一種以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石-水泥膠砂試塊的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石-水泥膠砂試塊的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界經(jīng)濟高速迅猛的發(fā)展，各行各業(yè)對能源的需求越來越大，而煤炭作為目 前世界上儲量巨大的固體燃料，一直以來都受到人們的青睞，成為日常生活和生產(chǎn)不可或 缺的供能物質(zhì)。但是，隨著煤炭的大量開采，以煤矸石為代表的固體廢棄物被源源不斷地 開采出來，由于其碳含量較低，同時含有大量的粘土類礦物，不易做供能物質(zhì)。因此，被大量 任意堆放，一方面不僅占用了大量的土地和農(nóng)田，另一方面大量堆積的煤矸石，往往發(fā)生自 燃，產(chǎn)生有毒氣體和大量粉塵，這些物質(zhì)溶于大氣和土壤中，對附近生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的 污染。
[0003] 隨著國家"節(jié)能減排"方針的大力推行，如何治理和綜合利用煤矸石，正越來越得 到人們的重視，國內(nèi)的眾多學者對煤矸石的研宄也越來越多。中國專利200310108987. 0公 開了煤矸石工業(yè)廢渣用激發(fā)劑及其制備方法；中國專利201110341913. 6公開了一種利用 煤矸石制備構(gòu)件用活性粉末混凝土。由于煤矸石中含有大量的粘土類礦物，煅燒后具有一 定活性，可以用作摻和料。通過激發(fā)煤矸石的活性并將其用作摻和料，是處理這種廢棄物的 一種有效途徑。雖然化學激發(fā)劑的種類和摻量研宄比較深入，但單一的活性激發(fā)方法對煤 矸石的活性激發(fā)效果有限，導致其活性較低，無法在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，而且對于復摻化學激 發(fā)劑對煤矸石-水泥體系的影響研宄很少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種以復合化學激發(fā)煤矸 石為原料制備煤矸石-水泥膠砂試塊的方法，以不同摻量和不同類型激發(fā)劑對煤矸石膠凝 活性的作用，利用低溫煅燒的活化固體廢棄物煤矸石代替部分水泥，制備煤矸石-水泥膠 砂試塊，解決了水泥膠砂試塊生產(chǎn)成本高，以及堆積的煤矸石占用我國大量的土地資源，對 周圍環(huán)境造成極大的污染，嚴重影響和危害了人們的生活和健康等問題，為拓寬煤矸石原 材料的應(yīng)用領(lǐng)域具有實用價值。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石-水泥膠砂試塊的方法，以質(zhì)量分 數(shù)計，按如下比例準備原材料：
[0007] 水泥熟料 12. 77%?17. 62%
[0008] 煤矸石粉末4. 26 %?8. 81%
[0009] 無水硫酸鈉（Na2SO4) 0· 22 % ?1. 07%
[0010] 硅酸鈉（Na2SiO3) 0· 22 % ?1. 07%
[0011] 生石灰（CaO) 0· 22%?I. 07%
[0012] 石膏（〇&504.2!120) 0.22%?1.07%
[0013] 標準砂 63. 83 % ?66. 08%
[0014] 水 10. 64%?11. 01%
[0015] 其中無水硫酸鈉（Na2SO4)、硅酸鈉（Na2SiO3)、氧化鈣（CaO)和石膏（CaSO 4 · 2H20) 組成復合化學激發(fā)劑；
[0016] 依次將水、水泥熟料、煤矸石粉末和化學激發(fā)劑倒入攪拌鍋內(nèi)，低速攪拌30秒后 加入標準砂，再高速攪拌60秒得到膠砂料；將膠砂料裝入試模中在振動臺振實得到膠砂 試樣，試樣與模一起在濕氣中養(yǎng)護24小時，然后脫模，脫模后膠砂試樣水平或豎直放在 20 ± 10°C水中養(yǎng)護28天制得產(chǎn)品。
[0017] 優(yōu)選地，所述水泥熟料的比表面積為365m2/kg。
[0018] 優(yōu)選地，所述煤矸石粉末是將煤矸石在700°C下煅燒并用球磨機磨到200目以下， 所述煤矸石中主要礦物為石英（SiO 2)和偏高嶺石（Al2O3 · 2Si02)。
[0019] 優(yōu)選地，所述煤矸石的化學成分（質(zhì)量分數(shù)）如下：55.96 %的SiO2, 21. 07 %的 八1203, 5.76%的？6203，1.01%的]\%0,7.95%的〇&0,0.21%的似 20和2.1%的1(20，以及余量 的雜質(zhì)。
[0020] 優(yōu)選地，以質(zhì)量分數(shù)計，所述原材料中，煤矸石粉末4. 26%、無水硫酸鈉1. 06%、 硅酸鈉1.06%、生石灰1.06%、石膏1.06%、水泥熟料17. 03%、標準砂63. 83 %、水 10. 64% 〇
[0021] 優(yōu)選地，所述低速攪拌速率為140±5r/min，高速攪拌速率為280±10r/min。
[0022] 優(yōu)選地，所述濕氣中的濕度為90 %以上。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用無水硫酸鈉、硅酸鈉、生石灰、石膏四種不同摻量的 化學物質(zhì)復合摻入煤矸石一水泥膠砂試塊中，對煤矸石進行復合激發(fā)，提高了煤矸石活性， 避免了單一的活性激發(fā)方法對煤矸石的活性激發(fā)效果有限，導致其活性較低。另外，提高了 煤矸石在水泥復合體系中的摻量，促進其在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。鑒于廢棄煤矸石的 危害如此之大，開發(fā)利用煤矸石不僅具有重大的環(huán)境意義和較優(yōu)的社會與經(jīng)濟效益，而且 是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略之必需。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明實施例1制備出的煤矸石-水泥復合體系膠砂試塊的斷面圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0026] 實施例1
[0027] 一種以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石-水泥膠砂試塊的方法，包括如下 步驟：
[0028] -、原材料選取
[0029] 煤矸石粉末：將煤矸石在700°C下煅燒并用球磨機磨到200目以下，其化學成分見 下表1。煅燒煤矸石試樣中主要礦物為石英（SiO 2)和偏高嶺石（Al2O3 · 2Si02)。表2可知 煤矸石基本物理檢測指標；
[0030] 表1煤矸石的化學成分（％ )
[0031]
【主權(quán)項】
1. 一種以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石-水泥膠砂試塊的方法，其特征在 于，以質(zhì)量分數(shù)計，按如下比例準備原材料： 水泥熟料12. 77 %?17. 62% 煤砰石粉末4. 26 %?8. 81% 無水硫酸鈉（似2304)0.22%?1.07% 硅酸鈉（似25丨03)0.22%?1.07% 生石灰化&0)0.22%?1.07% 石膏化&504.21120)0.22%?1.07% 標準砂63. 83 %?66. 08% 水 10. 64%?11. 01% 其中無水硫酸鈉（Na2S04)、硅酸鈉（Na2Si0 3)、生石灰（CaO)和石膏（CaS04 ? 2H20)組成 復合化學激發(fā)劑； 依次將水、水泥熟料、煤矸石粉末和復合化學激發(fā)劑倒入攪拌鍋內(nèi)，低速攪拌30秒 后加入標準砂，再高速攪拌60秒得到膠砂料；將膠砂料裝入試模中在振動臺振實得到膠 砂試樣，試樣與模一起在濕氣中養(yǎng)護24小時，然后脫模，脫模后膠砂試樣水平或豎直放在 20 ± 10°C水中養(yǎng)護28天制得產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石-水泥膠砂試塊的 方法，其特征在于，所述水泥熟料的比表面積為365m 2/kg。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石_水泥膠砂試塊 的方法，其特征在于，所述煤矸石粉末是將煤矸石在700°C下煅燒并用球磨機磨到200目以 下，所述煤矸石中主要礦物為石英（Si0 2)和偏高嶺石（A1203 ? 2Si02)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石_水泥膠砂試塊 的方法，其特征在于，所述煤矸石的化學成分（質(zhì)量分數(shù)）如下：55. 96%的Si02,21. 07%的 八1203, 5.76%的？6203，1.01%的]\%0,7.95%的〇&0,0.21%的似 20和2.1%的1(20，以及余量 的雜質(zhì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石-水泥膠砂試 塊的方法，其特征在于，以質(zhì)量分數(shù)計，所述原材料中，煤矸石粉末4. 26%、無水硫酸鈉 1. 06%、硅酸鈉1. 06%、生石灰1. 06%、石膏1. 06%、水泥熟料17. 03%、標準砂63. 83%、水 10. 64%〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石-水泥膠砂試塊的 方法，其特征在于，所述低速攪拌速率為140 ± 5r/min，高速攪拌速率為280 ± 10r/min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石-水泥膠砂試塊的 方法，所述濕氣中的濕度為90 %以上。
【專利摘要】一種以復合化學激發(fā)煤矸石為原料制備煤矸石-水泥膠砂試塊的方法，以質(zhì)量分數(shù)計，原材料為水泥熟料、煤矸石粉末、無水硫酸鈉、硅酸鈉、生石灰、石膏、標準砂和水，將水、水泥熟料、煤矸石粉末和化學激發(fā)劑倒入攪拌鍋內(nèi)，低速攪拌后加入標準砂，再高速攪拌得到膠砂料；將膠砂料裝入試模中在振動臺振實得到膠砂試樣，試樣與模一起在濕氣中養(yǎng)護24小時，然后脫模，脫模后膠砂試樣水平或豎直放在水中養(yǎng)護28天制得產(chǎn)品，本發(fā)明對煤矸石進行復合激發(fā)，提高了煤矸石活性，同時，提高了煤矸石在水泥復合體系中的摻量，促進其在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。
【IPC分類】C04B18-12, C04B28-04, C04B22-14
【公開號】CN104529332
【申請?zhí)枴緾N201410777293
【發(fā)明人】陳暢, 王宇斌, 李國新, 何娟, 張威, 南文勝
【申請人】西安建筑科技大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月15日