[发明专利]一种基于盐化工固废物、建筑垃圾的绿色膨胀胶凝材料及制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及盐化工废物、建筑垃圾的资源化利用以及矿用充填胶结材料领域，尤其涉及一种基于工业废弃物的绿色膨胀胶结材料。

背景技术

盐化工企业产生的固废物如盐泥、电石渣、芒硝等材料再利用工艺复杂，经济效益差，造成了盐化工固废料的大量堆积、闲置。固废物的堆放闲置一方面占有大量土地资源，另一方面严重污染土壤、水体和大气等，破坏当地的生态环境。因此，如何实现盐泥、电石渣和芒硝等固废物的循环再利用是盐化工企业急需解决的问题。

同时，随着我国城市化进程的不断加快，城市中建筑垃圾的产生和排出数量也在快速增长。据不完全统计，我国建筑垃圾约占垃圾总量的30%~40%，目前，我国建筑垃圾的再生利用还处于起步阶段，绝大多数建筑废弃物未经任何处理，便被运往建筑垃圾填埋场或者郊外，露天堆放或填埋。建筑垃圾填埋不仅占用大量土地资源，阻断土壤生物链，而且严重破坏土地资源的质量；同时清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题也造成严重的环境污染。因此，实现建筑垃圾的再生利用是缓解环境压力和建设节约型社会的迫切需求。

“三下”压煤和地表沉陷是制约我国煤炭行业可持续发展的两大瓶颈。一方面，我国主要产煤省多地处平原，村庄密集，村庄压煤比重大，建下压煤问题尤其突出，其建下压煤量占现有煤炭储量比例巨大，已成为制约我国煤炭企业发展的关键因素。另一方面，煤矿开采易造成地表沉陷、建筑物破坏、地下水与土地资源减少，生态环境恶化等一系列问题。为解决上述问题，国内外逐渐形成了充填法开采、条带法开采、房柱式开采、离层区注浆、联合开采、协调开采等一系列针对性的采煤方法。其中，充填法开采依靠其回采率高，地表沉降弱等特点被广泛应用。目前充填开采常用的充填材料有尾砂胶结充填、块石胶结充填、煤矸石/粉煤灰胶结充填、膏体/似膏体充填、高水速凝材料等。

充填技术的核心是充填胶结料，其是影响采空区充填效果的关键因素。目前常用的胶结料为水泥、粉煤灰胶固料、凝石等。这些胶结料具有遇水固结硬化的特点，形成一定强度的固结体，从而有效控制地表沉降。但这些胶凝剂仍然也存在一些缺陷：如水泥要求的水灰比较小，灰砂比较高，这就造成充填浆体的流动性差、运行成本高；粉煤灰胶结料、凝石等制备的充填浆料固化后易收缩（20-30%），接顶性差，难以控制地表沉陷；高水速凝材料成本高，原材料来源紧缺等。由此可见，现有的充填胶结料均存在不同程度的缺陷。因此，为实现煤矿绿色开采，本行业内迫切需要研发一种新型充填胶凝材料。

发明内容

为了实现盐化工固废物（电石渣、盐泥、芒硝）、建筑垃圾（碎石、碎砖、混凝土块）的资源化再利用，解决现有矿用充填材料的结顶性差、生产成本高等问题，本发明创造性的提出了一种基于盐化工固废物、建筑垃圾的绿色膨胀胶凝材料，该绿色膨胀胶凝材料具有良好的膨胀性、流动性、固结性和早强性，能够主动接顶，有效控制地表沉陷，在实现盐化工固废物（电石渣、盐泥、芒硝）以及建筑垃圾（碎石、碎砖、混凝土块）等资源化利用的同时，克服现有技术中矿用充填材料的结顶性差、生产成本高等技术问题，具有较高的经济效益和社会意义。

本发明采取的技术方案是：

一种基于盐化工固废物、建筑垃圾的绿色膨胀胶凝材料，其特点在于所述的绿色膨胀胶凝材料组分组成包括盐化工废物（盐泥、电石渣、芒硝中的至少一种）0.5-9份、建筑垃圾（碎石、碎砖、混凝土块中的至少一种）10-50份、石膏5-20份，水渣10-40份，钢渣0-5份，可溶性钙盐0.5-2份、膨胀剂0-0.5份，减水剂0.01-0.8份。

以上所述的盐化工废物固废物（盐泥、电石渣、芒硝中的至少一种）需要烘干，含水量要小于1%。

以上所述的石膏为火电厂烟气脱硫石膏、二水石膏、氟石膏中的至少一种。

以上所述的水渣为熔融状态的高炉渣置于水中急速冷却而形成的物质，其细度要求为400-450m²/kg。

以上所述钢渣细度为350-450m²/kg。

以上所述的可溶性钙盐为乙酸钙、甲酸钙或氯化钙中的一种或几种。

以上所述的膨胀剂为铝粉。

以上所述的减水剂为木质素磺酸钙、多环芳香族磺酸盐甲醛缩合物、萘系高效减水剂中的一种或几种。