[发明专利]一种煤矸石泡沫混凝土的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种未煅烧大颗粒煤矸石泡沫混凝土的制备方法，该煤矸石泡沫混凝土主要用于煤矿采空区的充填。

背景技术

为了防止煤矿采空区发生自然灾害，必须对煤矿采空区进行充填。在我国，现代充填采矿法以胶结充填为主，对于一些井下温度较高的煤矿，随着大量充填料浆进入采空区，矿山膏体胶结充填可以降低井下温度。而对于那些采空区有自然发火倾向的煤矿，料浆充入采空区后，使得采空区冒落矸石固结成整体，隔绝了空气，避免了采空区自然发火。采用胶结充填很好的解决了井下环境污染问题，降低了充填采矿费用，提高充填采矿效率，提升了安全采矿水平。膏体胶结充填工艺复杂，相比较而言，泡沫混凝土制备工艺简单，流动性好，易于泵送，井下不需脱水，是一种新型的充填材料。泡沫混凝土密度小，充填单位体积所需的原材料少，对输送管道的磨损小，还能降低输送能耗；流动性能好，可以自流平，填充到采空区的每一个角落。泡沫混凝土的密度可以通过加入泡沫的量来调整，能多层次满足的矿山充填对充填材料强度的要求。

煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物，我国历年来积存煤矸石约40亿吨，每年仍然继续排放1-1.2亿吨，大量煤矸石的堆存不仅侵占大量的良田，还阻塞河道、污染空气，对环境造成了极大的危害，加大煤矸石的综合利用迫在眉睫。以煤矸石为原料，制备用于煤矿采空区充填用的具有轻质、高强和隔热性良好的泡沫混凝土，可以降低生产成本，符合国家目前大力倡导的利废、节能、减排政策，对实现社会的可持续发展和环境保护都具有十分重要的意义。

现有技术的文献中关于煤矸石泡沫混凝土的制备主要是用在保温和建筑材料方面，且制备过程中煤矸石都需要经过煅烧活化。本发明主要是使用未煅烧活化的大颗粒煤矸石，制备煤矿采空区充填用煤矸石泡沫混凝土。文献中制备煤矸石泡沫混凝土的介绍主要有：

期刊《新型建筑材料》2008年第1期15卷第16至第19页公开了一篇俞心刚撰写的煤矸石活化制备泡沫混凝土保温材料的研究文章。研究表明，重庆中梁山煤矿煤矸石的热活化最佳煅烧温度为750℃；水料比对干表观密度有很大影响；随泡沫剂用量的增加，煤矸石泡沫混凝土流动度下降，干表观密度降低，抗压强度显著下降；煅烧煤矸石的研磨时间对煤矸石泡沫混凝土的干表观密度和抗压强度影响很大。

期刊《混凝土》2013年第6期38卷第132页至第135页公开了一篇揣丹撰写的煤矸石泡沫混凝土的试验研究文章。试验结果表明：采用煅烧的煤矸石为主要原料，制备了一种新型的泡沫混凝土。在煤矸石泡沫混凝土强度试验的基础上，通过正交试验的方法，研究了不同水泥与煤矸石比例、水料比、减水剂占胶凝材料比例等因素对掺泡沫前料浆流动度的影响，取最佳用量的一组，分别设计低、中、高3个表观密度等级，进行掺泡试验，结果发现这种混凝土在泡沫量很大的前提下仍然有比较理想的使用强度，可以用来生产不同需求的混凝土制品。

期刊《福建建材》2013年第10期13卷第3页至第5页公开了一篇梁东锋撰写的自燃煤矸石泡沫混凝土的研究与性能实验的研究文章。结果表明通过对混凝土抗压强度和抗折强度的测定，确定了自然煤矸石活性激发的最佳温度条件，研究了煤矸石、石灰、水胶比和发泡剂对自然煤矸石泡沫混凝土综合性能的影响规律，确定了泡沫混凝土各组分的最佳掺量。

以上研究表明，煤矸石经过高温煅烧后，制备符合条件的煤矸石泡沫混凝土是可行的，但上述现有技术中至少存在以下问题：

(1)工艺流程复杂，在制备煤矸石泡沫混凝土之前，要对煤矸石煅烧。

(2)工艺条件苛刻，煤矸石的活化煅烧需要在高温条件下，一般在750℃左右，消耗大量的能量。

(3)煅烧过程中，产生大量的有害气体，对环境造成污染。

(4)制备过程中水泥的用量大，水泥与煤矸石的重量比为50∶50，生产成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效、节能、环境友好型的煤矿采空区充填用煤矸石泡沫混凝土的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的煤矸石泡沫混凝土的制备方法，包括步骤：

A、称取1重量份的KD-1发泡剂和10～30重量份的水，混合均匀后在高速分散机中发泡3～5min，制备出泡沫备用，其中高速分散机转速为2000～3000rad/min；

B、称取20重量份的PO425水泥、55～65重量份的颗粒大小为0.5～6mm的煤矸石、15～20重量份的水和按水泥重量3～5％的外加早强剂，然后在搅拌机中搅拌均匀制备出混凝土浆体；