本发明专利技术公开了一种基于盐化工固废物、建筑垃圾的绿色膨胀胶凝材料及其制备方法，所述的绿色膨胀胶凝材料是由包含盐化工废物（盐泥、电石渣、芒硝）、建筑垃圾（碎石、碎砖、混凝土块）、炼钢厂废渣（水渣、钢渣）、火电厂的脱硫石膏、配以膨胀剂、减水剂、可溶性钙盐等组分磨细混匀制成。该材料消化了盐化工企业产生的盐泥、电石渣、芒硝等固废物；同时，将建筑垃圾、脱硫石膏、水渣等固废物资源化利用，是一种绿色环保的胶凝材料；该胶凝材料具有良好的膨胀性、流动性、固结性和早强性，能够主动接顶，有效控制地表沉陷，是一种理想的矿用胶凝材料，特别适合于煤矿或非煤矿山的充填开采。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及盐化工废物、建筑垃圾的资源化利用以及矿用充填胶结材料领域，尤 其涉及一种基于工业废弃物的绿色膨胀胶结材料。
技术介绍
盐化工企业产生的固废物如盐泥、电石渣、芒硝等材料再利用工艺复杂，经济效益 差，造成了盐化工固废料的大量堆积、闲置。固废物的堆放闲置一方面占有大量土地资源， 另一方面严重污染土壤、水体和大气等，破坏当地的生态环境。因此，如何实现盐泥、电石渣 和芒硝等固废物的循环再利用是盐化工企业急需解决的问题。 同时，随着我国城市化进程的不断加快，城市中建筑垃圾的产生和排出数量也在 快速增长。据不完全统计，我国建筑垃圾约占垃圾总量的30°/『40%，目前，我国建筑垃圾的 再生利用还处于起步阶段，绝大多数建筑废弃物未经任何处理，便被运往建筑垃圾填埋场 或者郊外，露天堆放或填埋。建筑垃圾填埋不仅占用大量土地资源，阻断土壤生物链，而且 严重破坏土地资源的质量；同时清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题也造成 严重的环境污染。因此，实现建筑垃圾的再生利用是缓解环境压力和建设节约型社会的迫 切需求。 "三下"压煤和地表沉陷是制约我国煤炭行业可持续发展的两大瓶颈。一方面，我 国主要产煤省多地处平原，村庄密集，村庄压煤比重大，建下压煤问题尤其突出，其建下压 煤量占现有煤炭储量比例巨大，已成为制约我国煤炭企业发展的关键因素。另一方面，煤矿 开采易造成地表沉陷、建筑物破坏、地下水与土地资源减少，生态环境恶化等一系列问题。 为解决上述问题，国内外逐渐形成了充填法开采、条带法开采、房柱式开采、离层区注浆、联 合开采、协调开采等一系列针对性的采煤方法。其中，充填法开采依靠其回采率高，地表沉 降弱等特点被广泛应用。目前充填开采常用的充填材料有尾砂胶结充填、块石胶结充填、煤 矸石/粉煤灰胶结充填、膏体/似膏体充填、高水速凝材料等。 充填技术的核心是充填胶结料，其是影响采空区充填效果的关键因素。目前常用 的胶结料为水泥、粉煤灰胶固料、凝石等。这些胶结料具有遇水固结硬化的特点，形成一定 强度的固结体，从而有效控制地表沉降。但这些胶凝剂仍然也存在一些缺陷：如水泥要求的 水灰比较小，灰砂比较高，这就造成充填浆体的流动性差、运行成本高；粉煤灰胶结料、凝石 等制备的充填浆料固化后易收缩（20-30%)，接顶性差，难以控制地表沉陷；高水速凝材料 成本高，原材料来源紧缺等。由此可见，现有的充填胶结料均存在不同程度的缺陷。因此， 为实现煤矿绿色开采，本行业内迫切需要研发一种新型充填胶凝材料。
技术实现思路
为了实现盐化工固废物（电石渣、盐泥、芒硝)、建筑垃圾(碎石、碎砖、混凝土块）的 资源化再利用，解决现有矿用充填材料的结顶性差、生产成本高等问题，本专利技术创造性的提 出了一种基于盐化工固废物、建筑垃圾的绿色膨胀胶凝材料，该绿色膨胀胶凝材料具有良 好的膨胀性、流动性、固结性和早强性，能够主动接顶，有效控制地表沉陷，在实现盐化工固 废物（电石渣、盐泥、芒硝）以及建筑垃圾(碎石、碎砖、混凝土块）等资源化利用的同时，克服 现有技术中矿用充填材料的结顶性差、生产成本高等技术问题，具有较高的经济效益和社 会意义。 本专利技术采取的技术方案是： 一种基于盐化工固废物、建筑垃圾的绿色膨胀胶凝材料，其特点在于所述的绿色膨胀 胶凝材料组分组成包括盐化工废物(盐泥、电石渣、芒硝中的至少一种）〇. 5-9份、建筑垃圾 (碎石、碎砖、混凝土块中的至少一种）10-50份、石膏5-20份，水渣10-40份，钢渣0-5份， 可溶性钙盐0. 5-2份、膨胀剂0-0. 5份，减水剂0. 01-0. 8份。 以上所述的盐化工废物固废物(盐泥、电石渣、芒硝中的至少一种）需要烘干，含水 量要小于1 %。 以上所述的石膏为火电厂烟气脱硫石膏、二水石膏、氟石膏中的至少一种。 以上所述的水渣为熔融状态的高炉渣置于水中急速冷却而形成的物质，其细度要 求为 400-450m2/kg。 以上所述钢渣细度为350-450m2/kg。 以上所述的可溶性钙盐为乙酸钙、甲酸钙或氯化钙中的一种或几种。 以上所述的膨胀剂为铝粉。 以上所述的减水剂为木质素磺酸钙、多环芳香族磺酸盐甲醛缩合物、萘系高效减 水剂中的一种或几种。 本专利技术所述的基于盐化工固废物、建筑垃圾的绿色膨胀胶凝材料的制备方法为： 将盐化工固废物（电石渣、盐泥、芒硝中至少一种）用烘干机充分烘干，然后将水渣微粉、钢 渣微粉、建筑垃圾(碎石、碎砖、混凝土块中的至少一种)、盐化工固废物（电石渣、盐泥、芒硝 中至少一种)、脱硫石膏、可溶性钙盐、膨胀剂、减水剂原料按照各自的重量份经输送带输送 到球磨机，由球磨机碾磨，磨细、混匀制成绿色膨胀胶凝材料。 本专利技术所述的基于盐化工固废物、建筑垃圾的绿色膨胀胶凝材料在应用时，将绿 色膨胀胶凝材料与水、沙、粉煤灰按质量比为1:2-3:4-5:10-15混匀，制备成矿用充填材料 或筑路材料。 盐泥的主要成分为碳酸|丐、氢氧化镁和泥砂，其可为3Ca0 41203 ?CaS04SCA、CA2 等水化反应生成钙矾石提供必要的钙源；电石渣的主要成分为氧化钙，其可为水泥熟料矿 物水化反应生成钙矾石提供必要的CaO;芒硝的主要成分为十水硫酸钠和硫酸钠，可用作 3Ca0 ?A1203 ?CaS04等水化反应生成钙矾石提供必要的S0 42 ;建筑垃圾(碎石、碎砖、废混凝 土块）的主要成分为二氧化硅、氧化钙、氧化铝、碳酸钙等，这些成分可以促进水渣中活性成 分的水化反应，形成新生水化相，进而提高胶结材料的强度。 水渣或钢渣玻璃体主要是有富硅相和富钙相组成的，随着电石渣(氢氧化钙和氧 化钙)的加入，氢氧化钙与氧化钙溶解产生大量的0H，高浓度的0H有利于克服富钙相的分 解活化能，使富钙相溶解，水渣或钢渣中的富硅相就逐渐暴露于碱性介质中，在碱性作用下 富硅相也逐渐解体；类似的0H也会对A1-0-A1也有同样的作用；这样水渣或钢渣的玻璃体 迅速解体，分解成活性Si02和活性A1 203。在碎石、碎砖(主要成分CaC03)等作用下，CaC03 与水渣或钢渣中活性A1203水化生成大量的水化碳铝酸钙，这是早期的水化产物；同时水渣 或钢渣中的Si02也与Ca (0H)2水化生成C-S-H凝胶，这些水化产物充填与材料的空隙中，是 胶凝材料快速硬化，有一定的强度；随着水化反应的进行，大量的C-S-H凝胶、碳铝酸钙等 水化产物交织在一起，胶结材料的结构越来越密，强度逐渐升高。 以盐泥、电石渣和芒硝等固废料为主料，配以水渣、脱硫石膏、可溶性钙盐、膨胀剂 等可以制备膨胀性较好的胶凝材料。本专利技术针对现有充填胶凝材料的不足，将盐化工、建筑 与采矿3个行业有机结合，创新性的提出基于盐化工固废物、建筑垃圾的绿色膨胀胶凝材 料，且该材料具有膨胀性好、主动接顶；亲泥性好、适应性强；固结性强、早期强度高；输送 性好、充填方便；绿色环保、价格低廉等特点，特别适合于矿山充填开采、或地下空间的充填 堵漏。 该材料的优势主要体现在以下几个方面： (1)绿色环保，价格低廉。 该绿色膨胀胶凝材料的原材料主要为工业固体废弃物(盐化工废物、建筑垃圾、 电厂固废物、钢厂废渣)，实现了废物资源化利用、有效保护了生态环境； 该绿色膨胀胶凝材料中不含水泥或水泥熟料，大本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于盐化工固废物、建筑垃圾的绿色膨胀胶凝材料，其特征在于：所述的绿色膨胀胶凝材料组分组成包括盐化工废物（盐泥、电石渣、芒硝中的至少一种）0.5‑9份、建筑垃圾（碎石、碎砖、混凝土块中的至少一种）10‑50份、石膏5‑20份、水渣10‑40份、钢渣0‑5份、可溶性钙盐0.5‑2份、膨胀剂0‑0.5份、减水剂0.01‑0.8份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡相明，程卫民，李贻久，张宝阳，李高鲁，
申请(专利权)人：胡相明，
类型：发明
国别省市：山东;37
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