[发明专利]一种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法。

背景技术

随着世界经济高速迅猛的发展，各行各业对能源的需求越来越大，而煤炭作为目前世界上储量巨大的固体燃料，一直以来都受到人们的青睐，成为日常生活和生产不可或缺的供能物质。但是，随着煤炭的大量开采，以煤矸石为代表的固体废弃物被源源不断地开采出来，由于其碳含量较低，同时含有大量的粘土类矿物，不易做供能物质。因此，被大量任意堆放，一方面不仅占用了大量的土地和农田，另一方面大量堆积的煤矸石，往往发生自燃，产生有毒气体和大量粉尘，这些物质溶于大气和土壤中，对附近生态环境造成了严重的污染。

随着国家“节能减排”方针的大力推行，如何治理和综合利用煤矸石，正越来越得到人们的重视，国内的众多学者对煤矸石的研究也越来越多。中国专利200310108987.0公开了煤矸石工业废渣用激发剂及其制备方法；中国专利201110341913.6公开了一种利用煤矸石制备构件用活性粉末混凝土。由于煤矸石中含有大量的粘土类矿物，煅烧后具有一定活性，可以用作掺和料。通过激发煤矸石的活性并将其用作掺和料，是处理这种废弃物的一种有效途径。虽然化学激发剂的种类和掺量研究比较深入，但单一的活性激发方法对煤矸石的活性激发效果有限，导致其活性较低，无法在工业生产中应用，而且对于复掺化学激发剂对煤矸石-水泥体系的影响研究很少。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法，以不同掺量和不同类型激发剂对煤矸石胶凝活性的作用，利用低温煅烧的活化固体废弃物煤矸石代替部分水泥，制备煤矸石-水泥胶砂试块，解决了水泥胶砂试块生产成本高，以及堆积的煤矸石占用我国大量的土地资源，对周围环境造成极大的污染，严重影响和危害了人们的生活和健康等问题，为拓宽煤矸石原材料的应用领域具有实用价值。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法，以质量分数计，按如下比例准备原材料：

水泥熟料 12.77％～17.62％

煤矸石粉末 4.26％～8.81％

无水硫酸钠(Na₂SO₄) 0.22％～1.07％

硅酸钠(Na₂SiO₃) 0.22％～1.07％

生石灰(CaO) 0.22％～1.07％

石膏(CaSO₄·2H₂O) 0.22％～1.07％

标准砂 63.83％～66.08％

水 10.64％～11.01％

其中无水硫酸钠(Na₂SO₄)、硅酸钠(Na₂SiO₃)、氧化钙(CaO)和石膏(CaSO₄·2H₂O)组成复合化学激发剂；

依次将水、水泥熟料、煤矸石粉末和化学激发剂倒入搅拌锅内，低速搅拌30秒后加入标准砂，再高速搅拌60秒得到胶砂料；将胶砂料装入试模中在振动台振实得到胶砂试样，试样与模一起在湿气中养护24小时，然后脱模，脱模后胶砂试样水平或竖直放在20±10℃水中养护28天制得产品。

优选地，所述水泥熟料的比表面积为365m²/kg。

优选地，所述煤矸石粉末是将煤矸石在700℃下煅烧并用球磨机磨到200目以下，所述煤矸石中主要矿物为石英(SiO₂)和偏高岭石(Al₂O₃·2SiO₂)。

优选地，所述煤矸石的化学成分(质量分数)如下：55.96％的SiO₂，21.07％的Al₂O₃，5.76％的Fe₂O₃，1.01％的MgO，7.95％的CaO，0.21％的Na₂O和2.1％的K₂O，以及余量的杂质。

优选地，以质量分数计，所述原材料中，煤矸石粉末4.26％、无水硫酸钠1.06％、硅酸钠1.06％、生石灰1.06％、石膏1.06％、水泥熟料17.03％、标准砂63.83％、水10.64％。