粉煤灰合成地聚物及工艺参数的神经网络优化

• 作者: 梁鼎成 杨国明 张香兰 刘德钱 刘金昌 解强
• 来源期刊: 煤炭学报
• 关键词: 粉煤灰 地聚物 神经网络 循环流化床锅炉 力学性能
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: “煤加工与洁净化工技术”专题
• 页码范围: 1194-1202
• 页数: 9页
• 分类号: TQ536.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.QJ20.2021

摘要

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.