CN113045282A - 一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法,属于固废资源化利用领域。包括以下步骤:步骤S1、将气化渣、脱硫石膏、粉煤灰、煤矸石按照复合规则得出的质量比加入搅拌机中;步骤S2、将水、复合激发剂、外加剂加入到搅拌机中;步骤S3、搅拌机充分混合、搅拌混合料,制得所述充填材料。本发明将煤基固体废弃物混合制备成充填材料,不仅解决了固废资源化利用和开采中地表塌陷等问题,还降低了固废处理成本和环境污染。
Description
技术领域
本发明属于煤基固体废弃物资源化利用领域,具体涉及一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法。
背景技术
在煤炭资源开发利用过程中,会排放大量的煤基固废,主要包括煤矸石、粉煤灰,脱硫石膏,气化渣和炉底渣等。上述固体废弃物综合利用率低,随着经济发展和煤炭利用进一步加大,煤基固废的排放量在逐年增加,使得煤基固废的堆放占用地面积不断扩大,提高存储成本,并且,大量的煤基固废也会造成环境问题,尤其粉煤灰会产生扬尘,对周围的大气、水体等均会造成严重的污染,同时对人类健康也造成威胁。这些问题会影响生态文明建设和国家能源战略的实施。
煤炭产量快速增长的背后存在煤炭资源高强度开采、环境容量超标和因采煤引起的地质灾害频发等问题愈发凸显,尤其是我国煤炭开采长期以长壁垮落法为主。我国“三下”压煤量巨大,我国煤炭资源探明剩余可采储量为1842亿吨,来随着煤炭资源的逐步枯竭与煤炭需求量的日益增多,解决矿区“三下”压煤的问题将会越来越引发关注。地下煤炭被采出后,围岩应力状态受到破坏并重新分布,引起围岩的移动、破断及变形,由下向上发展至地表,导致地表出现大范围的塌陷,由此引发的地质灾害日益严重。
充填开采技术作为煤炭绿色开采中重要的组成部分,已成为解决“三下”压煤和因煤炭开采导致的地表沉陷的重要手段。此技术具有提高资源回收率、有效控制地层破坏、减小地表沉陷等优点。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现:一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法,其特征在于:所述制备方法包括以下步骤:
步骤S1、将气化渣、脱硫石膏、粉煤灰、煤矸石按照复合规则得出的质量比加入搅拌机中;
步骤S2、将水、复合激发剂、外加剂加入到搅拌机中;
步骤S3、搅拌机充分混合、搅拌混合料,制得所述充填材料。
所述的多源煤基固废原料78-92重量份,复合激发剂2-5重量份,外加剂5-8重量份。
所述的复合激发剂包括硅酸钠和氢氧化钠。
所述的外加剂组分包括:缓凝剂25-53重量份,减水剂10-29重量份,保水剂18-47重量份。
所述的煤矸石在充填材料中作为充填骨料,将煤矸石经5mm,10mm,15mm的筛子,选取符合粒径要求的煤矸石备用,不满足粒径要求的研磨直至符合粒径要求。
所述的原料粉煤灰、气化渣应粉磨至比表面积450-550m2/kg。
所述的粉煤灰、气化渣、脱硫石膏作为充填材料中的胶凝材料,三者混合后加入添加剂,具有胶凝作用。
所述的多源煤基固废原料的复合规则为:
粉煤灰、气化渣的化成分主要为SiO2、Al2O3,具有一定的火山灰活性,通过SiO2、Al2O3的含量对两者的质量进行配比。
令粉煤灰中SiO2、Al2O3的总含量为A(%),其中Al2O3/SiO2的含量比为XA,气化渣中SiO2、Al2O3的总含量为B(%),其中Al2O3/SiO2的含量比为XB;
粉煤灰的质量为MAsh(kg),气化渣的质量为MSlag(kg),引入比例系数Z=0.89;
脱硫石膏的质量MGD=(0.14~0.27)(MAsh+MSlag)(kg);
煤矸石的质量MCS=(2.3~3.1)(MAsh+MSlag+MGD)(kg);
则多源煤基固废原料的配比为MAsh:MSlag:MGD:MCS。
本发明实施例具有如下优点:
本发明利用气化渣,煤矸石,粉煤灰及脱硫石膏混合,它们之间可以相互促进和补充,制备出环保型的充填材料;采用的原料来源广泛、成本低廉、该制备方法工艺简单,易于操作;本发明不仅能够合理利用固废,节省其堆积的空间,减少固废引起的环境污染,且解决了因煤炭开采而引发的问题。
附图说明
图1为多源煤基固废制备充填材料的工艺流程图。
具体实施方式
以下通过附图1和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
实例1
多源煤基固废原料89重量份,复合激发剂3重量份,外加剂7重量份;其中多源煤基固废原料比例经复合规则计算,粉煤灰:气化渣:脱硫石膏:煤矸石质量比约为1:1.2:0.5:6.8。
复合激发剂包括硅酸钠和氢氧化钠。
外加剂组分包括:缓凝剂35重量份,减水剂21重量份,保水剂30重量份。
煤矸石在充填材料中作为充填骨料,将煤矸石经5mm,10mm,15mm的筛子,选取符合粒径要求的煤矸石备用,不满足粒径要求的研磨直至符合粒径要求。
所述的原料粉煤灰、气化渣应粉磨至比表面积450-550m2/kg。
所述的粉煤灰、气化渣、脱硫石膏作为充填材料中的胶凝材料,三者混合后加入添加剂,具有胶凝作用。
制备方法为:
步骤S1、将气化渣、脱硫石膏、粉煤灰、煤矸石按照复合规则得出的质量比加入搅拌机中;
步骤S2、将水、复合激发剂、外加剂加入到搅拌机中;
步骤S3、搅拌机充分混合、搅拌混合料,制得所述充填材料4。
经检测,制备的充填材料初始流动度153mm/m,30min流动度损失<±3mm,初凝时间为62min,终凝时间为139min,3天抗压强度为5.7MPa,28天抗压强度为12.9MPa。
实例2
多源煤基固废原料85重量份,复合激发剂4重量份,外加剂6重量份;其中多源煤基固废原料比例经复合规则计算,粉煤灰:气化渣:脱硫石膏:煤矸石质量比约为1:0.9:0.3:6.1。
复合激发剂包括硅酸钠和氢氧化钠。
外加剂组分包括:缓凝剂37重量份,减水剂19重量份,保水剂34重量份。
煤矸石在充填材料中作为充填骨料,将煤矸石经5mm,10mm,15mm的筛子,选取符合粒径要求的煤矸石备用,不满足粒径要求的研磨直至符合粒径要求。
所述的原料粉煤灰、气化渣应粉磨至比表面积450-550m2/kg。
所述的粉煤灰、气化渣,脱硫石膏作为充填材料中的胶凝材料,三者混合后加入添加剂,具有胶凝作用。
制备方法为:
步骤S1、将气化渣、脱硫石膏、粉煤灰、煤矸石按照复合规则得出的质量比加入搅拌机中;
步骤S2、将水、复合激发剂、外加剂加入到搅拌机中;
步骤S3、搅拌机充分混合、搅拌混合料,制得所述充填材料4。
经检测,制备的充填材料初始流动度141mm/m,30min流动度损失<±3mm,初凝时间为57min,终凝时间为158min,3天抗压强度为4.0MPa,28天抗压强度为13.2MPa。
以上所述的实例,只是本发明的部分较优选方案,本领域的技术员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明的实质和范围的前提下,本发明的技术方案可进行修改或者等同替换,这些修改和等同替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法,其特征在于:所述制备方法包括以下步骤:
步骤S1、将气化渣、脱硫石膏、粉煤灰、煤矸石按照复合规则得出的质量比加入搅拌机中;
步骤S2、将水、复合激发剂、外加剂加入到搅拌机中;
步骤S3、搅拌机充分混合、搅拌混合料,制得所述充填材料。
2.根据权利要求1所述的一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法,其特征在于:所述的多源煤基固废原料78-92重量份,复合激发剂2-5重量份,外加剂5-8重量份。
3.根据权利要求1所述的一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法,其特征在于:所述的复合激发剂包括硅酸钠和氢氧化钠。
4.根据权利要求1所述的一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法,其特征在于:所述的外加剂组分包括:缓凝剂25-53重量份,减水剂10-29重量份,保水剂18-47重量份。
5.根据权利要求1所述的一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法,其特征在于:所述的煤矸石在充填材料中作为充填骨料,将煤矸石经5mm,10mm,15mm的筛子,选取符合粒径要求的煤矸石备用,不满足粒径要求的研磨直至符合粒径要求。
6.根据权利要求1所述的一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法,其特征在于:所述的原料粉煤灰、气化渣应粉磨至比表面积450-550m2/kg。
7.根据权利要求1所述的一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法,其特征在于:所述的粉煤灰、气化渣,脱硫石膏作为充填材料中的胶凝材料,三者混合后加入添加剂,具有胶凝作用。
8.根据权利要求1所述的一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法,其特征在于:所述的多源煤基固废原料的复合规则为:
粉煤灰、气化渣的化成分主要为SiO2、Al2O3,具有一定的火山灰活性,通过SiO2、Al2O3的含量对两者的质量进行配比;
令粉煤灰中SiO2、Al2O3的总含量为A(%),其中Al2O3/SiO2的含量比为XA,气化渣中SiO2、Al2O3的总含量为B(%),其中Al2O3/SiO2的含量比为XB;
粉煤灰的质量为MAsh(kg),气化渣的质量为MSlag(kg),引入比例系数Z=0.89;
脱硫石膏的质量MGD=(0.14~0.27)(MAsh+MSlag)(kg);
煤矸石的质量MCS=(2.3~3.1)(MAsh+MSlag+MGD)(kg);
则多源煤基固废原料的配比为MAsh:MSlag:MGD:MCS。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20210629 |