一种玻化煤气化炉渣的资源化利用方法技术

本发明专利技术公开了一种玻化煤气化炉渣的资源化利用方法，首先对玻化煤气化炉渣进行破碎、筛分等处理，分别得到预处理玻化炉渣砂料和玻化炉渣粉料；将所得玻化炉渣粉料作为混凝土的矿物掺合料；将所得预处理玻化炉渣砂料依次进行高温碱性雾气表面侵蚀处理和硅烷偶联剂溶液浸泡处理，得玻化炉渣机制砂，将其作为混凝土的细集料。将所得机制砂和矿物掺合料同时应用于制备混凝土，可显著提升玻化煤气化炉渣等工业废弃物在混凝土中的资源化利用率，具有显著的经济和环境效益；同时，可有效保证所得混凝土的工作性能和力学性能，适合推广应用。适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种玻化煤气化炉渣的资源化利用方法


[0001]本专利技术属于固废资源综合利用及建筑材料
，具体涉及一种玻化煤气化炉渣的资源化利用方法。

技术介绍

[0002]机制砂通常为采用机械破碎和筛分等手段制备而成的粒径小于4.75mm的岩石颗。但矿石原料(卵石或岩石等)的开采和运输等问题，会对生态环境造成严重破坏，一定程度上限制了其广泛引用。
[0003]煤气化技术为我国能源战略的重要一环，但同时也会产生大量的煤气化炉渣。在气化炉的高温高压条件下，煤炭灰分中的矿物质完全熔融，发生分解并相互反应，液态熔渣经激冷后最终生成以非晶态玻璃体为主的气化炉渣。其中，玻化煤气化炉渣为煤炭经1600～2000℃的气流床煤气化炉，灰分和助融剂液化、激冷形成的玻璃质粒状炉渣，在最高温度可达1600～2000℃气化炉中，多种矿物质几乎完全熔融液化，因而形成的玻化炉渣为玻璃质粒状炉渣，相对于煤中的矿物质成分来说，玻化炉渣出现了更多的高温晶相，并具有类似机制砂的级配。但玻化炉渣细度模数高，级配波动大，颗粒尖锐，粗粒(大于5mm颗粒约5
‑
15％)压碎值大，表面光滑裹浆性能差，导致配制混凝土易于离析泌水。此外，玻化煤气化炉渣同时容易引起浆体稠度增大、流动性差、凝结时间长、强度等问题，限制了其在混凝土中的推广应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种玻化煤气化炉渣的资源化利用方法，首先通过分选制备压碎值小的玻化煤气化炉渣砂料和粉料，然后对所得砂料进行表面改性处理，解决玻化煤气化炉渣压碎值偏大以及表面光滑裹浆性能差等问题；将所得砂料和粉料分别作为细集料和矿物掺合料，可实现玻化煤气化炉渣在混凝土中的高效资源化利用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种玻化煤气化炉渣的资源化利用方法，包括以下步骤：
[0007]1)对玻化煤气化炉渣进行筛分，得到粒径小于3.0mm的低压碎值炉渣和粒径大于3.0mm的高压碎值炉渣；
[0008]2)将经步骤1)筛分所得高压碎值炉渣进行破碎，筛分得到粒径小于0.075mm的玻化炉渣粉料和粒径为0.075
‑
3.0mm的砂料，并将0.075
‑
3.0mm的砂料与步骤1)所得低压碎值炉渣混合，得到预处理玻化炉渣砂料；
[0009]3)收集步骤2)所得玻化炉渣粉料，将其作为混凝土的矿物掺合料；
[0010]4)将步骤2)所得预处理玻化炉渣砂料在高温碱性雾气中进行表面侵蚀处理，然后置于硅烷偶联剂溶液中进行浸泡，沥去溶液，干燥，得玻化炉渣机制砂，将其作为混凝土的细集料。
[0011]上述方案中，所述玻化煤气化炉渣的原始粒径为0
‑
10mm，表观密度为2400
‑
2800kg/m3，吸水率不大于10％，压碎值为20％以上。
[0012]上述方案中，所述玻化煤气化炉渣中主要化学成分及其所占质量百分比包括：SiO240
‑
50％，Al2O
3 20
‑
30％，CaO 3
‑
12％，Fe2O
3 3
‑
8％，SO
3 0
‑
3％，MgO 0
‑
2％，K2O 0
‑
2％，Na2O0
‑
2％；烧失量5
‑
15％。
[0013]上述方案中，所述高温碱性雾气通过将碱液进行雾化处理，再升温调控其温度而成；其温度为40
‑
100℃。
[0014]上述方案中，所述碱液采用的碱源为硅酸钠、硅酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种；其浓度为1
‑
10wt％。
[0015]优选的，所述碱源由硅酸钠和氢氧化钠按1:(1
‑
4)的质量比组成。
[0016]上述方案中，所述表面侵蚀处理时间优选为2
‑
48h。
[0017]上述方案中，所述硅烷偶联剂溶液由硅烷偶联剂与有机溶剂配制而成；其中硅烷偶联剂的浓度为0.1
‑
5wt％。
[0018]优选地，所述硅烷偶联剂为KH550、KH570、A151、A171、A172等中的一种或几种；有机溶剂优选为无水乙醇、乙二醇、异丙醇等中的一种或几种。
[0019]上述方案中，步骤4)所述浸泡步骤采用温度20
‑
70℃的封闭环境；浸泡时间优选为2
‑
48h。
[0020]上述方案中，所述干燥温度为40
‑
200℃，时间为2
‑
48h。
[0021]将上述方案所得玻化炉渣粉料和玻化炉渣机制砂应用于制备混凝土，混凝土中各组分及其所占重量份数包括：水泥11
‑
15份，玻化炉渣粉料1
‑
6份，玻化炉渣机制砂28
‑
39份，碎石40
‑
50份，减水剂0.05～0.19份，水7
‑
8份。采用本专利技术所述资源化利用手段，针对每方混凝土，最高可实现40wt％以上玻化炉渣组分的资源化利用，固废利用率较高，具有显著的环境和经济效益。
[0022]本专利技术以玻化煤气化炉渣为原料，首先采用干法制砂工艺，将制砂原料通过输送设备送到筛分机进行筛分处理，降低压碎值高的大颗粒含量，筛分的粗粒径(大于3.0mm)原料通过输送设备送到破碎机，改善物料压碎性能及细度模数；经过破碎机后形成的粉料用于制备混凝土掺合料，而0.075
‑
3.0mm的玻化炉渣和第一步筛分所得低压碎值炉渣进一步经高温碱性雾气侵蚀与硅烷偶联剂表面改性等工艺制备得到成品玻化炉渣机制砂。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024]1)本专利技术以玻化煤气化炉渣为原料制备机制砂和矿物掺合料，可有效缓解天然砂石材料缺乏、开采成本高等问题，有效实现玻化煤气化炉渣的资源化利用；
[0025]2)采用本专利技术所述方法，可有效控制成品玻化煤气化炉渣所制机制砂的压碎值、细度模数及与水泥浆的相容性等问题；将所得机制砂和矿物掺合料同时应用于制备混凝土，可显著提升玻化煤气化炉渣等工业废弃物在混凝土中的资源化利用率；同时可有效保证所得混凝土的工作性能和力学性能，适合推广应用；
[0026]3)本专利技术涉及的制备方法简单、操作方便，成本较低；具有显著的经济和环境效益。
具体实施方式
[0027]为了更好的理解本专利技术，下面结合具体实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0028]以下实施例中，采用的玻化煤气化炉渣是某工厂提供的工业废弃物，其原始粒径为0
‑
10mm，其中3mm以上颗粒压碎值为47.3％，3mm以下颗粒压碎值为28.9％，表面形貌光滑；表观密度为2635kg/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻化煤气化炉渣的资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对玻化煤气化炉渣进行筛分，得到粒径小于3.0mm的低压碎值炉渣和粒径大于3.0mm的高压碎值炉渣；2)将经步骤1)筛分所得高压碎值炉渣进行破碎至3.0mm以下，筛分得到粒径小于0.075mm的玻化炉渣粉料和粒径为0.075
‑
3.0mm的砂料，并将0.075
‑
3.0mm的砂料与步骤1)所得低压碎值炉渣混合，得预处理玻化炉渣砂料；3)收集步骤2)所得玻化炉渣粉料，将其作为混凝土的矿物掺合料；4)将步骤2)所得预处理玻化炉渣砂料置于高温碱性雾气中进行表面侵蚀处理，冷却，然后置于硅烷偶联剂溶液中进行浸泡，沥去溶液，干燥，得玻化炉渣机制砂，将其作为混凝土的细集料。2.根据权利要求1所述的资源化利用方法，其特征在于，所述玻化煤气化炉渣的原始粒径为0
‑
10mm，表观密度为2400
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2800kg/m3，吸水率为10％以下，压碎值为20％以上。3.根据权利要求1所述的资源化利用方法，其特征在于，所述玻化煤气化炉渣中主要化学成分及其所占质量百分比包括：SiO
2 40
‑
50％，Al2O
3 20
‑
30％，CaO 3
‑
12％，Fe2O
3 3
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【专利技术属性】
技术研发人员：周明凯，李庆宏，申铁军，陈潇，赵前，王宇强，高鹏，
申请(专利权)人：山西路桥建设集团有限公司长治市武理工工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：