[发明专利]一种利用造气渣-矿渣为原料制备固化剂的方法

说明书

本发明涉及一种利用造气渣‑矿渣为原料制备固化剂的方法，具体为：1）将造气渣、电石渣和硼砂粉磨至400m²/kg～450m²/kg，再加水混合均匀制成混合料，将混合料在40℃～60℃活化1h～3h；2）将活化后的混合料干燥后，与干燥的矿渣、改性石膏、多晶硅废渣等物料混合后粉磨，得到固化剂。本发明根据不同材料的特性，进行多种材料协同作用制备较高强度的固化剂，能够代替进行地下矿井充填、城市垃圾固化的方面的应用。本方法工艺简单、能耗低，具有原料来源广、废渣掺量高、生产成本低的特点，对固体废物的资源化利用和环境保护具有积极的社会效益和经济效益。

技术领域

本发明涉及一种固化剂的制备方法，特别是一种利用造气渣-矿渣为原料制备固化剂的方法。

背景技术

近年来，随着国家对水泥行业产能的结构调整和限产政策的实施，导致水泥产品价格持续走高。2019年，32.5#水泥达到400元/吨，42.5#水泥更是超过500元/吨。水泥价格的上涨直接提高了相关应用企业的生产成本，造成了一定的生产和经营困难，对地下矿井回填、污泥固化等低附加值领域企业的影响更大。

造气渣是化工企业特别是化肥厂在生产过程中，将25%的石灰粉和75%的无烟煤粉混合成球，在造气炉中（850℃～950℃）燃烧造气（制水煤气）后产生的大量废渣；其中含有较高的CaO、SiO₂、Al₂O₃等成分，由于经过高温过程具有一定的潜在活性。造气渣随意堆放，不仅大量占用土地，而且对生态环境造成潜在的污染，因此将造气渣进行资源化再利用，变废为宝，既满足经济建设的需要，同时也满足环境保护的需要。造气渣中游离钙含量较高，在直接制备建筑材料时材料的强度较低，甚至会因游离氧化钙水化膨胀导致建材制品开裂的情况，因此，研究造气渣安全、高效的利用方法非常必要。

本发明对造气渣进行改性，消除其所含游离氧化钙的体积膨胀影响，并激发其潜在活性，制备低强度、低成本的固化剂，代替水泥使用，降低生产成本，开拓造气渣废弃物的资源化利用新途径。

发明内容

针对上述问题，本发明涉及一种低成本固化剂的制备方法，具体为以矿渣、造气渣、改性石膏、多晶硅废渣为主要原料，经过机械研磨、活化处理、以及多种材料的协同作用制备低成本的固化剂。

一种利用造气渣-矿渣为原料制备固化剂的方法，具体步骤如下：

1）将干燥的造气渣、电石渣和硼砂磨至比表面积400m²/kg～450m²/kg，再加水混合均匀制成混合料，混合料在40℃～60℃活化1h～3h；

2）将活化后的混合料干燥后，与干燥的矿渣、改性石膏、熟料、多晶硅废渣等物料混合后粉磨，得到固化剂。

一方面，硼砂是造气废渣中游离氧化钙的消解剂，能够抑制游离氧化钙直接生成氢氧化钙Ca(OH)₂（此反应过程生成物体积会发生膨胀），可以促使游离氧化钙生成水化硅酸钙（此反应过程生成物体积不会发生膨胀），硼砂磨细后效果更好；而游离氧化钙生成氢氧化钙生成物体积会发生膨胀，造成硬化体开裂，影响使用效果。另一方面，硼砂能够促进造气渣、电石渣活化，提高固化剂强度性能。

进一步地，所述固化剂按重量份其干基物料配比为：造气渣20～30份、矿渣40～55份、硼砂0.03～0.08份、电石渣1～5份、改性石膏5～10份、熟料1～5份、多晶硅废渣1～10份。

进一步地，所述造气渣为氮肥工业合成氨中的造气工序产生的造气废渣，其主要化学成分SiO₂含量为28%～40%、Al₂O₃含量为6%～15%、总CaO含量为30%～45%、游离氧化钙含量2%～6%、烧失量10%～22%。

进一步地，所述固化剂的比表面积400m²/kg～550m²/kg。