[发明专利]利用煤矸石制备高强度复合材料的方法

说明书

本发明属于固体废弃物资源再生技术领域，具体涉及一种利用煤矸石制备高强度复合材料的方法，所述的方法包括向煤矸石中加入石灰石粉，经高温煅烧处理后得到烧成物，在烧成物中混入低熔点玻璃粉和玻璃纤维，并以聚乙烯醇水溶液作为粘结剂，混合筛分得到塑性颗粒物，利用模具将塑性颗粒物压制成坯体，再在50～70Mpa的压力条件下，经烧结炉中保温烧制，自然冷却后得到高强度复合材料；本发明中，通过细化的煤矸石粉与低熔点玻璃粉和玻璃纤维共混烧结，低熔点的玻璃粉和玻璃纤维相当于粘结剂，不仅能侵入到煤矸石粉的孔隙结构中，使得煤矸石粉自身紧实强化，还能提高整体的煤矸石粉烧结后的强度，制备得到一种高强度的复合材料。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源再生技术领域，具体涉及一种利用煤矸石制备高强度复合材料的方法。

背景技术

煤矸石是在采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，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。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。煤矸石若弃置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。

现有技术中已存在有很多煤矸石的利用途径，包括有：

1、回收煤炭和黄铁矿：通过简易工艺，从煤矸石中洗选出好煤，通过筛选从中选出劣质煤，同时拣出黄铁矿。或从选煤用的跳汰机—平面摇床流程中回收黄铁矿、洗混煤和中煤。回收的煤炭可作动力锅炉的燃料，洗矸可作建筑材料，黄铁矿可作化工原料；

2、用于发电：主要用洗中煤和洗矸混烧发电。中国已用沸腾炉燃烧洗中煤和洗矸的混合物(发热量每公斤约2000大卡)发电。炉渣可生产炉渣砖和炉渣水泥。日本有10多座这种电厂；所用中煤和矸石的混合物，一般每公斤发热量为3500大卡；火力不足时，用重油助燃。德意志联邦共和国和荷兰把煤矿自用电厂和选煤厂建在一起，以利用中煤、煤泥和煤矸石发电；

3、制造建筑材料：代替粘土作为制砖原料，可以少挖良田。烧砖时，利用煤矸石本身的可燃物，可以节约煤炭。

此外，煤矸石还可用于生产低热值煤气，制造陶瓷，制作土壤改良剂，或用于铺路、井下充填、地面充填造地。在自燃后的矸石山上也可种草造林，美化环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用煤矸石制备高强度复合材料的方法，提供一种新的煤矸石的利用途径，提高煤矸石的附加值。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种利用煤矸石制备高强度复合材料的方法，包括向煤矸石中加入石灰石粉，经高温煅烧处理后得到烧成物，在烧成物中混入低熔点玻璃粉和玻璃纤维，并以聚乙烯醇水溶液作为粘结剂，混合筛分得到塑性颗粒物，利用模具将塑性颗粒物压制成坯体，再在50～70Mpa的压力条件下，经烧结炉中保温烧制，自然冷却后得到高强度复合材料。

在进一步的技术方案中，所述煤矸石、石灰石粉、低熔点玻璃粉和玻璃纤维的重量比为1：(0.3～0.7)：(0.5～0.8)：(0.1～0.3)。

在进一步的技术方案中，所述煤矸石、石灰石粉、低熔点玻璃粉和玻璃纤维的重量比为1：0.6：0.7：0.2。

在进一步的技术方案中，所述低熔点玻璃粉的粒径为1～100μm。

在进一步的技术方案中，所述玻璃纤维的长度为1～5mm。