[發明專利]一種利用大宗煤礦工業固廢的活性粉末混凝土及制備方法

在審

• 申請號: 202110984756.4
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113511868A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 李曉軍;翟小偉;鄧軍;王曉華;梁居偉;廉曉慶
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 魏法祥

本發明公開了一種利用大宗煤礦工業固廢的活性粉末混凝土，利用煤礦工業固廢處理料代替硅灰、粉煤灰和部分水泥，在大宗煤礦工業固廢再利用的基礎上制備活性粉末混凝土，實現固廢規模化消納與高值化利用兼備的效果，達到了降低造價，減少砂石，節能減排的目的，另外本發明還提供了一種利用大宗煤礦工業固廢制備活性粉末混凝土的方法，該方法制備工藝簡單，成本低，材料來源廣泛，消納大宗固廢，得到的混凝土的抗壓強度最高可達120MPa，抗折強度最高可達30MPa，在土木工程建材及裝飾材料領域具有廣泛用途。

技術領域

本發明屬于土木工程建材及裝飾材料領域，具體涉及一種利用大宗煤礦工業固廢的活性粉末混凝土及制備方法。

背景技術

對石油嚴重匱乏，煤炭液化技術可以從根本上解決原油緊張的問題。因此，走煤炭液化合成油的道路是我國能源戰略的一個重要趨勢。而隨著煤化工行業的快速發展，煤炭液化技術產生的煤間接液化灰渣亦逐漸增多，其處理處置問題已是當前煤間接液化行業的熱點問題，煤間接液化灰渣主要為煤矸石、氣化粗渣、鍋爐渣或除塵灰均為固體廢棄物。當前，對于固廢處理存在就地轉化困難，利用效率低、運輸不便等問題。大宗煤礦固體廢棄物的綠色、高效、高值資源化再利用工藝是當今的重點研究問題。

我國能源結構以煤炭為主，煤炭約占能源消費構成的75％。煤炭在為國民經濟發展作出巨大貢獻的同時，也給礦區帶來嚴重的生態環境和社會問題。大規模的礦山開采導致礦山廢棄物數量的激增，具《中國礦產資源節約與綜合利用報告(2019)》顯示我國尾礦和廢石累積對存量目前已接近600億噸，其中廢石堆放438億噸，75％為煤矸石和礦山開采產生的廢石。在龐大產量中，利用量卻十分有限，具環保部數據顯示我國固體廢棄物綜合利用率僅為62.2％。

因此需要一種能將大宗煤礦工業固廢進行有效利用的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種利用大宗煤礦工業固廢的活性粉末混凝土。該活性粉末混凝土通過大量使用煤礦工業固廢，實現固廢規模化消納與高值化利用兼備的效果，減少了傳統混凝土中砂石以及水泥用量，達到了節能減排的目的，材料來源廣泛，降低了成本，得到的材料的性能優異，其7天抗壓強度不小于26MPa，最高可達120MPa，7天抗折強度均不小于6MPa，最高可達30MPa。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：一種利用大宗煤礦工業固廢的活性粉末混凝土，其特征在于，由以下質量份數的組分制成：煤礦工業固廢處理料750～1750份、氣化細渣300～562份、脫硫石膏25～38份、水泥600～1256份、纖維10～40份、添加劑26～64份、水258～430份。

本發明采用的煤礦工業固廢處理料和氣化細渣中二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵的含量比較豐富，三者質量之和可達工業固廢處理料質量的70％以上，其中二氧化硅和氧化鋁具有一定火山灰活性，當原料中的水泥與水混合后發生水化反應并放出熱量使得水化反應體系內部升溫，同時原料中的添加劑裹附在水化反應體系的周圍，水化反應放出的熱量不易散出且持續升高，煤礦工業固廢處理料與水化反應中的產生的Ca(OH)₂反應生成水化硅酸鈣等產物，使原料中的顆粒粘結起來形成凝膠體，使混凝土中的其它成分牢固地膠結在一起，從而提高了混凝土的抗拉強度，而且本發明將大宗煤礦工業固廢處理料作為主要原料，可將大宗煤礦產生工業固廢充分進行利用，來源廣泛，取材方便，且無產地限制，大大降低混凝土的原料成本，節省了人力物力，減少了對環境的污染和破壞；本發明通過將脫硫石膏和氣化細渣加入到煤礦工業固廢處理料和水泥體系中，會提高膠凝體系的流動性能，節約了大量的水泥和細骨料減少了用水量，改善了混合漿料的和易性，縮短凝結時間，增強混合漿料的可泵性，并提高膠凝體系的強度，石膏的微膨脹效應改善了水泥和粉煤灰結構的早期收縮，減少了水化熱和熱能膨脹性，同時脫硫石膏能夠促進氣化細渣的水化，改善氣化細渣的微結構，提高了混凝土的抗滲能力，因此脫硫石膏、氣化細渣、水泥膠凝體系能在大量利用這兩種工業廢渣的同時，直接拌合，成為兼具氣硬性和水硬性特點的特殊結構，通過添加纖維提高了混凝土的韌性，從而提高了混凝土的抗拉強度。