[发明专利]一种改性煤渣的制备方法及其应用

说明书

本发明属于建筑技术领域，尤其涉及一种改性煤渣的制备方法及其应用。本发明采用复合酸溶液处理煤渣，能使其中的部分氧化铝、氧化镁等溶解在复合酸溶液，复合酸溶液中的氧化铝、氧化镁与锆石粉、硼粉反应后，固化吸附在煤渣的孔结构中，提高了煤渣烧结性能，且有利于提高其烧结强度；而后采用表面改性液改性，能提高煤渣的分散性能；而后再采用增强纤维、偶联剂共混改性，增强纤维在偶联剂的作用下接枝在煤渣中，改善了煤渣的抗冻性和耐蚀性。经过酸改性、表面改性、共混改性后的煤渣，强度、抗冻性、分散性、烧结性等性能明显提升了，可用于透水页岩砖的制备。所制得的透水页岩砖，具有良好的透水性、抗冻性、抗蚀性，且强度高。

技术领域

本发明属于建筑技术领域，尤其涉及一种改性煤渣的制备方法及其应用。

背景技术

煤化工产业在我国的化学工业中具有重要的地位。同时，煤化工产业所面临的环保压力也越来越大，资源综合利用、“三废”治理问题日益突出。

气化炉渣，简称煤渣，是煤在气化炉中燃烧气化后的固体残留物，是煤中矿物质在煤气化过程中经过一系列分解、化合反应生成的产物。气化炉产生的煤渣，主要由SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等组成，属于一般固体废弃物。气化炉渣在占煤化工废渣总量的比例超过 90％以上，实现气化炉渣资源的综合利用对煤化工产业的发展具有重要意义。

汽化炉产生的煤渣固定碳含量普遍偏高(10％以上)，有的甚至能达到35％，这种高固定碳含量煤渣由于其固定碳和烧失量较高，在建筑材料中的应用多集中于道路材料、免烧砖和粘土砖方面。用于免烧砖时由于煤渣固定碳和烧失量较高，导致免烧砖后期出现开裂甚至炸裂的不安定性问题；而粘土砖逐渐在全国被限制使用，煤渣用于粘土砖也失去了意义。

页岩砖的烧制多用页岩、煤矸石和粉煤灰等混合后烧制，烧出来的页岩砖质量较重，孔隙较少，保温性能较差。用高固定碳含量煤渣烧制页岩砖，在高温烧制过程中煤渣的固定碳得以充分燃烧，在为烧制过程提供热源，减少燃料成本的同时，其所含的SiO₂、Al2O₃、Fe₂O₃、 CaO、MgO等成分可以在高温状态下和页岩所含的硅酸盐物质之间产生化学反应，由于煤渣固定碳充分燃烧，会产生一定的孔隙，再掺入一定的膨化剂和造孔剂，可生成一种轻质保温的新型页岩砖。目前，煤渣已被用于轻质保温页岩砖。如公开号为CN106316249A公开了一种一种页岩砖的材料成分及其制备方法，其成分是由炉渣10％-15％、赤泥10％-15％、页岩30％-45％、水泥5％-10％、木屑20％-30％和氯化钾 0-0.1％组合而成；通过先对页岩和炉渣进行破碎，在将破碎后的页岩和炉渣与赤泥、水泥、木屑和氯化钾进行比例混合，在通过陈化-制胚-预热-焙烧-保温-冷却等工艺进行制备。该专利是通过添加氯化钾防止砖块出现疏松多孔，通过添加木屑使砖块保持轻质和强度；但是该专利通过添加木屑使砖块保持轻质和强度，强度降低，而且耐腐蚀性能差。

目前，煤渣烧制成的页岩砖主用于保温墙体材料，但是由于页岩砖的强度差、抗冻性差、耐用性差、防腐性能差，在透水砖领域的研究应用较少。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种改性煤渣的制备方法及其应用，具体是通过提下技术方案实现的。

一种改性煤渣的制备方法，包括以下步骤：

(1)酸化改性：取汽化炉产生的煤渣，向煤渣中加入3倍复合酸溶液，研磨制成煤渣混合液，然后加入煤渣质量3-4％的增强剂，再加热至80-90℃搅拌反应1.5-2h后，水冲洗干净，50-60℃干燥，制得固化改性煤渣；

(2)表面改性：将固化改性煤渣放入其质量5倍表面改性液，在30-40℃下以40W的超声波处理15-20min，滤出，干燥，制得表面改性煤渣；