[发明专利]利用热处理与机械活化的煤矸石制备绿色装饰材料的方法

说明书

本发明涉及煤矸石综合利用技术领域，公开了一种利用热处理与机械活化的煤矸石制备绿色装饰材料的方法，包括步骤一，热处理与机械活化处理煤矸石；步骤二，制备胚料；步骤三，二次加工。本发明具有以下优点和效果：本发明制备得到的绿色装饰材料，最终形成不同于常见胶凝材料的三维立体网状结构的无机聚合物，成型过程具有成型快的特点，同时具有优良的机械性能和耐酸碱、耐火、耐高温等性能，成型材料耐久性优异、抗碳化优异等性能。生产制备过程中绿色环保、节能高效，相比于制备胶凝材料可有效降低碳排放，有利于大幅度降低建筑材料生产端的碳排放，有利于社会整体碳中和目标的尽快达成。

技术领域

本发明涉及煤矸石综合利用技术领域，特别涉及一种利用热处理与机械活化的煤矸石制备绿色装饰材料的方法。

背景技术

煤矸石是一种与煤伴生、材质比较坚硬、含C量非常低、夹杂在煤层当中的黑灰色物质，并且是随煤炭开采、洗选时排出的固体废弃物。在能源工业中，煤矸石废弃物的利用不仅有利于改善环境，而且有利于促进国民经济可持续发展。

煤矸石的主要化学成分为SiO₂含量约为40％-55％、Al₂O₃含量约为15％-40％、Fe₂O₃含量约为2％-10％、CaO含量约为1％-10％，另外，还含有少量的MgO、K₂O、Na₂O及稀有元素，一般烧失量为10％-20％。

目前我国煤矸石综合利用的途径主要有煤矸石发电、制造建筑材料、回收有用矿物、煤矸石生产复合肥料等。但经过多年的实践证明，煤矸石发电对环境有相当的污染，不利于环保。从煤矸石中回收有用矿物时会产生新的污染，在某些地区因回收煤矸石内矿物产生的污染源还属于危废，对环境破坏程度更大，显然是得不偿失。煤矸石生产复合肥时，因煤矸石主体材料内所含元素波动较大，生产工艺复杂，综合成本较高，使用量也较少。制作建筑材料时，因煤矸石内还有部分碳及碳化合物，导致所制备的建筑材料性能不高，应用场景有限，消纳量较低，社会效益不显著。

基于上述现状，目前市场上急需一种能打通全产业链、技术水平较高、综合利用率高、可大规模消纳煤矸石的同时还具备较高附加值的技术应用、可产生较高的经济效益和社会效益的成熟技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用热处理与机械活化的煤矸石制备绿色装饰材料的方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：利用热处理与机械活化的煤矸石制备绿色装饰材料的方法，包括以下步骤，步骤一，热处理与机械活化处理煤矸石，得到煤矸石粉；步骤二，制备胚料，按煤矸石粉：碱金属氢氧化物：碱金属硅酸盐＝100:2-12:6-18:25-60的比例混合后得到胚料；步骤三，二次加工，用胚料进行二次加工，制备得到绿色装饰材料。

通过采用上述技术方案，本发明采用热处理与机械活化后的煤矸石粉为原材料,通过碱金属氢氧化物或碱金属硅酸盐对煤矸石中硅铝氧化物进行解链，并且在碱性环境下实现解链后硅铝氧化物的缩聚，最终制备出具有较高性能的地聚物材料，并将地聚物材料进行二次加工，加工成高性能、用于装饰装修的绿色装饰材料。

本发明的进一步设置为：步骤一中，热处理过程为：取煤矸石破碎成煤矸石颗粒，与燃料混合后燃烧，并通入高压空气吹起煤矸石颗粒，形成高温蓄热池，高温蓄热池内温度维持在600-900℃，处理4-6h后，迅速冷却至室温+50℃至室温+60℃之间；机械活化处理过程为：取热处理后的煤矸石材料，加入三乙醇胺后粉磨至比表面积为350-550m²/kg，三乙醇胺的添加量为煤矸石质量的0.3-0.5％。