[发明专利]一种以煤矸石为原料的胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以煤矸石为原料的胶凝材料及其制备方法，按质量份计，该胶凝材料含有以下成分：熟料92～95份、石膏3～7份和减水剂0.5～1.5份；其中，按质量份计，熟料原料包括以下组分：活化煤矸石粉60～75份、生石灰25～40份、激发剂0.5～2份、水70～90份。将煤矸石进行机械‑微波复合活化后，与生石灰均匀混合，通过化学强化、水热合成和低温煅烧法，并用超细水泥磨磨细，制得新型胶凝材料。本发明大量利用堆存的煤矸石，减少煤矸石占用的土地；又能节约自然资源，有效解决水泥原材料开采导致生态环境的恶化；制备方法简单、能耗低、凝结快、强度高、耐蚀性好，该胶凝材料各龄期的强度达到P·F 32.5水泥相应强度要求。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种以煤矸石为原料的胶凝材料及其制备方法。

背景技术

目前，我国有规模较大的煤矸石山约为2600座，占地面积约1.5×10⁸ m²，贮存煤矸石总量超过50亿吨，并且仍以每年1.5亿～2.0亿吨的速度增加。但是，我国对煤矸石的综合利用率仅为64%，主要用于发电燃料、生产建材产品、土地复垦和塌陷回填等，大量的风化煤矸石仍未得到有效利用。大量的风化煤矸石若不加处理，不仅会占用大量土地资源，还会产生扬尘，污染大气，若排入水系会造成河流淤塞，其中有毒的化学物质也会对人体和生物造成危害，甚至还会引发火灾、滑坡等灾害。2015年国家发展和改革委员会等部门联合修订发布《煤矸石综合利用管理办法》，明确煤矸石综合利用以大宗量利用为重点，将煤矸石发电、煤矸石建材及制品等大宗量利用煤矸石作为主攻方向。因此，探索出一条风化煤矸石大宗量、资源化和高附加值利用的途径，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。

发明内容

本发明的目的是提出一种以煤矸石为原料的胶凝材料及其制备方法，该胶凝材料能耗低、凝结快、长期强度高。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种以煤矸石为原料的胶凝材料，按质量份计，该胶凝材料原料含有以下成分：熟料92～95份、石膏3～7份和减水剂0.5～1.5份；其中，按质量份计，熟料原料包括以下组分：活化煤矸石60～75份、生石灰25～40份、激发剂0.5～2份、水70～90份。

作为优选，所述激发剂为碱性氧化物或碱金属盐；所述石膏为天然石膏或磷石膏。

作为优选，所述减水剂为聚羧酸减水剂、木质素磺酸钙、奈系减水剂中的至少一种。

作为优选，熟料通过将熟料原料造粒、蒸汽养护、水热合成、干燥、煅烧后得到。

上述以煤矸石为原料的胶凝材料的制备方法，利用机械-微波复合活化技术，通过化学强化、水热合成和低温煅烧风化煤矸石和石灰的混合料来制备以煤矸石为原料的胶凝材料，包括以下步骤：

第一步：将风化煤矸石粉磨至80μm方孔筛筛余小于5%，然后微波活化（功率1kw~1.5kw，频率2000HZ~3000HZ）3min~8min得到活化煤矸石粉；

第二步：将活化煤矸石粉、生石灰、激发剂、水进行均匀混合，消解3～6h。消解后的原料在造粒机中成球得到生料；

第三步：把生料在95~120℃蒸汽养护箱蒸养8～16h，得到水热合成料，然后把水热合成料送入105℃的烘箱干燥3～5h，获得预烧料；

第四步：将预烧料在700℃~850℃条件下煅烧0.5h~1.5h，然后在快速冷却至室温得到熟料；

第五步：将所述熟料的92～95份与石膏3～7份、减水剂0.5～1.5份混合混匀后，用超细水泥磨磨细至胶凝材料比表面积≥380m²/kg，得到所述的胶凝材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：