[发明专利]一种粉煤灰-煤渣胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种粉煤灰‑煤渣胶凝材料及其制备方法，其中制备方法包括如下步骤：S1.将粉煤灰、煤渣、水泥和缓凝剂混合搅拌均匀，形成混合物；S2.将甲基丙烯酸甲酯、十二烷基苯磺酸钠和水混合，制成水乳液；S3.将S2的水乳液与S1的混合物混合搅拌，制成浆体的粉煤灰‑煤渣胶凝材料。还可以进一步包括S4.将S3的浆体注入模具中，然后振实，静置成型，脱模，之后再密封养护，最后自然放置，得到固化的粉煤灰‑煤渣胶凝材料。本发明将粉煤灰、煤渣制备成高性能的胶凝材料，从而资源化利用大量固体废物粉煤灰和煤渣，绿色环保。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种粉煤灰-煤渣胶凝材料及其制备方法。

背景技术

粉煤灰和煤渣都是火力发电厂燃煤产生的主要固体废渣。粉煤灰被收尘器 收集，而煤渣是从底部排出。我国是消耗煤炭资源大国，2020年煤炭消费量同 比增长0.6％，占能源消费总量的56.8％。现在，煤渣的利用率相对比较低，主 要用于水泥、混凝土等方面，在制砖、路基垫层也少有利用。煤渣如果能充分 利用，可以减缓其堆积弃置，减少占用土地和含硫气体对大气环境的污染，甚 至会自燃起火。但煤渣在水泥混凝土使用方面，还远不如粉煤灰。在美国，粉 煤灰主要用于混凝土相关方面，利用率可达到一半左右，煤渣在各个方面都利 用极少，只有粉煤灰的五分之一。我国也只有一小部分水泥生产企业使用煤渣 作为水泥浆混合原料，煤渣在各种工程中应用的报道也少有。

煤渣，又称炉渣。煤渣主要来源于发电厂、工业和锅炉等燃煤产生。粉煤 灰与煤渣都是燃煤产生的固体废物。现在，炉渣的使用率还普遍偏低，一般应 用于制砖和铺路。一般煤渣的化学成分如下表1所示。其矿物组成主要为：钙 长石、石英、磁铁矿和黄铁矿、大量的含硅玻璃和活性SiO₂。活性Al₂0₃存在潜 在的火山灰活性，可作为水泥矿物掺合料。

表1煤渣主要化学成分

粉煤灰是由燃料燃烧中产出的微小灰粒。粒径一般在1～100μm，又称烟灰。 粉煤灰是煤粉进入高温炉中，在悬浮燃烧条件下经受热面吸热后冷却而形成的。 由于表面张力的作用，飞灰大多数呈球状、表面光滑和微孔较小。一部分因在 熔融状态下互相碰撞而粘连，成为表面粗糙、棱角较多的蜂窝状组合粒子。粉 煤灰化学组成见表2。其与燃煤成分、煤粒粒度、锅炉型式、燃烧情况和收集方 式等有关。

表2粉煤灰主要化学成分

粉煤灰和煤渣作为燃煤主要副产物，可以当做固体废物，也可以当做一种 资源。粉煤灰和煤渣有相似的化学组成和矿相，又有可以互补的性能。探讨研 究粉煤灰和煤渣在胶凝体系中应用和提高胶凝体系的应用十分必要。

绿色胶凝材料技术可以利用大量的工业固体废物，减少对自然资源的开发 和利用。它可以有效地减少和减缓固体废物对环境的污染和安全风险。胶凝材 料技术可以实现产业绿色发展，对生态文明建设将起到促进作用。研究工业固 体废物资源化利用和绿色胶凝材料的发展，也切合国家和地方产业政策。

发明内容

有鉴于此，为解决上述技术问题，本发明的目的在于提出一种粉煤灰-煤渣 胶凝材料及其制备方法，使粉煤灰-煤渣胶凝体系的各方面性能有所改善，并制 得成本低廉，性能优质的胶凝材料，该制得的胶凝材料既充分利用固体废物， 又减少粉煤灰、煤渣堆放和对环境造成的污染。

所采用的技术方案为：

本发明的一种粉煤灰-煤渣胶凝材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1.将粉煤灰、煤渣、水泥和缓凝剂混合搅拌均匀，形成混合物；

S2.将甲基丙烯酸甲酯、十二烷基苯磺酸钠和水混合，制成水乳液；

S3.将S2的水乳液与S1的混合物混合搅拌，制成浆体的粉煤灰-煤渣胶凝 材料。