[发明专利]利用固硫灰渣和煤矸石制备的缓凝水泥及该水泥的制备方法

说明书

本发明提供了一种利用固硫灰渣和煤矸石制备的缓凝水泥及该水泥的制备方法，该水泥包括按重量计的以下原料：固硫灰渣15%～25%，熟料25%～30%，煤矸石15%～25%，矿渣20%～45%，还包括助磨剂，助磨剂加入量不大于前述物料总质量的0.5%。本发明通过调节固硫灰渣、煤矸石、熟料、矿渣的配合比例，制备出强度高，缓凝效果明显，标准稠度用水量正常，性能稳定的缓凝水泥。该水泥的制备能有效消纳固硫灰渣煤矸石类废弃物，既提高了固体废弃物的综合利用，又缓解环境的压力，符合绿色环保理念。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及循环流化床锅炉产生固体废弃物的和煤矸石的综合再利用，具体是利用该废弃物固硫灰渣与煤矸石及其他原料混合制备缓凝水泥及该水泥的制备方法。

背景技术

固硫灰渣是指循环流化床锅炉中含硫煤与石灰石等固硫剂在900℃左右燃烧固硫产生的由烟道气体经除尘收集的粉末与锅炉收集得到的底渣，2013年的产量就已经达到8000万吨，没有得到充分的利用，固硫灰渣作为缓凝剂的研究和应用较少。

煤矸石是煤层中炭质页岩经自然或煅烧的产物，主要产生于煤矿生产过程中的废渣，包括岩石巷道掘进时产生的掘进矸石，采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里采出来的矸石，以及洗煤厂生产过程中排出的洗矸石，我国煤炭系统多年来积存下来的煤矸石达10亿吨以上，现在每年还要排放出近1亿吨，其中洗矸约1500多万吨，对环境造成巨大的压力。

目前，水泥混凝土缓凝剂主要有无机缓凝剂和有机缓凝剂，其中无机缓凝剂主要有（1）磷酸盐、偏磷酸盐类混凝土缓凝剂；（2）硼砂（Na₂B4O₇・10H₂O）；（3）氟硅酸钠（Na₂SiF₆）；有机缓凝剂主要有（1）羟基羧酸、氨基羧酸及其盐；（2）多元醇及其衍生物；（3）糖类。以上种类缓凝剂对于固体废弃物的消纳作用有限，未能缓解固体废弃物排放对环境的压力。

发明内容

本发明提供一种利用固硫灰渣和煤矸石制备的缓凝水泥及该水泥的制备方法，将固硫灰渣与熟料、煤矸石和矿渣按照一定比例混合后粉磨，制备缓凝水泥，能达到良好的缓凝效果，且28天抗压强度均高于38MPa。

本发明的技术方案是，一种利用固硫灰渣和煤矸石制备的缓凝水泥，包括按重量计的以下原料：固硫灰渣15%～25%，熟料25%～30%，煤矸石15%～25%，矿渣20%～45%，还包括粉体水泥助磨剂，助磨剂加入量≤前述物料总质量的0.5%。

进一步地，所述固硫灰渣中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO和MgO总含量在90%以上.

进一步地，固硫灰渣包括固硫渣、固硫渣或两者混合物。优选固硫灰为75%±5%，固硫渣为25%±5%。

进一步地，所述熟料主要成分是SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO，其中硅酸钙矿物（CaO·SiO₂）含量≥66%，CaO和SiO₂质量比≥2.0，f-CaO≤1.5%，MgO≤5%，烧失量≤1.5%，不溶物≤3%，SO₃≤1.5%，试验方法和检验规则符合GB/T 21372-2008《硅酸盐水泥熟料》。

进一步地，煤矸石为原矿矸、洗矸石或两者混合物，其主要成分是Al₂O₃、SiO₂占85%以上，Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃含量＜15%。