CN106966620A - 一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种煤矸石底渣、粉煤灰等工业固废复配胶凝材料的制备方法。本发明公开了一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，旨在提供一种不需要熟料烧结工艺，直接利用煤电厂煤炭烧结产物，煤矸石底渣、粉煤灰等固废复配研磨制备一种成本极低，生产工艺简单，性能稳定的复配胶凝材料。本发明一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣10‑35％，粉煤灰25‑55％，生石灰5‑50％，石膏8‑12％。

Description

一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种煤矸石底渣、粉煤灰等工业固废复配胶凝材料的制备方法。
背景技术
水泥是建筑行业中一种重要的材料，需求量大，耗能高，对原材料的需求也大。主要原料如石灰石是一次资源，加之其在其它行业，如冶金，医药化工等需求巨大。长期下去，这种一次资源面临储量急剧减少，不利子孙后代的局面。与此同时，煤电行业每年产生大量的固废，如煤矸石底渣和粉煤灰，由于现有技术和条件得不到充分的利用，这些固废堆积成山，对生态环境造成严重的污染和威胁。利用工业固废制备水泥，不仅能够及时的消耗堆存固废，还能减少石灰石等一次资源的消耗，这是一举两得的好事，同时由于利用固废几乎没有原料成本，很多地方实行固废消耗补贴政策，鼓励工业固废的利用和消耗，因此通过技术开发，使用煤矸石底渣、粉煤灰等这些固废制备水泥，既符合国家政策导向，又有成本低廉，市场潜力大等良好的经济效益和社会效益。
但是目前利用固废如煤矸石、镁渣、粉煤灰和锰渣等固废生产水泥存在如下一些问题：
1、把这些固废直接研磨后掺入市售水泥中，替代部分水泥，为确保水泥的性能掺量不可能很大，配料中仍然有大量的水泥，性能提升小；
2、将上述固废和石灰石等其他原料一起煅烧制备水泥熟料，再配置部分石膏等一起研磨，煅烧熟料仍然需要消耗大量的能源，环境污染严重，而且仍然利用石灰石等一次资源，制备成本仍然很高，利润空间小，企业难以接受。
发明内容
本发明公开了一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，旨在提供一种不需要熟料烧结工艺，直接利用煤电厂煤炭烧结产物，煤矸石底渣、粉煤灰等固废复配研磨制备一种成本极低，生产工艺简单，性能稳定的复配胶凝材料。
本发明的技术方案为：
一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣10-35％，粉煤灰25-55％，生石灰5-50％，石膏8-12％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
本发明所述煤矸石底渣是煤矸石发电厂中的煤矸石经过800-1000℃燃烧的产物，所述粉煤灰是煤炭经过800-1000℃燃烧后在烟气中捕收到的细灰。
优选地，本发明一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣28-32％，粉煤灰48-52％，生石灰8-10％，石膏8-10％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
优选地，本发明一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣12-17％，粉煤灰43-46％，生石灰28-32％，石膏8-12％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
优选地，本发明一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣8-12％，粉煤灰28-32％，生石灰48-52％，石膏8-12％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
优选地，本发明一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣30％，粉煤灰50％，生石灰10％，石膏10％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
优选地，本发明一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣15％，粉煤灰45％，生石灰30％，石膏10％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
优选地，本发明一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣10％，粉煤灰30％，生石灰50％，石膏10％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
本发明煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，在复配胶凝材料中添加复配胶凝材料总量0.3-0.6％的水泥助剂，用于调节水泥的和易性和减少需水量。
本发明一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料的制备方法，将煤矸石底渣，粉煤灰，生石灰和石膏分别粗破至5mm以下的原料颗粒，再按比例将配好的原料颗粒混合，进入水泥磨研磨得到复配胶凝材料。
本发明所采用的煤矸石底渣和粉煤灰都是煤电厂高温煅烧后产生的固体废物，且在适当的比例范围内巧妙的将这些固体废物结合生石灰和石膏，达到水泥的各种指标要求，代替水泥使用，避免了通常水泥生产或者复配熟料需要高温煅烧的过程，大幅度的节省了能源和资源的消耗，降低了水泥生产的成本，从源头杜绝了环境污染，实现固废资源的循环利用，造福子孙后代。
具体实施方式
实施例1
将经过破碎粒度均在4mm以下的煤矸石底渣、粉煤灰、生石灰和石膏分别以如下比例30％，50％，10％，10％，再加入上述混合料总重量0.3％的水泥助剂，混合进入水泥磨研磨，细磨得到性能相当于325水泥的胶凝材料，按照水泥国家标准检测性能，结果见表1。
实施例2
将经过破碎粒度均在4mm以下的煤矸石底渣、粉煤灰、生石灰和石膏分别以如下比例15％，45％，30％，10％，再加入上述混合料总重量0.4％的水泥助剂，混合进入水泥磨研磨，细磨得到性能相当于325水泥的胶凝材料，按照水泥国家标准检测性能，结果见表1。
实施例3
将经过破碎粒度均在4mm以下的煤矸石底渣、粉煤灰、生石灰和石膏分别以如下比例10％，30％，50％，10％，再加入上述混合料总重量0.4％的水泥助剂，混合进入水泥磨研磨，细磨得到性能相当于325水泥的胶凝材料，按照水泥国家标准检测性能，结果见表1。
表1三种实例复配得到的水泥的性能检测结果
本发明性能检测所用国家标如下：
1.GB/T 1345-2005水泥细度检验方法；
2.GB/T 1346-2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法；
3.GB/T8014-2008水泥比表面积测试方法；
4.GB/T17671-1999水泥胶砂强度检测方法。
实施例4
将经过破碎粒度均在4mm以下的煤矸石底渣、粉煤灰、生石灰和石膏分别以如下比例28％，52％，10％，10％，再加入上述混合料总重量0.4％的水泥助剂，混合进入水泥磨研磨，细磨得到性能相当于325水泥的胶凝材料，按照水泥国家标准检测性能，符合要求。
实施例5
将经过破碎粒度均在4mm以下的煤矸石底渣、粉煤灰、生石灰和石膏分别以如下比例32％，50％，8％，10％，再加入上述混合料总重量0.3％的水泥助剂，混合进入水泥磨研磨，细磨得到性能相当于325水泥的胶凝材料，按照水泥国家标准检测性能，符合要求。
实施例6
将经过破碎粒度均在4mm以下的煤矸石底渣、粉煤灰、生石灰、和石膏分别以如下比例12％，46％，32％，10％，再加入上述混合料总重量0.6％的水泥助剂，混合进入水泥磨研磨，细磨得到性能相当于325水泥的胶凝材料，按照水泥国家标准检测性能，符合要求。
实施例7
将经过破碎粒度均在4mm以下的煤矸石底渣、粉煤灰、生石灰和石膏分别以如下比例17％，43％，32％，8％，再加入上述混合料总重量0.5％的水泥助剂，混合进入水泥磨研磨，细磨得到性能相当于325水泥的胶凝材料，按照水泥国家标准检测性能，符合要求。
实施例8
将经过破碎粒度均在4mm以下的煤矸石底渣、粉煤灰、生石灰、和石膏分别以如下比例8％，32％，48％，12％，再加入上述混合料总重量0.4％的水泥助剂，混合进入水泥磨研磨，细磨得到性能相当于325水泥的胶凝材料，按照水泥国家标准检测性能，符合要求。
实施例9
将经过破碎粒度均在4mm以下的煤矸石底渣、粉煤灰、生石灰和石膏分别以如下比例12％，28％，52％，和8％，再加入上述混合料总重量0.3％的水泥助剂，混合进入水泥磨研磨，细磨得到性能相当于325水泥的胶凝材料，按照水泥国家标准检测性能，符合要求。

Claims (10)

1.一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，其特征在于该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣10-35％，粉煤灰25-55％，生石灰5-50％，石膏8-12％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
2.如权利要求1所述的一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，其特征在于：所述煤矸石底渣是煤矸石发电厂中的煤矸石经过800-1000℃燃烧的产物，所述粉煤灰是煤炭经过800-1000℃燃烧后在烟气中捕收到的细灰。
3.如权利要求1所述的一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，其特征在于：该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣28-32％，粉煤灰48-52％，生石灰8-10％，石膏8-10％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
4.如权利要求1所述的一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，其特征在于：该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣12-17％，粉煤灰43-46％，生石灰28-32％，石膏8-12％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
5.如权利要求1所述的一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，其特征在于：该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣8-12％，粉煤灰28-32％，生石灰48-52％，石膏8-12％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
6.如权利要求1所述的一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，其特征在于：该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣30％，粉煤灰50％，生石灰10％，石膏10％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
7.如权利要求1所述的一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，其特征在于：该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣15％，粉煤灰45％，生石灰30％，石膏10％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
8.如权利要求1所述的一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，其特征在于：该胶凝材料包括以下重量百分含量的组分，煤矸石底渣10％，粉煤灰30％，生石灰50％，石膏10％，其中所述煤矸石底渣中CaO、SiO2、Fe2O3和AI2O3的重量百分含量分别为：4％≤CaO≤6％,40％≤SiO2≤48％,3％≤Fe2O3≤5％,25％≤AI2O3≤30％；所述粉煤灰中CaO、SiO2、Fe2O3、AI2O3和MgO的重量百分含量分别为：30％≤CaO≤35％,31％≤SiO2≤35％,1.5％≤Fe2O3≤2.0％,18％≤AI2O3≤23％；3％≤MgO≤5％；所述生石灰中CaO的重量百分含量为CaO≥92％。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料，其特征在于：在复配胶凝材料中添加复配胶凝材料总量0.3-0.6％的水泥助剂。
10.权利要求9所述的一种煤矸石底渣、粉煤灰复配胶凝材料的制备方法，其特征是将煤矸石底渣，粉煤灰，生石灰和石膏分别粗破至5mm以下的原料颗粒，再按比例将配好的原料颗粒混合，进入水泥磨研磨得到复配胶凝材料。
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