[发明专利]一种含煤制油粗渣的胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含煤制油粗渣的胶凝材料及其制备方法，该胶凝材料按重量份数计包括以下原料：煤制油粗渣3‑30份、矿渣20‑60份、钢渣粒10‑40份、石膏5‑20份。该胶凝材料有效利用了煤制油粗渣，以及钢渣、矿渣、石膏等固体废弃物；其物料级配好，具有良好的安定性和优良的机械性能。本发明该提供了相应的制备方法，具有工艺简便、易于操作、能耗低、无废化、无污染、高效环保等优点。

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物资源化利用领域和建筑材料技术领域，具体涉及一种含煤制油粗渣的胶凝材料及其制备方法。

背景技术

煤制油渣属于煤气化渣的一种，通常包括粗渣和细渣，仅榆林市煤气化渣产生量，预计2020年将达到1031.9万吨。粗渣一般产生于气化炉，在高温高压条件下，煤炭颗粒经浆化后再经过熔融、激冷、凝结等流程，在气化炉底部的排渣斗排出，并含有一定水分和残余碳。目前，煤制油粗渣的处理方式多为堆存或者填埋，由于其含有多种金属，极易对地表水、地下水和土壤造成污染，堆存还容易产生扬尘等问题。

目前，煤制油粗渣分布在内蒙古鄂尔多斯、陕西榆林、宁夏宁东、新疆准东等地，随着煤炭分质利用成为煤气化工业的主流趋势，在我国现代化煤化工产业高速发展的背景下，煤制油粗渣的生产量将会越来越大。

以本发明所使用的煤制油粗渣为例，其来自于山西某煤制油工厂，颜色呈黑色。检测结果显示，该煤制油粗渣残余碳极低，烧失量在0-3％左右，热重差热的结果显示这种煤制油粗渣几乎没有质量损失。XRD(X射线衍射分析)的分析结果显示，该煤制油粗渣不具有晶体形态，不含有晶体，呈现出良好的非晶态。XRF(X射线荧光光谱分析)的分析结果显示，这种煤制油粗渣，含有非常丰富的氧化钙、二氧化硅、氧化铝以及一定量的氧化铁，其中二氧化硅和氧化铝的总量在72％以上，氧化钙的含量在15％以上，氧化铁含量在5％左右，以上各种氧化物总量占到93％左右，有潜力作为优质的建筑材料原料，可广泛应用于生产胶凝材料、混凝土、建筑用砖、墙体材料等。

专利文献CN108817030A提供了一种煤气化细渣活化处理的方法，包括将煤气化细渣与碱性介质粉末研细混匀后，在较低的外界温度(该温度低于固相反应需要的温度)下，通入适量含氧气氛，促进煤气化细渣中未燃烧物快速燃烧。而快速产生的热量能使反应物的温度迅速提升到适合固相反应发生的温度，最终实现细渣中的硅铝化合物快速转化为活性相。而该活性相易于通过化学方法分离提取其中的Al，Si，Fe等化学成分。但该方法仅适用于残余碳含量较高的煤气化细渣的处理，并未涉及几乎不含残余碳的煤制油粗渣的处理方法，且处理工艺复杂。

专利文献CN107986643A公开了一种利用煤气化细渣制备吸附材料的方法，包括：a、加水配制煤气化细渣浆料；b、制备富硅复合料浆和富炭复合料浆；c、制备富炭吸附材料。但该方法依然仅适用于残余碳含量较高的煤气化细渣的处理，并未涉及几乎不含残余碳的煤制油粗渣的处理方法，且处理流程复杂，成本较高。

因此，为了解决现有技术中存在的问题，本领域技术人员致力于寻找一种工艺简单、经济合理、能够充分有效利用煤制油粗渣的方法，并且能够同时综合利用矿渣、钢渣、石膏等工业固体废弃物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含煤制油粗渣的胶凝材料及其制备方法，该胶凝材料的物料级配好，同时能够综合利用矿渣、钢渣、石膏等工业固体废弃物，且其制备方法具有工艺简单、经济合理等优点。

为此，本发明的第一方面提供了一种含煤制油粗渣的胶凝材料，按重量份数计包括以下原料：煤制油粗渣3-30份、矿渣20-60份、钢渣粒10-40份、石膏5-20份。

其中，所述煤制油粗渣即为煤制油化工中产生的粗渣。

进一步，所述矿渣为水淬高炉矿渣。

进一步，所述钢渣粒由钢渣原料经除铁、破碎、筛分得到；所述钢渣原料为转炉钢渣、热泼钢渣、热闷钢渣、滚筒钢渣和电炉渣中的一种或多种。