[發(fā)明專利]一種以油頁巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810247563.5
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN101445348A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫恒虎;倪文;萬建華;王海霞;徐維瑞;厲超
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/00
• 分類號(hào): C04B28/00;C04B18/12;C04B18/08;C04B18/14
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 朱 琨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以油頁巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法，屬 于建筑材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著世界傳統(tǒng)原油供應(yīng)的日趨緊張，儲(chǔ)存在油頁巖中的原油越來越受到重 視，其開采和提煉方法也在不斷改進(jìn)。因此與傳統(tǒng)原油開采相比，從油頁巖中 提煉原油正在從基本沒有經(jīng)濟(jì)利益向著具有巨大經(jīng)濟(jì)利益發(fā)展。世界已探明的 油頁巖換算成頁巖油約為4750億噸。相當(dāng)于已探明的石油資源可采儲(chǔ)量的5.4 倍。我國的油頁巖儲(chǔ)量居世界第4位，我國油頁巖遠(yuǎn)景儲(chǔ)量為4520.5億噸，相 當(dāng)于400多億噸原油的儲(chǔ)量。

在明確的經(jīng)濟(jì)利益和遠(yuǎn)大的開發(fā)前景的吸引下，油頁巖開采與煉油的技術(shù) 開發(fā)近幾年得到了快速發(fā)展。然而，每提煉1噸頁巖油將產(chǎn)生10～20噸的油頁 巖渣，這些巨量的廢渣如果不能得到具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的綜合利用將會(huì)嚴(yán)重阻 礙油頁巖工業(yè)的發(fā)展。

油頁巖渣的綜合利用在國內(nèi)外的研究已有幾十年的歷史，主要用于水泥的 混合材(摻量最高可達(dá)30％)，代替粘土燒磚、代替粘土用于水泥的生料、代替 粘土燒制陶瓷粒、作為骨料及活性粉料生產(chǎn)蒸養(yǎng)磚、免燒磚等。

申請?zhí)枮?2104144的專利申請公開了一種煤渣水泥空心磚，其中以油頁巖 渣和煤渣作粗細(xì)骨料，以水泥和石灰作為膠凝材料生產(chǎn)空心磚的方法。還有一 些探索性技術(shù)，如作為塑料的填料等。但上述所有方法都不能解決油頁巖渣的 大用量問題。如利用油頁巖渣作為水泥的混合材，其最大摻量只能用到30％， 一個(gè)年產(chǎn)300萬噸的特大型水泥廠一年才能消耗90萬噸的油頁巖渣，而其它產(chǎn) 品一年消耗十幾萬噸的油頁巖渣已屬大型生產(chǎn)企業(yè)。盡管采用油頁巖渣同時(shí)作 為水泥生料的原料(最高可達(dá)20％)和水泥的混合材(最高可達(dá)30％)，二者 之合可使摻量達(dá)到50％，但要消耗大量的石灰石和燃料，排出大量CO₂及其它 污染物。

CN1415567A公開了一種凝石二元化濕水泥及其用途，其中采用大摻量廢渣 例如礦渣、鋼渣、鈦渣等濕法制備凝石膠凝材料的方法，其中凝石膠凝材料的 原理是基于仿地成巖的凝石原理，即硅中心穩(wěn)定理論。在本材料體系中SiO₂和 Al₂O₃含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通硅酸鹽水泥，可以達(dá)到50％以上。具有火山灰活性的硅 鋁類物質(zhì)具有在成巖流體的作用下快速凝結(jié)硬化的特征。其凝結(jié)硬化過程是靠 成巖流體對(duì)硅鋁類物質(zhì)的溶蝕再聚合作用，溶蝕再結(jié)晶作用和次生加大作用。 在硅鋁物質(zhì)重組過程中，硅氧四面體對(duì)第三主族元素和第五主族元素具有四配 位同構(gòu)化效應(yīng)，同時(shí)能夠?qū)⒌谝弧⒌诙偷诹⒌谄咧髯逶毓潭ㄔ诰W(wǎng)絡(luò)體中 以平衡由于四配位同構(gòu)化效應(yīng)所造成的電荷不平衡，從而使所形成的硅鋁基膠 凝材料硬化體不但具有很高的強(qiáng)度，而且還具有良好的穩(wěn)定性與耐久性。成巖 流體依靠鹽類物質(zhì)的多組分協(xié)同效應(yīng)而具有很強(qiáng)的成巖能力。成巖流體不僅是 成巖劑溶于水的簡單組合，而且是在成巖過程中通過不斷溶解經(jīng)計(jì)算配合的主 體物料，其自身的成份也在不斷發(fā)生變化，成巖能力不斷增強(qiáng)。該申請?jiān)诖巳? 文引入以供參考。

綜上所述，目前迫切需要開發(fā)出一種能大量使用油頁巖廢渣生產(chǎn)凝石膠凝材 料的新方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種大量使用油頁巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料及 其制備方法，不僅使固體廢棄物得到利用，而且還減少了環(huán)境污染。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明對(duì)油頁巖廢渣進(jìn)行了深入研究，通過將油頁巖 渣、粉煤灰、高爐水淬礦渣、鋼渣及水泥熟料按一定配合比混合并加入相應(yīng)的 成巖劑可以制備出具有高標(biāo)號(hào)水泥性能的硅鋁基膠凝材料。

所述以油頁巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法為，將油頁巖廢 渣破碎成碎塊，然后與水泥熟料、粉煤灰、高爐水淬礦渣或鋼渣、石膏和成巖 劑一起或分別磨細(xì)后混合均勻。

所述方法的一種方案包括如下步驟：

1)首先將油頁巖廢渣用破碎機(jī)破碎為1～100mm；

2)準(zhǔn)備物料，然后將步驟1)已破碎的油頁巖廢渣30～70％、水泥熟料 0.1～29％、粉煤灰0～20％、高爐水淬礦渣0～30％或鋼渣0～20％、石膏2～8 ％和成巖劑0.1～5％用球磨機(jī)單獨(dú)磨細(xì)后再混合，物料的細(xì)度均應(yīng)磨到比表面 積為380～580m²/kg；

3)最后將步驟2)所得各種粉料經(jīng)均化和檢驗(yàn)后，便得到固井用凝石膠凝 材料成品。