[發明專利]一種改性煤渣的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010740305.1
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111792918B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 陳尚偉;朱國良;帥海樂;崔晨;聶曉鵬;楊興;廖昶;陳亦蘇;羅通;周靈;何信周;徐立斌;李澤鋼
• 申請（專利權）人: 貴州中建建筑科研設計院有限公司
• 主分類號: C04B33/135
• 分類號: C04B33/135;C04B33/13;C04B38/10;C04B38/08;C04B38/02
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 周黎亞

本發明屬于建筑技術領域，尤其涉及一種改性煤渣的制備方法及其應用。本發明采用復合酸溶液處理煤渣，能使其中的部分氧化鋁、氧化鎂等溶解在復合酸溶液，復合酸溶液中的氧化鋁、氧化鎂與鋯石粉、硼粉反應后，固化吸附在煤渣的孔結構中，提高了煤渣燒結性能，且有利于提高其燒結強度；而后采用表面改性液改性，能提高煤渣的分散性能；而后再采用增強纖維、偶聯劑共混改性，增強纖維在偶聯劑的作用下接枝在煤渣中，改善了煤渣的抗凍性和耐蝕性。經過酸改性、表面改性、共混改性后的煤渣，強度、抗凍性、分散性、燒結性等性能明顯提升了，可用于透水頁巖磚的制備。所制得的透水頁巖磚，具有良好的透水性、抗凍性、抗蝕性，且強度高。

技術領域

本發明屬于建筑技術領域，尤其涉及一種改性煤渣的制備方法及其應用。

背景技術

煤化工產業在我國的化學工業中具有重要的地位。同時，煤化工產業所面臨的環保壓力也越來越大，資源綜合利用、“三廢”治理問題日益突出。

氣化爐渣，簡稱煤渣，是煤在氣化爐中燃燒氣化后的固體殘留物，是煤中礦物質在煤氣化過程中經過一系列分解、化合反應生成的產物。氣化爐產生的煤渣，主要由SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等組成，屬于一般固體廢棄物。氣化爐渣在占煤化工廢渣總量的比例超過 90％以上，實現氣化爐渣資源的綜合利用對煤化工產業的發展具有重要意義。

汽化爐產生的煤渣固定碳含量普遍偏高(10％以上)，有的甚至能達到35％，這種高固定碳含量煤渣由于其固定碳和燒失量較高，在建筑材料中的應用多集中于道路材料、免燒磚和粘土磚方面。用于免燒磚時由于煤渣固定碳和燒失量較高，導致免燒磚后期出現開裂甚至炸裂的不安定性問題；而粘土磚逐漸在全國被限制使用，煤渣用于粘土磚也失去了意義。

頁巖磚的燒制多用頁巖、煤矸石和粉煤灰等混合后燒制，燒出來的頁巖磚質量較重，孔隙較少，保溫性能較差。用高固定碳含量煤渣燒制頁巖磚，在高溫燒制過程中煤渣的固定碳得以充分燃燒，在為燒制過程提供熱源，減少燃料成本的同時，其所含的SiO₂、Al2O₃、Fe₂O₃、 CaO、MgO等成分可以在高溫狀態下和頁巖所含的硅酸鹽物質之間產生化學反應，由于煤渣固定碳充分燃燒，會產生一定的孔隙，再摻入一定的膨化劑和造孔劑，可生成一種輕質保溫的新型頁巖磚。目前，煤渣已被用于輕質保溫頁巖磚。如公開號為CN106316249A公開了一種一種頁巖磚的材料成分及其制備方法，其成分是由爐渣10％-15％、赤泥10％-15％、頁巖30％-45％、水泥5％-10％、木屑20％-30％和氯化鉀 0-0.1％組合而成；通過先對頁巖和爐渣進行破碎，在將破碎后的頁巖和爐渣與赤泥、水泥、木屑和氯化鉀進行比例混合，在通過陳化-制胚-預熱-焙燒-保溫-冷卻等工藝進行制備。該專利是通過添加氯化鉀防止磚塊出現疏松多孔，通過添加木屑使磚塊保持輕質和強度；但是該專利通過添加木屑使磚塊保持輕質和強度，強度降低，而且耐腐蝕性能差。

目前，煤渣燒制成的頁巖磚主用于保溫墻體材料，但是由于頁巖磚的強度差、抗凍性差、耐用性差、防腐性能差，在透水磚領域的研究應用較少。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種改性煤渣的制備方法及其應用，具體是通過提下技術方案實現的。

一種改性煤渣的制備方法，包括以下步驟：

(1)酸化改性：取汽化爐產生的煤渣，向煤渣中加入3倍復合酸溶液，研磨制成煤渣混合液，然后加入煤渣質量3-4％的增強劑，再加熱至80-90℃攪拌反應1.5-2h后，水沖洗干凈，50-60℃干燥，制得固化改性煤渣；

(2)表面改性：將固化改性煤渣放入其質量5倍表面改性液，在30-40℃下以40W的超聲波處理15-20min，濾出，干燥，制得表面改性煤渣；