[發明專利]利用固硫灰渣和煤矸石制備的緩凝水泥及該水泥的制備方法

在審

• 申請號: 202111022477.6
• 申請日: 2021-09-01
• 公開（公告）號: CN113831035A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 劉利民;陳雪萬;劉奉霞;李來芳;吳世斌;劉雪鋒;張繼屯;劉益;戴剛;竇立剛;李建平;肖雨欣;鄧超;曾濤;衛學典;于俊洋
• 申請（專利權）人: 長江三峽技術經濟發展有限公司
• 主分類號: C04B7/24
• 分類號: C04B7/24;C04B7/19;C04B7/36;C04B7/52;C04B24/12;C04B22/08;C04B103/52;C04B103/22
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明提供了一種利用固硫灰渣和煤矸石制備的緩凝水泥及該水泥的制備方法，該水泥包括按重量計的以下原料：固硫灰渣15%～25%，熟料25%～30%，煤矸石15%～25%，礦渣20%～45%，還包括助磨劑，助磨劑加入量不大于前述物料總質量的0.5%。本發明通過調節固硫灰渣、煤矸石、熟料、礦渣的配合比例，制備出強度高，緩凝效果明顯，標準稠度用水量正常，性能穩定的緩凝水泥。該水泥的制備能有效消納固硫灰渣煤矸石類廢棄物，既提高了固體廢棄物的綜合利用，又緩解環境的壓力，符合綠色環保理念。

技術領域

本發明屬于材料領域，涉及循環流化床鍋爐產生固體廢棄物的和煤矸石的綜合再利用，具體是利用該廢棄物固硫灰渣與煤矸石及其他原料混合制備緩凝水泥及該水泥的制備方法。

背景技術

固硫灰渣是指循環流化床鍋爐中含硫煤與石灰石等固硫劑在900℃左右燃燒固硫產生的由煙道氣體經除塵收集的粉末與鍋爐收集得到的底渣，2013年的產量就已經達到8000萬噸，沒有得到充分的利用，固硫灰渣作為緩凝劑的研究和應用較少。

煤矸石是煤層中炭質頁巖經自然或煅燒的產物，主要產生于煤礦生產過程中的廢渣，包括巖石巷道掘進時產生的掘進矸石，采煤過程中從頂板、底板和夾在煤層中的巖石夾層里采出來的矸石，以及洗煤廠生產過程中排出的洗矸石，我國煤炭系統多年來積存下來的煤矸石達10億噸以上，現在每年還要排放出近1億噸，其中洗矸約1500多萬噸，對環境造成巨大的壓力。

目前，水泥混凝土緩凝劑主要有無機緩凝劑和有機緩凝劑，其中無機緩凝劑主要有（1）磷酸鹽、偏磷酸鹽類混凝土緩凝劑；（2）硼砂（Na₂B4O₇?10H₂O）；（3）氟硅酸鈉（Na₂SiF₆）；有機緩凝劑主要有（1）羥基羧酸、氨基羧酸及其鹽；（2）多元醇及其衍生物；（3）糖類。以上種類緩凝劑對于固體廢棄物的消納作用有限，未能緩解固體廢棄物排放對環境的壓力。

發明內容

本發明提供一種利用固硫灰渣和煤矸石制備的緩凝水泥及該水泥的制備方法，將固硫灰渣與熟料、煤矸石和礦渣按照一定比例混合后粉磨，制備緩凝水泥，能達到良好的緩凝效果，且28天抗壓強度均高于38MPa。

本發明的技術方案是，一種利用固硫灰渣和煤矸石制備的緩凝水泥，包括按重量計的以下原料：固硫灰渣15%～25%，熟料25%～30%，煤矸石15%～25%，礦渣20%～45%，還包括粉體水泥助磨劑，助磨劑加入量≤前述物料總質量的0.5%。

進一步地，所述固硫灰渣中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO和MgO總含量在90%以上.

進一步地，固硫灰渣包括固硫渣、固硫渣或兩者混合物。優選固硫灰為75%±5%，固硫渣為25%±5%。

進一步地，所述熟料主要成分是SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO，其中硅酸鈣礦物（CaO·SiO₂）含量≥66%，CaO和SiO₂質量比≥2.0，f-CaO≤1.5%，MgO≤5%，燒失量≤1.5%，不溶物≤3%，SO₃≤1.5%，試驗方法和檢驗規則符合GB/T 21372-2008《硅酸鹽水泥熟料》。

進一步地，煤矸石為原礦矸、洗矸石或兩者混合物，其主要成分是Al₂O₃、SiO₂占85%以上，Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃含量＜15%。