CN114907069A - 生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法 - Google Patents

Abstract

生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，它属于建筑材料领域。方法：一、生物质灰渣烘干后进行筛分；煤矸石烘干后进行破碎和筛分；二、取通用硅酸盐水泥、粉煤灰、煤矸石颗粒、天然砂、生物质灰渣颗粒和专用外加剂作为原料；三、上述原料加到混合机，混匀后运送至使用地点再加水搅拌，即完成。本发明利用生物质灰渣和煤矸石两类固体废物制造工作性能、技术指标满足《预拌砂浆》GB/T 25181‑2019要求的砂浆产品；本发明中固废利用，利于环保；降低成本，提高效益；配比灵活，产品多样。具有生态环保的特点，可以达到节约天然资源、提高产业固体废物综合利用水平的目标。本发明适用于生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备。

Description

生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域；具体涉及生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法。

背景技术

煤矸石，是在采煤和洗煤过程中排放的固体废弃物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，随着煤炭不断的生产，煤矸石的产量与日俱增；目前，未经处理的煤矸石作为骨料用于制备普通混凝土/砂浆，易产生干燥收缩变形，耐久性不好，安全性降低。

生物质燃烧灰渣，也称为生物质灰渣，是在燃烧生物质发电电厂锅炉或其他生物质燃烧锅炉在燃烧过程中产生的炉渣和收尘系统收集的粉尘的总称，其填埋不仅会占据大面积土地，还给环境造成巨大压力，将其作为一种资源加以综合利用，解决其带来的环境问题，还可为生物质发电创造附加值；目前，生物质灰渣多用于肥料生产，但由于一些生物质燃烧灰渣中含有重金属等污染物，因此也会用于制砖。

目前，尚无采用将生物质灰渣、煤矸石这两种固体废物作为集料的技术方案，不能达到在砂浆中对上述两种固体废物作为复合集料进行利废、节能和资源综合利用目的。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中存在的上述问题，而提供生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法。

生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，它按以下步骤实现：

一、生物质灰渣烘干后进行筛分，得到生物质灰渣颗粒，其粒径≤0.10mm；

煤矸石烘干后进行破碎和筛分，得到煤矸石颗粒，其粒径≤4.75mm，其中粒径＜150μm的煤矸石颗粒控制在17％以内；

二、按质量分数取14.2％～18.2％的通用硅酸盐水泥、2.0％～3.0％的粉煤灰、64.2％～80.0％的煤矸石颗粒、0～16.5％的天然砂、0.1％～4.8％的生物质灰渣颗粒和0.06％的专用外加剂作为原料；

三、上述原料加入到干混砂浆混合机，混匀后得到预拌干拌砂浆，然后运送至使用地点，置于搅拌机中加水搅拌，即完成生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备。

本发明与以往技术中以煤矸石代替部分水泥(胶凝材料)砂浆不同，将再利用的农业废弃物和煤矿废弃物复合使用于建筑市场领域，创新点在于研究出以生物质灰渣和煤矸石复合使用代替天然砂配制预拌砂浆，创造出复合煤矸石机制砂制备砂浆新的途径，同时通过省去煅烧工艺并掺加化学激发剂的复杂手段，最终达到利废、节能和资源综合利用的目的。

本发明中对指导砂浆生产具有实用价值，可有效的减少天然砂的使用量，减少对自然资源的开采，降低对环境和资源的破坏，并通过改善预拌干拌砂浆中集料的组成，提高水化产物形成、降低水泥用量，改善产品的使用性能，降低预拌砂浆的生产成本，具有很好的社会效益和经济效益，，达到经济、节能、利废、环保共赢。

本发明是通过将生物质灰渣与煤矸石经过加工、处理制成复合集料代替天然集料并制备生产利废节能砂浆。本发明通过研究生物质灰渣、煤矸石细集料的主要特性，包括破碎、筛分方式对复合集料的性能影响规律，针对自燃煤矸石、生物质灰渣的氧化物成分、水化特征进行优化组合，充分发挥不同成分的激发机理，并进一步通过研发各种掺和料和专用外加剂品种、掺量对煤矸石预拌砂浆性能的影响规律，研制生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆专用外加剂方案，研究砂浆中各配方对砂浆重金属综合处置方式、影响建筑结构保温性能的影响，从而优化并确定生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法。

本发明提供一种利用生物质灰渣和煤矸石两类固体废物制造工作性能、技术指标满足《预拌砂浆》GB/T 25181-2019要求的砂浆产品，此砂浆相对于一般砂浆产品可以降低生产成本、提高固体废物利用率、具有更好的保温性能。本发明填补了现有砂浆产品在同时利用生物质灰渣和煤矸石两类固废方面的空白，解决了相关技术问题，并且本发明具有生态环保的特点，可以达到节约天然资源、提高产业固体废物综合利用水平的目标。

本发明的优点：

1、固废利用，利于环保

本发明开发了煤矸石、生物质灰渣在资源综合利用方面的新途径，提出生物质灰渣、煤矸石各种废弃物作为集料复合使用的合理配合方式和比例。有利于处理在采煤、洗煤过程中产生的固体废物煤矸石；

本发明提出了生物质灰渣应用于砂浆生产，为解决越来越多的生物质发电锅炉和其他生物质锅炉所产生的生物质灰渣提供了一条比除掩埋处理外更具经济、环保特点的技术路线。

2、降低成本，提高效益

本发明中砂浆生产中的主要原材材料即集料采用煤矸石，煤矸石属于固体废弃物，价格较天然砂低廉，尤其这些年国家及地方政策上对天然砂开采越来越严格，天然砂价格必将上涨，普通砂浆成本提高；胶凝材料中利用粉煤灰和生物质灰部分代替水泥，降低水泥用量，粉煤灰和生物质灰属于固废进厂成本为零。可以看出本发明利用低成本的固废代替大部分砂浆原材料由此产生的经济效益明显、突出。

3、配比灵活，产品多样

本发明可以通过调整原料配比达到M2.5、M5.0、M7.5、M10或M15的砂浆强度要求，通过调整专用外加剂类型和比例以及其他原材料比例达到砌筑砂浆或抹灰砂浆性能要求。本发明砂浆所能达到强度等级较其他利用固废的砂浆产品更加广泛，通过各强度等级和性能不同的组合可生产满足要求的各类砌筑砂浆和抹灰砂浆。

本发明适用于生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，它按以下步骤实现：

一、生物质灰渣烘干后进行筛分，得到生物质灰渣颗粒，其粒径≤0.10mm；

煤矸石烘干后进行破碎和筛分，得到煤矸石颗粒，其粒径≤4.75mm，其中粒径＜150μm的煤矸石颗粒控制在17％以内；

二、按质量分数取14.2％～18.2％的通用硅酸盐水泥、2.0％～3.0％的粉煤灰、64.2％～80.0％的煤矸石颗粒、0～16.5％的天然砂、0.1％～4.8％的生物质灰渣颗粒和0.06％的专用外加剂作为原料；

三、上述原料加入到干混砂浆混合机，混匀后得到预拌干拌砂浆，然后运送至使用地点，置于搅拌机中加水搅拌，即完成生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备。

本实施方式步骤一中所述生物质灰渣颗粒，包括了生物质灰和生物质渣，其粒径均≤ 0.10mm。

本实施方式步骤一中所述煤矸石烘干后进行破碎和筛分，采用反击式破碎机进行破碎，筛分后粒径大于4.75mm的颗粒需返回破碎机继续进行破碎。

本实施方式步骤三中搅拌后所得生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆，输送至施工部位用于砌筑或抹灰施工。

本实施方式步骤三中运送至使用地点，是指所得预拌干拌砂浆于砂浆罐中暂存，然后采用搅拌车进行运输。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤二中按质量分数取 16.71％的通用硅酸盐水泥、3.0％的粉煤灰、62.5％的煤矸石颗粒、16.1％的天然砂、2.7％的生物质灰渣颗粒和0.06％的专用外加剂作为原料。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，步骤二中所述粉煤灰的粒径≤100μm。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，步骤二中所述天然砂的粒径≤4.75mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，步骤二中所述专用外加剂，按质量分数由67％的含聚羧酸系减水剂和33％纤维素醚类保水剂组成。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

本实施方式中所述含聚羧酸系减水剂和纤维素醚类保水剂，均为市售商品。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，步骤三中所述搅拌机中预拌干拌砂浆和水的总体积占搅拌机容量的30％～70％。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，步骤三中所述加水的量，按砂浆稠度70～80mm进行加水量的计算。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，步骤三中所述搅拌的转速为76～84r/min，时间为180s～300s。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1：

生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，它按以下步骤实现：

一、生物质灰渣烘干后进行筛分，得到生物质灰渣颗粒，其粒径≤0.10mm；

煤矸石烘干后进行破碎和筛分，得到煤矸石颗粒，其粒径≤4.75mm，其中粒径＜150μm的煤矸石颗粒控制在17％以内；

二、按质量分数取16.71％的通用硅酸盐水泥、3.0％的粉煤灰、62.5％的煤矸石颗粒、 16.1％的天然砂、2.7％的生物质灰渣颗粒和0.06％的专用外加剂作为原料；

三、上述原料加入到干混砂浆混合机，混匀后得到预拌干拌砂浆，然后运送至使用地点，置于搅拌机中加水搅拌，即完成生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备。

本实施例步骤一中所述生物质灰渣颗粒，包括了生物质灰和生物质渣，其粒径均≤ 0.10mm。

本实施例步骤一中所述煤矸石烘干后进行破碎和筛分，采用反击式破碎机进行破碎，筛分后粒径大于4.75mm的颗粒需返回破碎机继续进行破碎。

本实施例步骤三中运送至使用地点，是指所得预拌干拌砂浆于砂浆罐中暂存，然后采用搅拌车进行运输。

本实施例步骤二中所述专用外加剂，按质量分数由67％的含聚羧酸系减水剂和33％纤维素醚类保水剂组成。

本实施例步骤三中所述搅拌机中预拌干拌砂浆和水的总体积占搅拌机容量的50％。

本实施例步骤三中所述加水的量，按砂浆稠度75mm进行加水量的计算。

本实施例步骤三中所述搅拌的转速为80r/min，时间为240s。

本实施例步骤二中所述粉煤灰的粒径≤100μm。

本实施例步骤二中所述天然砂的粒径≤4.75mm。

本实施例步骤二中所述通用硅酸盐水泥，采用P.F粉煤灰硅酸盐水泥，强度32.5。

本实施例步骤三中搅拌后所得生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆，为M15干拌普通砌筑砂浆，输送至施工部位用于建筑墙体砌筑。作用：代替传统干拌普通砌筑砂浆。主要实测技术数据：28天强度17.9MPa，各项指标符合《预拌砂浆》GB/T 25181-2019要求。

实施例2：

本实施例与实施例1不同的是：步骤二中按质量分数取17.1％的通用硅酸盐水泥、3.0％的粉煤灰、76.2％的煤矸石颗粒、3.6％的生物质灰渣颗粒和0.06％的专用外加剂作为原料；其它均相同。

本实施例步骤三中搅拌后所得生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆，为M10干拌普通砌筑砂浆，输送至施工部位用于建筑墙体砌筑。作用：代替传统干拌普通砌筑砂浆。主要实测技术数据：28天强度13.9MPa，各项指标符合《预拌砂浆》GB/T 25181-2019要求。

实施例3：

本实施例与实施例1不同的是：步骤二中按质量分数取14.2％的通用硅酸盐水泥、2.3％的粉煤灰、67.2％的煤矸石颗粒、16.1％的天然砂、0.1％的生物质灰渣颗粒和0.06％的专用外加剂作为原料；其它均相同。

本实施例步骤三中搅拌后所得生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆，为M10干拌普通砌筑砂浆，输送至施工部位用于建筑墙面抹灰。作用：代替传统干拌普通抹灰砂浆。主要实测技术数据：28天强度6.3MPa，各项指标符合《预拌砂浆》GB/T 25181-2019要求。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，其特征在于它按以下步骤实现：

一、生物质灰渣烘干后进行筛分，得到生物质灰渣颗粒，其粒径≤0.10mm；

煤矸石烘干后进行破碎和筛分，得到煤矸石颗粒，其粒径≤4.75mm，其中粒径＜150μm的煤矸石颗粒控制在17％以内；

二、按质量分数取14.2％～18.2％的通用硅酸盐水泥、2.0％～3.0％的粉煤灰、64.2％～80.0％的煤矸石颗粒、0～16.5％的天然砂、0.1％～4.8％的生物质灰渣颗粒和0.06％的专用外加剂作为原料；

三、上述原料加入到干混砂浆混合机，混匀后得到预拌干拌砂浆，然后运送至使用地点，置于搅拌机中加水搅拌，即完成生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备。

2.根据权利要求1所述的生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，其特征在于步骤二中按质量分数取16.71％的通用硅酸盐水泥、3.0％的粉煤灰、62.5％的煤矸石颗粒、16.1％的天然砂、2.7％的生物质灰渣颗粒和0.06％的专用外加剂作为原料。

3.根据权利要求1所述的生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，其特征在于步骤二中所述粉煤灰的粒径≤100μm。

4.根据权利要求1所述的生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，其特征在于步骤二中所述天然砂的粒径≤4.75mm。

5.根据权利要求1所述的生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，其特征在于步骤二中所述专用外加剂，按质量分数由67％的含聚羧酸系减水剂和33％纤维素醚类保水剂组成。

6.根据权利要求1所述的生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，其特征在于步骤三中所述搅拌机中预拌干拌砂浆和水的总体积占搅拌机容量的30％～70％。

7.根据权利要求1所述的生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，其特征在于步骤三中所述加水的量，按砂浆稠度70～80mm进行加水量的计算。

8.根据权利要求1所述的生物质灰渣、煤矸石复合集料砂浆的制备方法，其特征在于步骤三中所述搅拌的转速为76～84r/min，时间为180s～300s。