[发明专利]一种煤矸石包覆改性制备生态骨料的方法

说明书

本发明提供一种煤矸石包覆改性制备生态骨料的方法，采用固废基高活性胶凝材料对煤杆石进行表面包覆、固化。本申请基于固废基的高活性胶凝材料早强快凝快硬的性能特点，对块状煤矸石进行包覆改性制得一种煤矸石生态骨料，以达到和普通石子相当的物理性能，取代石子在各种建材领域的应用市场，实现一种煤矸石大规模资源化利用新途径。步骤简单、操作方便、实用性强。

技术领域

本发明属于新型建筑材料的制备领域，特别涉及一种煤矸石包覆改性制备生态骨料的方法。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和碳以及微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。

煤矸石是我国排放量最大的工业废物，约占我国工业固体废物的四分之一。有关部门的材料显示，全国历年累计堆存的煤矸石约36亿吨，规模较大的矸石山约2600座，占地1.2万公顷。随着我国现代化建设事业的发展和环境保护工作力度的加大、洁净煤技术的发展和采煤机械化水平的提高，煤矸石、煤泥等排放量还要增加。

近几年来，随着煤炭生产的高速增长，每年新增煤矸石8000万吨左右。大量的煤矸石弃置不用，不仅占用大片土地，浪费大量土地资源，煤矸石中的硫化物逸出或浸出还会污染大气、土壤和水体，对人类的生活和健康造成巨大的安全隐患。另外，矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成严重灾害等，比如发生在2005年5月16日的平顶山煤矸石山自燃崩塌事件，造成100米外的18间居民房不同程度受损，房中人员被埋压，8人不幸遇难，6人重伤，在抢险过程中，因突发暴雨导致矸石山再次喷发，又造成现场40多名抢险人员被不同程度烧伤。煤矸石山的大量产生不仅危害生态环境，更对人类的生活和健康构成危害。因此需要加强煤矸石的组分、结构与特性等基础方面的研究，根据煤矸石的特性和实际需要，开发新的利用途径，加快煤矸石的综合利用步伐。煤矸石应用于道路材料，可以实现固体废弃物的无害化、减量化和资源化，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益，有着很好的前景和重要的意义。

目前，我国煤矸石的综合利用率在75％左右，由于其巨大的产生量和堆存量，每年还有大量的煤矸石山亟待处理。我国针对煤矸石的研究有很多，利用煤矸石作为制造建筑材料的原料，不但工艺简单，而且用量大，可以全部利用，是煤矸石利用的主要途径。包括煤矸石制砖，煤矸石改性可以生产矸石砖空心砖，且利用煤矸石制砖不需要燃料，实现了制砖不用黏土、烧砖不用燃料的效果。取得了良好的环境和经济效益，但由于环保问题，目前国家已经禁止烧结砖的生产，煤矸石免烧砖是发展趋势。还有煤矸石制水泥、混凝土。陶瓷等研究和应用，另外目前还有研究煤矸石做吸附剂等。

目前对天然石子的开发利用已经受到限制，从当前国内外石灰石需求情况看，全世界每年需求量约为12亿吨左右，但80％为普通用途。优质石灰因资源少，产量低，市场缺口较大。近几年，亚太地区各国因其国内石灰石资源不足，每年要从中国进口石灰石110万吨左右。据专家预测，对优质石灰石的需求量，国内将以每年30万吨、亚太地区将以每年35万吨的速度增加。

目前石子的价格也是处在一个较高的水平，超过100元/吨。而煤矸石改性之后做骨料可以达到石子相当的性能要求且成本低廉，如果将煤矸石作为一种骨料应用在建筑、建材、道路施工等各种领域。使煤矸石变废为宝，那么不仅可以解决现在石子价格昂贵的问题，还可以解决煤矸石带来的生态污染问题。从而实现对煤矸石的附能再应用，大幅提高煤矸石的综合利用率，开辟出一种煤矸石大规模利用的新途径，更能取代部分石子巨大的需求市场，为企业和社会都能带来良好的经济和环境效益。符合我国建设生态文明，发展绿色循环经济的新要求。