[發明專利]一種基于鹽化工固廢物、建筑垃圾的綠色膨脹膠凝材料及制備方法及應用

在審

• 申請號: 201510402275.2
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN105152553A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 胡相明;程衛民;李貽久;張寶陽;李高魯
• 申請（專利權）人: 胡相明
• 主分類號: C04B7/24
• 分類號: C04B7/24;C04B7/38;C04B22/06;C04B22/10;C04B22/14;C04B22/00;E21F15/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 侯緒軍

技術領域

本發明涉及鹽化工廢物、建筑垃圾的資源化利用以及礦用充填膠結材料領域，尤其涉及一種基于工業廢棄物的綠色膨脹膠結材料。

背景技術

鹽化工企業產生的固廢物如鹽泥、電石渣、芒硝等材料再利用工藝復雜，經濟效益差，造成了鹽化工固廢料的大量堆積、閑置。固廢物的堆放閑置一方面占有大量土地資源，另一方面嚴重污染土壤、水體和大氣等，破壞當地的生態環境。因此，如何實現鹽泥、電石渣和芒硝等固廢物的循環再利用是鹽化工企業急需解決的問題。

同時，隨著我國城市化進程的不斷加快，城市中建筑垃圾的產生和排出數量也在快速增長。據不完全統計，我國建筑垃圾約占垃圾總量的30%~40%，目前，我國建筑垃圾的再生利用還處于起步階段，絕大多數建筑廢棄物未經任何處理，便被運往建筑垃圾填埋場或者郊外，露天堆放或填埋。建筑垃圾填埋不僅占用大量土地資源，阻斷土壤生物鏈，而且嚴重破壞土地資源的質量；同時清運和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚等問題也造成嚴重的環境污染。因此，實現建筑垃圾的再生利用是緩解環境壓力和建設節約型社會的迫切需求。

“三下”壓煤和地表沉陷是制約我國煤炭行業可持續發展的兩大瓶頸。一方面，我國主要產煤省多地處平原，村莊密集，村莊壓煤比重大，建下壓煤問題尤其突出，其建下壓煤量占現有煤炭儲量比例巨大，已成為制約我國煤炭企業發展的關鍵因素。另一方面，煤礦開采易造成地表沉陷、建筑物破壞、地下水與土地資源減少，生態環境惡化等一系列問題。為解決上述問題，國內外逐漸形成了充填法開采、條帶法開采、房柱式開采、離層區注漿、聯合開采、協調開采等一系列針對性的采煤方法。其中，充填法開采依靠其回采率高，地表沉降弱等特點被廣泛應用。目前充填開采常用的充填材料有尾砂膠結充填、塊石膠結充填、煤矸石/粉煤灰膠結充填、膏體/似膏體充填、高水速凝材料等。

充填技術的核心是充填膠結料，其是影響采空區充填效果的關鍵因素。目前常用的膠結料為水泥、粉煤灰膠固料、凝石等。這些膠結料具有遇水固結硬化的特點，形成一定強度的固結體，從而有效控制地表沉降。但這些膠凝劑仍然也存在一些缺陷：如水泥要求的水灰比較小，灰砂比較高，這就造成充填漿體的流動性差、運行成本高；粉煤灰膠結料、凝石等制備的充填漿料固化后易收縮（20-30%），接頂性差，難以控制地表沉陷；高水速凝材料成本高，原材料來源緊缺等。由此可見，現有的充填膠結料均存在不同程度的缺陷。因此，為實現煤礦綠色開采，本行業內迫切需要研發一種新型充填膠凝材料。

發明內容

為了實現鹽化工固廢物（電石渣、鹽泥、芒硝）、建筑垃圾（碎石、碎磚、混凝土塊）的資源化再利用，解決現有礦用充填材料的結頂性差、生產成本高等問題，本發明創造性的提出了一種基于鹽化工固廢物、建筑垃圾的綠色膨脹膠凝材料，該綠色膨脹膠凝材料具有良好的膨脹性、流動性、固結性和早強性，能夠主動接頂，有效控制地表沉陷，在實現鹽化工固廢物（電石渣、鹽泥、芒硝）以及建筑垃圾（碎石、碎磚、混凝土塊）等資源化利用的同時，克服現有技術中礦用充填材料的結頂性差、生產成本高等技術問題，具有較高的經濟效益和社會意義。

本發明采取的技術方案是：

一種基于鹽化工固廢物、建筑垃圾的綠色膨脹膠凝材料，其特點在于所述的綠色膨脹膠凝材料組分組成包括鹽化工廢物（鹽泥、電石渣、芒硝中的至少一種）0.5-9份、建筑垃圾（碎石、碎磚、混凝土塊中的至少一種）10-50份、石膏5-20份，水渣10-40份，鋼渣0-5份，可溶性鈣鹽0.5-2份、膨脹劑0-0.5份，減水劑0.01-0.8份。

以上所述的鹽化工廢物固廢物（鹽泥、電石渣、芒硝中的至少一種）需要烘干，含水量要小于1%。

以上所述的石膏為火電廠煙氣脫硫石膏、二水石膏、氟石膏中的至少一種。

以上所述的水渣為熔融狀態的高爐渣置于水中急速冷卻而形成的物質，其細度要求為400-450m²/kg。

以上所述鋼渣細度為350-450m²/kg。

以上所述的可溶性鈣鹽為乙酸鈣、甲酸鈣或氯化鈣中的一種或幾種。

以上所述的膨脹劑為鋁粉。

以上所述的減水劑為木質素磺酸鈣、多環芳香族磺酸鹽甲醛縮合物、萘系高效減水劑中的一種或幾種。