[發(fā)明專利]一種利用煤矸石制備高強(qiáng)度膠凝材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610340328.7
• 申請(qǐng)日: 2016-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN106007632B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃宗顯;陳思池;覃麗冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山市綠浪助劑有限公司
• 主分類號(hào): C04B28/24
• 分類號(hào): C04B28/24;C04B18/12;C04B24/08;C04B24/38
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及膠凝材料領(lǐng)域，尤其涉及一種利用煤矸石制備高強(qiáng)度膠凝材料的方法。

背景技術(shù)

煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。包括巷道掘進(jìn)過程中的掘進(jìn)矸石、采掘過程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al₂ O₃ 、SiO₂ ，另外還含有數(shù)量不等的Fe₂ O₃ 、CaO、MgO、Na₂ O、K₂ O、P₂ O₅ 、SO₃ 和微量稀有元素；

煤矸石棄置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出會(huì)污染大氣、農(nóng)田和水體。矸石山還會(huì)自燃發(fā)生火災(zāi)，或在雨季崩塌，淤塞河流造成災(zāi)害。中國(guó)積存煤矸石達(dá)10億噸以上，每年還將排出煤矸石1億噸。為了消除污染，自60年代起，很多國(guó)家開始重視煤矸石的處理和利用。

煤矸石代替燃料：化鐵；燒鍋爐；燒石灰；回收煤炭。生產(chǎn)水泥：生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥；生產(chǎn)特種水泥；生產(chǎn)無熟料水泥。生產(chǎn)建筑材料：煤矸石燒結(jié)磚，質(zhì)量較好，顏色均勻；煤矸石生產(chǎn)輕骨料，輕骨料是為了較少混凝土的相對(duì)密度，而選用的一類多孔骨料；生產(chǎn)煤矸石棉，以煤矸石和石灰為原料，經(jīng)高溫融化，噴吹而成的一種建筑材料。生產(chǎn)化工產(chǎn)品：制結(jié)晶三氯化鋁，以煤矸石和化工工業(yè)副產(chǎn)鹽酸為主要原料，經(jīng)過破碎、培燒、磨碎、酸浸、沉淀、濃縮結(jié)晶和脫水等生產(chǎn)工藝而制成，是一種新型的凈水劑；制水玻璃；生產(chǎn)硫酸銨，煤矸石內(nèi)的硫化鐵在高溫下生產(chǎn)SO₂ ，再氧化而生產(chǎn)SO₃ ，遇水生產(chǎn)硫酸，并與氨的化合物生產(chǎn)硫酸銨。

利用途徑有以下幾種：

①回收煤炭和黃鐵礦：通過簡(jiǎn)易工藝，從煤矸石中洗選出好煤，通過篩選從中選出劣質(zhì)煤，同時(shí)揀出黃鐵礦。或從選煤用的跳汰機(jī)──平面搖床流程中回收黃鐵礦、洗混煤和中煤。回收的煤炭可作動(dòng)力鍋爐的燃料，洗矸可作建筑材料，黃鐵礦可作化工原料。

②用于發(fā)電：主要用洗中煤和洗矸混燒發(fā)電。中國(guó)已用沸騰爐燃燒洗中煤和洗矸的混合物（發(fā)熱量每公斤約2000大卡）發(fā)電。爐渣可生產(chǎn)爐渣磚和爐渣水泥。日本有10多座這種電廠；所用中煤和矸石的混合物，一般每公斤發(fā)熱量為3500大卡；火力不足時(shí),用重油助燃。德意志聯(lián)邦共和國(guó)和荷蘭把煤礦自用電廠和選煤廠建在一起，以利用中煤、煤泥和煤矸石發(fā)電。

測(cè)試煤矸石的發(fā)熱量應(yīng)使用專門的儀器進(jìn)行，微機(jī)量熱儀可以滿足發(fā)熱量的測(cè)試。

③制造建筑材料：代替粘土作為制磚原料，可以少挖良田。燒磚時(shí)，利用煤矸石本身的可燃物，可以節(jié)約煤炭。

煤矸石燒結(jié)空心磚，是指以頁(yè)巖，煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)焙燒而成的具有豎向孔洞（孔洞率不小于25%,孔的尺寸小而數(shù)量多）的磚。其外形尺寸，長(zhǎng)度為290,240,190mm,寬度為240,190,180,175,140,115mm,高度為90mm.由兩兩相對(duì)的頂面、大面及條面組成直角六面體，在中部開設(shè)有至少兩個(gè)均勻排列的條孔，條孔之間由肋相隔，條孔與大面、條面平行，其間為外壁，條孔的兩開口分別位于兩頂面上，在所述的條孔與條面之間分別開設(shè)有若干孔徑較小的邊排孔，邊排孔與其相鄰的邊排孔或相鄰的條孔之間為肋。

煤矸石可以部分或全部代替粘土組分生產(chǎn)普通水泥。自燃或人工燃燒過的煤矸石，具有一定活性,可作為水泥的活性混合材料，生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥(摻量小于20%)、火山灰質(zhì)水泥（摻量20～50%）和少熟料水泥（摻量大于50%）。還可直接與石灰、石膏以適當(dāng)?shù)呐浔龋コ蔁o熟料水泥，可作為膠結(jié)料，以沸騰爐渣作骨料或以石子、沸騰爐渣作粗細(xì)骨料制成混凝土砌塊或混凝土空心砌塊等建筑材料。英國(guó)、比利時(shí)等國(guó)有專用煤矸石代替硅質(zhì)原料生產(chǎn)水泥的工廠。

煤矸石可用來燒結(jié)輕骨料。日本于1964年用煤矸石作主要原料制造輕骨料，用于建造高層樓房，建筑物重量減輕20%。

用鹽酸浸取可得結(jié)晶氯化鋁。浸取后的殘?jiān)饕獮槎趸瑁勺魃a(chǎn)橡膠填充料和濕法生產(chǎn)水玻璃的原料。剩余母液內(nèi)所含的稀有元素（如鍺、鎵、釩、鈾等），視含量決定其提取價(jià)值。

此外，煤矸石還可用于生產(chǎn)低熱值煤氣，制造陶瓷，制作土壤改良劑，或用于鋪路、井下充填、地面充填造地。在自燃后的矸石山上也可種草造林，美化環(huán)境。