[发明专利]一种全利用煤矸石制备水泥的方法

说明书

技术领域

本发明属于固废处理和生态胶凝材料及其应用领域，特别涉及一种全利用煤矸石 制备水泥的方法。

背景技术

煤矸石是指在煤矿建设、煤炭开采和加工过程中排放出的废弃岩石。煤矸石综合 排放量占原煤产量的15％～20％，是目前我国最大的固体废弃物源，占全国工业固体废料 的20％以上。煤矸石是废渣、废气和废水“三废”俱全的污染源，煤矸石作为资源，既是劣质 燃料，又是建材和其他一些工业的原料。可见，开发利用煤矸石具有环保和经济双重意义。

对于煤矸石的综合利用，美国、英国等西方国家的总利用率已达到90%以上，而我 国作为最大煤炭生产和消费国，煤矸石的利用率长期徘徊在10-30%。生产烧结砖瓦是规模 利用煤矸石的有效方法，但由于化学与矿物组成的限制，煤矸石并不能通过此途径实现完 全处理和利用。这严重地制约了煤矸石的利用率。

不能用来制备烧结砖瓦的难处理煤矸石的特征是其矿物组成上包含较高量的蒙 脱石等高含水的粘土矿物、钙镁碳酸盐或硫化物与硫酸盐等。探索难处理煤矸石的增值利 用方法，对彻底处理和消化煤矸石、消除煤矸石对环境的污染，简化煤矸石的处理环节从而 变废为宝具有重要意义。在现在研究基础上，利用难处理煤矸石制备新型水泥材料可一次 性全处理煤矸石，并实现对其的资源化利用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种全利用煤矸石制备 水泥的方法。

本发明的技术方案为：

一种全利用煤矸石制备水泥的方法，包括如下步骤：

（1）在煤矸石中加入含碱金属的盐，以任意方式均匀混合并研磨到200目筛余量≤10%， 然后在氧化环境中于500~1000℃充分加热得富硅物料（这里的充分加热，对时间不需要明 确限定，可以为几分钟或几十分钟的短时间加热，也可以为几小时或几十小时甚至更长时 间的加热，加热时间可以统一概括成20分钟以上）；所述的含碱金属的盐为钾和/或钠的氧 化物、硫化物、氢氧化物、无机酸盐和有机酸盐的一种或两种以上的混合物（氧化物、氢氧化 物等都不属于盐，但是为了方便表达，在此统一概括成含碱金属的盐），或直接采用工业碱， 或直接采用各种工业废碱以进一步降低成本；所述的富硅物料满足如下按质量百分比计的 化学组成：

SiO₂：50~85%，Al₂O₃：10~40%，K₂O+Na₂O：1~13%，其它：0~30%；所述的其它包括FeO、 Fe₂O₃、MgO、CaO、TiO₂和SO₃中的一种或两种以上；

（2）准备与水反应生成Ca(OH)₂的钙碱原料及含CaSO₄的石膏；与水反应生成Ca(OH)₂的 钙碱原料包括生石灰、熟石灰、电石渣和水泥熟料但不局限于此几种；含CaSO₄的石膏包括 天然硬石膏、石膏、半水石膏、煅烧无水石膏及化工石膏但不局限于此几种；

（3）按富硅物料/钙碱原料/石膏=50~95/5~25/0~40的质量比混合均匀，以任意方式研 磨至200目筛余量小于10%的细度即得水泥，质量比中钙碱原料按所含CaO的质量计算，石膏 按所含CaSO₄的质量计算。

进一步地，所述的煤矸石还包括预选，即先剔除煤矸石中以致密块状存在的碳酸 钙镁和硫化物杂质。

进一步地，所述富硅物料还包括天然或人工的火山灰性材料，当富硅物料中的硅 铝含量不满足上述比例时，按需要添加，以改善水泥综合性能。

本发明的有益效果在于：