一种煤矸石制备碱胶凝材料的生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及固废资源化利用领域，提供一种煤矸石制备碱胶凝材料的生产工艺，包括以下步骤：(1)将煤矸石送进行破碎、球磨，过筛得到煤矸石粉；(2)将煤矸石粉投入混合酸溶液中，搅拌均匀后静置数天，抽滤、烘干；(3)将步骤(2)得到的煤矸石粉和盐泥混合后高温煅烧，冷却后二次球磨，过筛得到混合粉体；(4)按以下重量份称取各原料：混合粉体50‑80份、矿渣粉20‑40份、激发剂4‑8份、水24‑36份；(5)将各原料混合均匀，得到碱胶凝浆料；(6)将碱胶凝浆料注入模具中振动成型并在常温下养护至脱模，在66‑72℃下蒸养8h。本发明专利技术不仅解决了煤矸石废料的资源浪费和环境污染问题，而且制备出性能优异的碱胶凝材料。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石制备碱胶凝材料的生产工艺
本专利技术涉及固废资源化利用
，尤其涉及一种煤矸石制备碱胶凝材料的生产工艺。
技术介绍
碱胶凝材料因制备过程能耗低、排放低，且能提供与硅酸盐水泥基胶凝材料相似的性能，因而被认为是一种低碳胶凝材料。碱胶凝材料在反应机理、制备工艺等上面与传统的胶凝材料都有着非常明显的差别，它是利用具有火山灰活性或者具有潜在水硬性的硅铝材料为原料，与碱激发剂反应生成的。煤矸石是煤炭开采和洗选过程中被分离出来的废弃岩石，是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一。采用堆填的方式处理煤矸石，不仅占用大量的土地资源，而且，煤矸石中含硫物质的逸出或浸出，很可能会对大气、农田以及水体等造成污染。煤矸石的资源化利用途径主要有以下几种：(1)通过分选工艺，拣出其中的黄铁矿；(2)用于发电；(3)代替河沙、碎石等骨料用来铺路；(4)煤矸石中含有银、锌、猛、铜、硼等元素，用于生产农用肥料，刺激农作物的生长；(5)制备碱胶凝材料。用于碱胶凝材料的制备是煤矸石利用研究的新方向，已经取得了一些研究成果，例如中国专利申请号：201811525083.0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。该专利技术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·F32.5水泥相应强度要求。但煤矸石的活性低，制备出碱胶凝材料的性能往往不佳，难以广泛推广应用，取代传统胶凝材料。
技术实现思路
因此，针对以上内容，本专利技术提供一种煤矸石制备碱胶凝材料的生产工艺，解决现有煤矸石综合利用率低，制备的碱胶凝材料性能不佳的问题。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种煤矸石制备碱胶凝材料的生产工艺，包括以下步骤：(1)将煤矸石送入液压颚式破碎机进行破碎处理，然后在球磨机中球磨2h，过筛得到细度在0.25mm以下的煤矸石粉；(2)将煤矸石粉投入混合酸溶液中，搅拌混合10-30h，静置数天后抽滤、烘干，所述混合酸由氨基磺酸和丁二酸复配而成；(3)将步骤(2)得到的煤矸石粉和盐泥按质量比5:1混合后，在580-650℃的温度下煅烧3-6h，冷却后再放入球磨机内二次球磨，过筛后得到细度在50μm以下的混合粉体；(4)按以下重量份称取各原料：混合粉体50-80份、矿渣粉20-40份、激发剂4-8份、水24-36份，备用；(5)将混合粉体与矿渣粉混合均匀，然后加入激发剂与水混匀后得到的水溶液，得到碱胶凝浆料；(6)将碱胶凝浆料注入模具中振动成型并在常温条件下养护至脱模，然后在66-72℃下蒸养8h。进一步的改进是：所述混合酸中氨基磺酸和丁二酸的质量比为0.8-2:1.2-1.6。进一步的改进是：所述混合酸的浓度为0.8-1.5mol/L，固液比为1:10。进一步的改进是：所述激发剂为水玻璃。进一步的改进是：所述水玻璃的模数为2.2-2.6。进一步的改进是：所述矿渣粉的比表面积为420-450m2/kg。进一步的改进是：步骤(2)中加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，其质量为煤矸石粉质量的2-6％。进一步的改进是：步骤(3)球磨过程中加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和乙二醇。进一步的改进是：所述椰子油脂肪酸二乙醇酰胺的添加量为煤矸石粉的2-4％，乙二醇的添加量为煤矸石粉的3-6％。通过采用前述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、煤矸石的内部键能大，晶型结构稳定，导致其胶凝活性很低，本专利技术采用多步处理手段，激发煤矸石的活性。首先，对煤矸石进行粉碎球磨，减小粒径，使煤矸石颗粒的比表面积增大，表面自由能增加，同时使颗粒表面出现错位、点缺陷和结构缺陷，活化中心增加，从而提高了煤矸石的活性。其次，利用酸性物质对煤矸石进行活化处理，使煤矸石的晶型结构遭到破坏，部分化学键打开，晶体的比表面能升高，进一步提高煤矸石的活性，同时降低了煤矸石的煅烧温度。最后，对煤矸石进行煅烧处理，煤矸石发生相变，产生大量的晶体缺陷，生成了无定形的活性SiO2和Al2O3，再次提高了煤矸石的活性。煅烧过程中，结构中的铝氧多面体发生转变，形成高能量态、不稳定的Al-O-Al键，在强碱条件下成为活性位点，释放出铝，而铝的释放又会造成硅氧多面体键合结构的不稳定，这又提供了新的活性位点。煅烧温度影响煤矸石活性的高低，若温度过低，则相变不充分，活性物质少，从而导致煤矸石活性较低；若温度过高，则已产生的活性物质发生重结晶，亦会导致煤矸石活性较低。一般煤矸石的煅烧温度要达到750℃以上，方可表现出高活性。本专利技术在580-650℃温度下煅烧即可提高煤矸石的活性，制备出的碱胶凝材料表现出高抗压强度、抗折强度。盐泥是氯碱行业排放的废料，研究中发现在煅烧过程中掺入盐泥，可以促进煤矸石中高聚合度的硅氧多面体裂变成低聚物度的结构，增加碱胶凝材料的抗压强度、抗折强度。另外，盐泥中含有一定的钙元素，可以增加煤矸石的含钙量，使其更易受激发剂侵蚀，反应生成水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶。2、煤矸石粉在混合液中活化时，加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，有效抑制煤矸石粉之间的团聚，提高煤矸石粉在混合液中的分散性，增大与酸性物质的接触面积，为晶型结构的破坏，晶体的比表面能的增加创造更有利的条件，提高煤矸石的活性。3、本专利技术在第二次球磨时，加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和乙二醇，可以有效控制颗粒间的聚集，减弱团聚效应，提高晶体的无定型程度，同时表面自由能增加，共同作用下促进煤矸石活性的提升。具体实施方式以下将结合具体实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。实施例1一种煤矸石制备碱胶凝材料的生产工艺，包括以下步骤：(1)将煤矸石送入液压颚式破碎机进行破碎处理，然后在球磨机中球磨2h，过筛得到细度在0.25mm以下的煤矸石粉；(2)将煤矸石粉投入浓度为0.8mol/L的混合酸溶液中，固液比为1:10，搅拌混合30h，静置15天后抽滤、烘干；所述混合酸由氨基磺酸和丁二酸按质量比0.8:1.2复配而成，混合酸溶液中添加煤矸石粉质量2％的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矸石制备碱胶凝材料的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)将煤矸石送入液压颚式破碎机进行破碎处理，然后在球磨机中球磨2h，过筛得到细度在0.25mm以下的煤矸石粉；/n(2)将煤矸石粉投入混合酸溶液中，搅拌混合10-30h，静置数天后抽滤、烘干，所述混合酸由氨基磺酸和丁二酸复配而成；/n(3)将步骤(2)得到的煤矸石粉和盐泥按质量比5:1混合后，在580-650℃的温度下煅烧3-6h，冷却后再放入球磨机内二次球磨，过筛后得到细度在50μm以下的混合粉体；/n(4)按以下重量份称取各原料：混合粉体50-80份、矿渣粉20-40份、激发剂4-8份、水24-36份，备用；/n(5)将混合粉体与矿渣粉混合均匀，然后加入激发剂与水混匀后得到的水溶液，得到碱胶凝浆料；/n(6)将碱胶凝浆料注入模具中振动成型并在常温条件下养护至脱模，然后在66-72℃下蒸养8h。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石制备碱胶凝材料的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将煤矸石送入液压颚式破碎机进行破碎处理，然后在球磨机中球磨2h，过筛得到细度在0.25mm以下的煤矸石粉；
(2)将煤矸石粉投入混合酸溶液中，搅拌混合10-30h，静置数天后抽滤、烘干，所述混合酸由氨基磺酸和丁二酸复配而成；
(3)将步骤(2)得到的煤矸石粉和盐泥按质量比5:1混合后，在580-650℃的温度下煅烧3-6h，冷却后再放入球磨机内二次球磨，过筛后得到细度在50μm以下的混合粉体；
(4)按以下重量份称取各原料：混合粉体50-80份、矿渣粉20-40份、激发剂4-8份、水24-36份，备用；
(5)将混合粉体与矿渣粉混合均匀，然后加入激发剂与水混匀后得到的水溶液，得到碱胶凝浆料；
(6)将碱胶凝浆料注入模具中振动成型并在常温条件下养护至脱模，然后在66-72℃下蒸养8h。


2.根据权利要求1所述的一种煤矸石制备碱胶凝材料的生产工艺，其特征在于：所述混合酸中氨基磺酸和丁二酸的质量比为0.8-2:1.2-1.6。


3.根据权利要求1所述的一种煤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆乐，
申请(专利权)人：王庆乐，
类型：发明
国别省市：福建;35