专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖制造技术

本发明专利技术涉及一种专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖，该免烧砖的制备材料包括90‑97重量份的煤矸石粉、3‑10重量份的水泥、8‑10重量份的水以及0.01‑0.1重量份的土体稳定剂，所述土体稳定剂由100重量份的水，1‑15重量份的表面活性剂，0.1‑10重量份的硼酸或硼酸盐组成。本发明专利技术采用专用的土体稳定剂，采用煤矸石作为免烧砖的主体材料，制备的免烧砖具有很好的抗压强度和耐水性。

【技术实现步骤摘要】
专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖
本专利技术涉及环保领域，具体地，涉及采用专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖。
技术介绍
我国是全球煤炭开采量最大的国家，2015年煤炭产量达37.5亿吨，占全球煤炭产量的47%。煤矸石是煤炭的一种共伴生矿物，产生于煤炭的开采和洗选加工过程。其热值一般低于6.3MJ/kg，含有氧化铝、氧化铁和氧化硅等无机灰分，总含量达到煤矸石总量的60%～95%，因难以利用而成为一种工业固体废弃物。一般地，每生产1吨原煤会产生0.15～0.2吨煤矸石。2012年，我国煤矸石产生量达6.5亿吨，约占全国工业固废产生量的40%。大量煤矸石露天堆放，已形成2600余座煤矸石山，累积堆存量达50多亿吨，占地20余万亩，成为我国积存量和年产量最大、占用堆积场地最多的一种工业废弃物。煤矸石的大量堆放带来了非常严重的社会、环境和经济问题。大量土地的占用，造成耕地、林地等面积的减少；因自燃产生有毒有害气体，有毒有害元素也会随着雨水淋溶和渗滤而污染地下水体和土壤，对生态环境造成严重危害；而且，煤炭企业每年还需要投入大量资金用于解决煤矸石土地的征用、矸石山的污染以及应对山体滑坡和泥石流等自然灾害等问题。作为大宗固体废弃物之一，煤矸石是一种没有充分利用的资源。犹太经典《塔木德》中说：“世界上没有废物，只是放错了地方。”在这个世界上没有无用的东西，任何无用的东西都是可以利用的，都能寻找到它存在的价值和用途。煤的伴生矿一煤矸石也是如此。我国作为全世界第一的产煤大国，具有全世界最大堆存量的煤矸石，对于煤矸石的资源化利用，变废为宝，充分利用其潜在的资源价值可有效保障矿区的土壤、大气、地下水、地表水等环境要素的质量安全，并可改善矿区生态环境，以保证现代煤矿企业的绿色可持续发展。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种采用专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖，所述免烧砖的制备材料包括90-97重量份的煤矸石粉、3-10重量份的水泥、8-10重量份的水以及0.01-0.1重量份的土体稳定剂，所述土体稳定剂由100重量份的水，1-15重量份的表面活性剂，0.1-10重量份的硼酸或硼酸盐组成。所述水泥为425#普通硅酸盐水泥。所述土体稳定剂的pH值被调整至8-11。所述煤矸石粉的粒径不大于2mm。所述表面活性剂选自单硬脂酸甘油酯、二辛基琥珀酸磺酸钠、硬脂酸盐、烷基醚羧酸盐、丁基奈磺酸盐中一种或几种。所述免烧砖的制备材料还包括0.1-1重量份的烷基二酸。所述烷基二酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸中的一种或几种。一种免烧砖的制备方法，包括以下步骤：将煤矸石粉碎至不大于2mm的粒径；将3-10重量份的水泥、8-10重量份的水与90-97重量份的煤矸石在第一混料仓中混合3-15分钟，得到水泥煤矸石混料；将得到的水泥煤矸石混料与0.01-0.1重量份的土体稳定剂在第二混料仓中混合3-15分钟，得到免烧砖混合料；将免烧砖混合料常温下压制成型、自然养护得到免烧砖成品。传统方法将煤矸石作为骨料制标准砖，需大量掺入水泥，成型后必须经过“蒸养”才能达到强度标准。不但要大量消耗能源，污染环境，还大量消耗原生资源（水泥），单砖成本高。本专利技术采用专用的土体稳定剂，仅仅采用煤矸石作为免烧砖的主体材料，制备的免烧砖具有很好的抗压强度和耐水性。参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。具体实施方式除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。一种采用专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖，所述免烧砖的制备材料包括90-97重量份的煤矸石粉、3-10重量份的水泥、8-10重量份的水以及0.01-0.1重量份的土体稳定剂，所述土体稳定剂由100重量份的水，1-15重量份的表面活性剂，0.1-10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述水泥为425#普通硅酸盐水泥。所述土体稳定剂的pH值被调整至8-11。所述煤矸石粉的粒径不大于2mm。所述表面活性剂选自单硬脂酸甘油酯、二辛基琥珀酸磺酸钠、硬脂酸盐、烷基醚羧酸盐中一种或几种。本专利技术的表面活性剂能够吸附于大颗粒的表面，改变颗粒表面的亲水性，使得颗粒具有屏蔽水的作用，降低颗粒的吸水性，制备得到的免烧砖具有很好的抗渗透性，进而具有很好的抗压强度。本专利技术选择的表面活性剂具有较长的烷基链段，烷基链段具有极好的柔韧性和斥水性，能够更加有效地提高颗粒表面的斥水性。本专利技术采用了少量的水泥，加入了硼酸或硼酸盐，大大提高了免烧砖的抗压强度，采用了本专利技术的土体稳定剂，可以大量地减少水泥的使用量而不降低成型免烧砖的抗压强度。此外，本专利技术所述的8-10重量份的水可以是外加的水，也可以是外加的水以及煤矸石含水的总和。所述免烧砖的制备材料还包括0.1-1重量份的烷基二酸。烷基二酸加入至水泥煤矸石混料中，在第二阶段与土体稳定剂一起混合得到免烧砖混合料。所述烷基二酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸中的一种或几种。采用烷基二元酸可以提高免烧砖的抗压强度。作为一种更为优选的技术方案，为了使用各种类型煤矸均能够获得更好的抗压强度，本专利技术的烷基二元酸选择二羟基顺丁烯二酸或2-氨基己二酸。可能的原因是：对于腐植酸含量较高的煤矸石，腐植酸的存在会大大降低颗粒表面离子与水泥中钙离子的交换可能性，由于腐植酸与矿石中的无机物质存在较为紧密的物理锚定效应，当矿石中腐植酸含量较高时，无机物质无法与水泥形成交联，由于免烧砖的成型过程中煤矸石的无机物质不存在热活化（只有物理活化和少量可能存在的化学活化），尤其在煤矸石中活性物质含量低时，成型免烧砖耐水性明显降低。采用烷基二酸一方面与腐植酸具有类似的结构，可以解除腐植酸与颗粒表面离子的螯合，小分子的烷基二元酸更好的渗透性，解除腐植酸的螯合，释放腐植酸。打破了煤矸石颗粒表面的原有结构。优选上述的丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸，当分子量更高时，烷基二元酸的渗透性下降，无法明显提高成型免烧砖的耐水性。而在煤矸石资源化处理通用性方面，由于部分产地的煤矸石缺少交联活性物质或者含有大量的可燃性有机物或者腐植酸的含量较大，采用二羟基顺丁烯二酸或2-氨基己二酸，均能够提高成型免烧砖的抗压强度以及获得满足要求的耐水性，不须特地针对某种类型的煤矸石而采用特地的免烧砖配方。一种免烧砖的制备方法，包括以下步骤：将煤矸石粉碎至不大于2mm的粒径；将3-10重量份的水泥、8-10重量份的水与90-97重量份的煤矸石在第一混料仓中混合3-15分钟，得到水泥煤矸石混料；将得到的水泥煤矸石混料与0.01-0.1重量份的土体稳定剂在第二混料仓中混合3-15分钟，得到免烧砖混合料；将免烧砖混合料常温下压制成型、自然养护得到免烧砖成品。本专利技术的免烧砖的成型方法可以采用其他现有技术常用的那些方法进行成型。煤矸石的粉碎后的粒径为0.1-2mm，当煤矸石级配粉料粒径大于2mm不利于获得更好抗压强度的。采用两阶段混合的方法能够提高免烧砖的力学强度。与一起混合相比，可以提高免烧砖10%-25%左右的抗压强度。在下文中，通过实施例对本专利技术进行更详细地描述，但应理解，这些实施例仅仅是例示的而非限制性的。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖，其特征在于，所述免烧砖的制备材料包括90‑97重量份的煤矸石粉、3‑10重量份的水泥、8‑10重量份的水以及0.01‑0.1重量份的土体稳定剂，所述土体稳定剂由100重量份的水，1‑15重量份的表面活性剂，0.1‑10重量份的硼酸或硼酸盐组成。

【技术特征摘要】
1.一种专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖，其特征在于，所述免烧砖的制备材料包括90-97重量份的煤矸石粉、3-10重量份的水泥、8-10重量份的水以及0.01-0.1重量份的土体稳定剂，所述土体稳定剂由100重量份的水，1-15重量份的表面活性剂，0.1-10重量份的硼酸或硼酸盐组成。2.根据权利要求1所述的专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖，其特征在于，所述水泥为425#普通硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖，其特征在于，所述土体稳定剂的pH值被调整至8-11。4.根据权利要求1所述的专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖，其特征在于，所述煤矸石粉的粒径不大于2mm。5.根据权利要求1所述的专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的免烧砖，其特征在于，所述表面活性剂选自单硬脂酸甘油酯、二辛基琥珀酸磺酸钠、硬脂酸盐、烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：包宗义，
申请(专利权)人：包宗义，
类型：发明
国别省市：北京,11