[发明专利]用电石渣、钢渣和煤矸石制造可控性低强度材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用电石渣、钢渣和煤矸石制造可控性低强度材料的方法，该可控性低强度材料的抗压强度可以控制在0.3～2.4MPa，可替代传统的水泥基低强度回填材料。属环境工程废弃物利用技术领域。

背景技术

煤矸石是开采的煤炭经过筛选，分离得到的废弃物。我国的煤矸石约占煤炭产量的15％左右，目前我国煤矸石的总积存量己达30亿吨以上，形成矸石山1000多座，占地20多万亩，而且每年还以约1亿吨的速度递增，新增占地6000多亩，其组成见表1。

表1煤矸石化学成分(质量分数/％)

钢渣是炼钢过程中产生的废渣，钢渣的排放量约为粗钢产量的15％～20％，全国钢渣累计积存量超过5亿吨。

钢渣除了包括转炉渣、平炉前期渣、平炉精炼渣、平炉后期渣、电炉氧化渣和电炉还原渣，还包括铬渣以及电炉炉渣，表2、3、4分别是铬渣、电炉炉渣和钢渣的组成。

表2铬渣基本组成(质量分数/％)

表3电炉炉渣基本组成(质量分数/％)

表4钢渣的各种化学组成(质量分数/％)

在上世纪70年代初，美国的钢渣就己实现了利用的专业化和市场化，达到排用平衡，历史上堆积的钢渣已经基本消除。2001年美国钢渣产量665万吨，其中37％用于路基工程，22％用于工程回填料，22％用于沥青混凝土集料，利用率达到71％以上。1999年日本钢铁环境公报统计结果显示，1998年日本钢渣产量1288万吨，其中22％用于路基工程，41％用于土木建筑工程，19％用于回炉烧结料，8％用于深加工原材料，9％用于水泥原材料，1％用于肥料，4％用于回填料，利用率接近100％。以上国外钢渣综合利用情况表明，工业发达国家钢渣总体利用率相对较高。我国钢渣总体利用率仍然不高，主要用于工程回填料、农肥、筑路等方面，资源流失现象比较严重。2009年中国钢渣达到7950万吨，但利用率只有22％，到2009年堆积已达到8亿多吨。

电石渣是电石与水反应生成乙炔气体的过程中产生的工业废弃物，含有大量的氧化钙和少量的硅、铁、铝、钙、镁及碳渣，其溶液中一般还含有硫化物、磷化物、镁、乙炔等其它杂质，其主要成份是：Ca(OH)₂。目前，电石法PVC占我国产量的60％，按每生产1吨PVC产生1.59吨电石泥废渣计算，我国每年产生的电石渣总量达到1000万吨左右，它的处置一直令生产厂头痛。

可控低强度材料(CLSM)是一种替代传统的水泥基低强度回填材料，其28d无侧限抗压强度不超过8.3MPa，在实际应用中，一般要求CLSM材料28d无侧限抗压强度不超过2.1MPa。当CLSM材料28d无侧限抗压强度在0.3MPa～1.1MPa时，有利于将来开挖，不需要动用大型的机械设备，小型开挖机械即可，当强度小于0.3MPa时，人工即可开挖，节约能源，降低工程成本。从成分上看，电石渣、钢渣、煤矸石在高温条件下具有生成硅酸盐的能力，具有制备CLSM的潜力，且煤矸石中所含的碳可以为高温条件的创造节省能源。使用钢渣、电石渣、煤矸石制备CLSM材料，既可以处理废渣，减少污染物，又可以创造可用材料，可谓一举两得。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电石渣、钢渣、煤矸石制备可控低强度材料(CLSM)的方法。用该方法得到的CLSM能够实现电石渣、钢渣、煤矸石的有效利用，减少污染物，又可以制造可用材料。

为达到上述目的，本发明结合电石渣、钢渣、煤矸石的特性，针对可控低强度材料(CLSM)的应用范围，找到以氯化钙作为激发剂的配比，并在1000～1200℃条件下将电石渣、钢渣、煤矸石混合煅烧2～5h，为可控低强度材料(CLSM)的生产提供了新的工艺。具体步骤如下：

先将电石渣、钢渣、煤矸石分别进行粉磨，过50目的筛孔，再按质量比量取电石渣：钢渣：煤矸石＝3～9:1～7:1～3，再量取氯化钙的质量为电石渣、钢渣和煤矸石三种物质的质量总和的0～16％质量百分比，将它们混合均匀后在1000～1200℃条件下煅烧2～5h，冷却到室温后再次粉磨，过50目的筛孔，即为CLSM。

量取CLSM：水＝1：0.2～0.5质量比，搅拌，混合均匀后替代传统的水泥基低强度回填材料进行回填，该回填材料经过28d无侧限抗压强度为0.3～2.4MPa，有利于将来开挖，不需要动用大型的机械设备，小型开挖机械即可开挖。

本发明的有益效果如下：