一种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方 法。
【背景技术】
[0002] 随着世界经济高速迅猛的发展，各行各业对能源的需求越来越大，而煤炭作为目 前世界上储量巨大的固体燃料，一直以来都受到人们的青睐，成为日常生活和生产不可或 缺的供能物质。但是，随着煤炭的大量开采，以煤矸石为代表的固体废弃物被源源不断地 开采出来，由于其碳含量较低，同时含有大量的粘土类矿物，不易做供能物质。因此，被大量 任意堆放，一方面不仅占用了大量的土地和农田，另一方面大量堆积的煤矸石，往往发生自 燃，产生有毒气体和大量粉尘，这些物质溶于大气和土壤中，对附近生态环境造成了严重的 污染。
[0003] 随着国家"节能减排"方针的大力推行，如何治理和综合利用煤矸石，正越来越得 到人们的重视，国内的众多学者对煤矸石的研宄也越来越多。中国专利200310108987. 0公 开了煤矸石工业废渣用激发剂及其制备方法；中国专利201110341913. 6公开了一种利用 煤矸石制备构件用活性粉末混凝土。由于煤矸石中含有大量的粘土类矿物，煅烧后具有一 定活性，可以用作掺和料。通过激发煤矸石的活性并将其用作掺和料，是处理这种废弃物的 一种有效途径。虽然化学激发剂的种类和掺量研宄比较深入，但单一的活性激发方法对煤 矸石的活性激发效果有限，导致其活性较低，无法在工业生产中应用，而且对于复掺化学激 发剂对煤矸石-水泥体系的影响研宄很少。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种以复合化学激发煤矸 石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法，以不同掺量和不同类型激发剂对煤矸石胶凝 活性的作用，利用低温煅烧的活化固体废弃物煤矸石代替部分水泥，制备煤矸石-水泥胶 砂试块，解决了水泥胶砂试块生产成本高，以及堆积的煤矸石占用我国大量的土地资源，对 周围环境造成极大的污染，严重影响和危害了人们的生活和健康等问题，为拓宽煤矸石原 材料的应用领域具有实用价值。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] -种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法，以质量分 数计，按如下比例准备原材料：
[0007] 水泥熟料 12. 77%?17. 62%
[0008] 煤矸石粉末4. 26 %?8. 81%
[0009] 无水硫酸钠（Na2SO4) 0· 22 % ?1. 07%
[0010] 硅酸钠（Na2SiO3) 0· 22 % ?1. 07%
[0011] 生石灰（CaO) 0· 22%?I. 07%
[0012] 石膏（〇&504.2!120) 0.22%?1.07%
[0013] 标准砂 63. 83 % ?66. 08%
[0014] 水 10. 64%?11. 01%
[0015] 其中无水硫酸钠（Na2SO4)、硅酸钠（Na2SiO3)、氧化钙（CaO)和石膏（CaSO 4 · 2H20) 组成复合化学激发剂；
[0016] 依次将水、水泥熟料、煤矸石粉末和化学激发剂倒入搅拌锅内，低速搅拌30秒后 加入标准砂，再高速搅拌60秒得到胶砂料；将胶砂料装入试模中在振动台振实得到胶砂 试样，试样与模一起在湿气中养护24小时，然后脱模，脱模后胶砂试样水平或竖直放在 20 ± 10°C水中养护28天制得产品。
[0017] 优选地，所述水泥熟料的比表面积为365m2/kg。
[0018] 优选地，所述煤矸石粉末是将煤矸石在700°C下煅烧并用球磨机磨到200目以下， 所述煤矸石中主要矿物为石英（SiO 2)和偏高岭石（Al2O3 · 2Si02)。
[0019] 优选地，所述煤矸石的化学成分（质量分数）如下：55.96 %的SiO2, 21. 07 %的 八1203, 5.76%的？6203，1.01%的]\%0,7.95%的〇&0,0.21%的似 20和2.1%的1(20，以及余量 的杂质。
[0020] 优选地，以质量分数计，所述原材料中，煤矸石粉末4. 26%、无水硫酸钠1. 06%、 硅酸钠1.06%、生石灰1.06%、石膏1.06%、水泥熟料17. 03%、标准砂63. 83 %、水 10. 64% 〇
[0021] 优选地，所述低速搅拌速率为140±5r/min，高速搅拌速率为280±10r/min。
[0022] 优选地，所述湿气中的湿度为90 %以上。
[0023] 与现有技术相比，本发明采用无水硫酸钠、硅酸钠、生石灰、石膏四种不同掺量的 化学物质复合掺入煤矸石一水泥胶砂试块中，对煤矸石进行复合激发，提高了煤矸石活性， 避免了单一的活性激发方法对煤矸石的活性激发效果有限，导致其活性较低。另外，提高了 煤矸石在水泥复合体系中的掺量，促进其在工业生产中得到广泛应用。鉴于废弃煤矸石的 危害如此之大，开发利用煤矸石不仅具有重大的环境意义和较优的社会与经济效益，而且 是实施可持续发展战略之必需。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明实施例1制备出的煤矸石-水泥复合体系胶砂试块的断面图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0026] 实施例1
[0027] 一种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法，包括如下 步骤：
[0028] -、原材料选取
[0029] 煤矸石粉末：将煤矸石在700°C下煅烧并用球磨机磨到200目以下，其化学成分见 下表1。煅烧煤矸石试样中主要矿物为石英（SiO 2)和偏高岭石（Al2O3 · 2Si02)。表2可知 煤矸石基本物理检测指标；
[0030] 表1煤矸石的化学成分（％ )
[0031]
【主权项】
1. 一种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法，其特征在 于，以质量分数计，按如下比例准备原材料： 水泥熟料12. 77 %?17. 62% 煤砰石粉末4. 26 %?8. 81% 无水硫酸钠（似2304)0.22%?1.07% 硅酸钠（似25丨03)0.22%?1.07% 生石灰化&0)0.22%?1.07% 石膏化&504.21120)0.22%?1.07% 标准砂63. 83 %?66. 08% 水 10. 64%?11. 01% 其中无水硫酸钠（Na2S04)、硅酸钠（Na2Si0 3)、生石灰（CaO)和石膏（CaS04 ? 2H20)组成 复合化学激发剂； 依次将水、水泥熟料、煤矸石粉末和复合化学激发剂倒入搅拌锅内，低速搅拌30秒 后加入标准砂，再高速搅拌60秒得到胶砂料；将胶砂料装入试模中在振动台振实得到胶 砂试样，试样与模一起在湿气中养护24小时，然后脱模，脱模后胶砂试样水平或竖直放在 20 ± 10°C水中养护28天制得产品。
2. 根据权利要求1所述的以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的 方法，其特征在于，所述水泥熟料的比表面积为365m 2/kg。
3. 根据权利要求1所述的以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石_水泥胶砂试块 的方法，其特征在于，所述煤矸石粉末是将煤矸石在700°C下煅烧并用球磨机磨到200目以 下，所述煤矸石中主要矿物为石英（Si0 2)和偏高岭石（A1203 ? 2Si02)。
4. 根据权利要求1所述的以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石_水泥胶砂试块 的方法，其特征在于，所述煤矸石的化学成分（质量分数）如下：55. 96%的Si02,21. 07%的 八1203, 5.76%的？6203，1.01%的]\%0,7.95%的〇&0,0.21%的似 20和2.1%的1(20，以及余量 的杂质。
5. 根据权利要求1所述的以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试 块的方法，其特征在于，以质量分数计，所述原材料中，煤矸石粉末4. 26%、无水硫酸钠 1. 06%、硅酸钠1. 06%、生石灰1. 06%、石膏1. 06%、水泥熟料17. 03%、标准砂63. 83%、水 10. 64%〇
6. 根据权利要求1所述的以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的 方法，其特征在于，所述低速搅拌速率为140 ± 5r/min，高速搅拌速率为280 ± 10r/min。
7. 根据权利要求1所述的以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的 方法，所述湿气中的湿度为90 %以上。
【专利摘要】一种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法，以质量分数计，原材料为水泥熟料、煤矸石粉末、无水硫酸钠、硅酸钠、生石灰、石膏、标准砂和水，将水、水泥熟料、煤矸石粉末和化学激发剂倒入搅拌锅内，低速搅拌后加入标准砂，再高速搅拌得到胶砂料；将胶砂料装入试模中在振动台振实得到胶砂试样，试样与模一起在湿气中养护24小时，然后脱模，脱模后胶砂试样水平或竖直放在水中养护28天制得产品，本发明对煤矸石进行复合激发，提高了煤矸石活性，同时，提高了煤矸石在水泥复合体系中的掺量，促进其在工业生产中得到广泛应用。
【IPC分类】C04B18-12, C04B28-04, C04B22-14
【公开号】CN104529332
【申请号】CN201410777293
【发明人】陈畅, 王宇斌, 李国新, 何娟, 张威, 南文胜
【申请人】西安建筑科技大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月15日