一种石膏基煤矸石石材及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种石膏基煤矸石石材及其制备方法。所制备的石膏基煤矸石高强石材采用煤矸石砂作为石材的细集料，利用脱硫石膏和硬石膏作为主要胶凝材料，利用普通硅酸盐水泥作为次要胶凝材料，采用电石渣粉和粉煤灰作为辅助胶凝材料，采用钢纤维提高石材的抗压和抗裂能力，采用蛋白类缓凝剂、聚羧酸减水剂和消泡剂提高混合料的工作性能。本发明专利技术方法所制备的石膏基煤矸石高强石材可以在大量消耗硬石膏、煤矸石等固体废弃物的同时，实现抗压强度高达20～40MPa，满足大多数建筑工程的需求。满足大多数建筑工程的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种石膏基煤矸石石材及其制备方法


[0001]本专利技术属于绿色建筑材料技术和工业固废循环利用
，具体涉及一种石膏基煤矸石石材及其制备方法。

技术介绍

[0002]石膏能够耐火耐高温、调节空气湿度、隔绝声音、节能环保，常用作建筑领域的胶凝材料，所以作为三大无机胶凝材料之一的石膏是具有最广阔发展前景的一类，优于石灰、水泥。石膏具备质轻、保温隔热性能优异、防火等级高、水化凝结硬化过程迅速、水化热较高、加工性能好、环保节能等优点。
[0003]天然石膏主要分为二水石膏和无水硬石膏，其中用途最广的是二水石膏，其主要成分为二水合硫酸钙，根据石膏中二水合硫酸钙含量的不同，应用领域也不同。高品位石膏多被应用于特殊产品的生产，如艺术品、模型、食用、医用和化工填料等，而二水合硫酸钙含量低于60％的石膏矿则很少得到应用。在建筑领域，早在公元前7000年天然石膏就已被用作胶凝材料，是最古老、最原始的建材。许多众所周知的建筑物名胜古迹，如埃及的金字塔、敦煌莫高窟都选择石膏作为粘结剂建造而成。在我国，石膏的应用偏重于矿石的初级应用，84％用作水泥的缓凝剂，6.5％用于陶瓷模具，4.0％用于石膏制品、墙体材料，5.5％用于化工及其它特殊行业，由此可见我们优质石膏资源的开发利用浪费严重。因此，拓展石膏开发应用的新研究，对促进我国石膏行业的发展具有重要的意义。作为世界上石膏资源最富有的国家，虽然中国的石膏储量已超过600亿吨，且与石膏产业相关的厂家已有400余家，但是天然石膏矿物分布不均匀，部分地区缺乏天然石膏资源，而工业副产石膏排放量较多，工业副产石膏利用率较低，工业副产石膏在楼房建造所用材料中所占比率低于5％，且在传统建筑石膏生产加工工艺中，二水石膏的煅烧过程耗能严重，碳排放高，不利于环保。
[0004]我国是煤炭产出大国，拥有大量优质煤炭资源。煤矸石是煤炭的开采和加工过程中产生的一种由多重岩石组成的含碳量较低但是比煤坚硬的黑灰色工业废渣。随着我国对煤炭的不断开采，煤矸石的累计堆存量已经超过50亿吨，其中山西的煤矸石堆存量占全国堆存量的三分之一左右。近些年来，我国在煤矸石的利用研究方面投入了很大的人力和物力，并取得了很大的进步，但是对煤矸石的综合利用效率还是很低，对环境的影响仍然很严重。煤矸石的危害主要表现在以下几个方面：(1)占用土地，减少用地；(2)污染环境，影响生态；(3)易引发灾害事故危害公众安全。
[0005]综合利用煤矸石既能消除煤矸石带来的危害，又能创造一定的经济价值。但是由于煤矸石性质的不同、经济条件的影响以及技术的落后等因素的限制，我国对煤矸石资源化利用的总体水平仍然比较低。由于煤矸石中含有与粘土类似的矿物成分，因此煤矸石可以替代粘土作为制砖的原料。此外，煤矸石也可用来生产水泥，还可以用来制备轻骨料。但是由于各地的煤矸石性能差异较大，不同的性能显然会在用作建筑材料时产生不同的影响，例如含硫量较高的高硫煤矸石等应用于建筑材料时会对建筑材料的强度、耐久性产生显著的影响，因此需要突破传统工艺，采用新型煤矸石处理工艺以加大其在建筑材料中的
资源化利用效率，同时克服现有技术中在煤矸石利用上的一些问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术试图提供一种石膏基煤矸石石材及其制备方法，充分利用石膏和煤矸石石材，克服在现有技术中将煤矸石用作建材时面临的各地煤矸石性能差异大等问题，实现石膏和煤矸石的资源化利用。
[0007]本专利技术第一方面实施例提供一种制备石膏基煤矸石石材的方法，包括：
[0008]步骤1：准备原料；
[0009]准备煤矸石砂、脱硫石膏、硬石膏、电石渣粉、粉煤灰、普通硅酸盐水泥，所述煤矸石砂、脱硫石膏、硬石膏、电石渣粉、粉煤灰、普通硅酸盐水泥的总质量为M，其中各个组分相对于M的质量比例为：煤矸石砂50％～60％，脱硫石膏0％～30％且不为0，硬石膏10％～40％，电石渣粉0～5％且不为0，粉煤灰0～10％且不为0，普通硅酸盐水泥0～5％且不为0；
[0010]准备蛋白类缓凝剂、聚羧酸减水剂、消泡剂、钢纤维掺量，其中各个组分相对于M的质量比例为：蛋白类缓凝剂0～5％且不为0，聚羧酸减水剂0～5％且不为0，消泡剂0～5％且不为0，钢纤维0～10％且不为0；
[0011]步骤2：用破碎机将煤矸石破碎成多种粒径的煤矸石砂，并根据ISO标准砂的规定，利用多种粒径的煤矸石砂配置成ISO标准级煤矸石砂；
[0012]步骤3：将步骤2所得的煤矸石砂与脱硫石膏、硬石膏、电石渣粉、粉煤灰、普通硅酸盐水泥、钢纤维在干燥的情况下均匀混合；
[0013]步骤4：将蛋白类缓凝剂、聚羧酸减水剂、消泡剂溶入拌合水中，并倒入步骤3得到的混合料中进行均匀搅拌；
[0014]步骤5：将混合料放入模具中，振动密实，然后以30～50MPa的成型压力压制成型，静置2～6h后脱模；
[0015]步骤6：将步骤5所得石材覆膜保水放置4h，然后进行碳化和/或湿热养护，制得石膏基煤矸石石材。
[0016]进一步的，所述步骤4的拌合水量占所述步骤3中所得混合料的8％～12％质量分数。
[0017]进一步的，所述步骤6中碳化和/或湿热养护具体操作步骤是：在养护筒中倒入75℃水，放入架子，放置石材试件，密封养护筒后向其中充入CO2至压强达到0.2MPa，然后将养护筒放入烘箱，将烘箱温度调至75℃，湿热养护试块9h。
[0018]进一步的，所述石材试件的标准尺寸为150mm
×
150mm
×
150mm，经碳化和/或湿热养护后的石材试件的抗压强度达20～40MPa，软化系数≥0.85。
[0019]本专利技术第二方面实施例提供一种使用根据前述任一实施例所述的制备石膏基煤矸石石材的方法制备的石膏基煤矸石石材。
[0020]与现有技术相比，本专利技术实施例的石膏基煤矸石石材及其制备方法具有以下有益效果：
[0021]1.制备ISO标准级煤矸石砂，不仅可以一定程度上克服由于产地造成的煤矸石砂性能差异的问题，不同粒径煤矸石砂的搭配还可以有效提高所制备石材的抗压强度，为煤矸石的资源化利用提供新的方向；
[0022]2.所制备石材的主体材料为目前利用率较少的煤矸石、硬石膏、电石渣粉和粉煤灰，有效促进了固废资源再利用；
[0023]3.所制备石材充分发挥了煤矸石砂的骨架作用、硬石膏的胶凝作用以及电石渣粉和粉煤灰的辅助胶凝材料作用，而且采用硬石膏大量替代水泥，减少了水泥的使用量，为进一步节省水泥、降低碳排提供有效方式；
[0024]4.石材养护方式采用碳化养护和湿热养护相结合的方式，一方面提供了高温蒸养的环境促进石材早期强度快速提高，另一方面提供的二氧化碳在湿热条件下容易和游离的钙离子结合生成碳酸钙，进一步提高石材的强度。
[0025]本专利技术克服现有技术的不足，立足于固废综合再利用和可持续的理念，提供一种石膏基煤矸石石材及其制备方法。所制备的石膏基煤矸石高强石材采用煤矸石砂作为石材的细集料，利用脱硫石膏和硬石膏作为主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备石膏基煤矸石石材的方法，包括：步骤1：准备原料；准备煤矸石砂、脱硫石膏、硬石膏、电石渣粉、粉煤灰、普通硅酸盐水泥，所述煤矸石砂、脱硫石膏、硬石膏、电石渣粉、粉煤灰、普通硅酸盐水泥的总质量为M，其中各个组分相对于M的质量比例为：煤矸石砂50％～60％，脱硫石膏0％～30％且不为0，硬石膏10％～40％，电石渣粉0～5％且不为0，粉煤灰0～10％且不为0，普通硅酸盐水泥0～5％且不为0；准备蛋白类缓凝剂、聚羧酸减水剂、消泡剂、钢纤维掺量，其中各个组分相对于M的质量比例为：蛋白类缓凝剂0～5％且不为0，聚羧酸减水剂0～5％且不为0，消泡剂0～5％且不为0，钢纤维0～10％且不为0；步骤2：用破碎机将煤矸石破碎成多种粒径的煤矸石砂，并根据ISO标准砂的规定，利用多种粒径的煤矸石砂配置成ISO标准级煤矸石砂；步骤3：将步骤2所得的煤矸石砂与脱硫石膏、硬石膏、电石渣粉、粉煤灰、普通硅酸盐水泥、钢纤维在干燥的情况下均匀混合；步骤4：将蛋白类缓凝剂、聚羧酸减水剂、消泡剂溶入拌合水中，并倒入步骤3得到的混合料中进行均匀搅拌；步骤5：将混合料放入模具中，振动密实，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琼，王晓，王有霞，张立乾，
申请(专利权)人：达辰新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：