拌时间20 min。

来源：2021年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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