[发明专利]一种煤矸石高活性新材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种煤矸石高活性新材料的制备方法，包括研磨、造球、煅烧活化和二次激发的工序；将煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣混合后进行粉磨细化，得到煤矸石混合物，筛分煤矸石混合物，取筛下物；将筛下物造球，得到混合物球体；将混合物球体连续投入至煅烧窑炉，引燃并在高温条件及氧化环境中煅烧活化；煅烧活化后的混合物球体出窑炉，在氧化还原气氛中向混合物球体喷洒木质素磺酸钠，使高温的混合物球体快速冷却，且表面由出炉时的淡红色转变为青灰色；向冷却后的混合物球体加入脱硫石膏作为激发剂，研磨成细粉后，分选得到高活性复合胶凝材料。本发明以煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣为原料，制备出高活性复合胶凝材料。

技术领域

本发明涉及煤矸石新材料技术领域，更具体地说，它涉及一种煤矸石高活性新材料的制备方法。

背景技术

煤矸石是一种在煤形成过程中与煤层伴生或共生的含碳量低、较坚硬的黑色岩石，是煤炭生产加工过程中产生的固体废弃物，排放量约为煤炭产量的12％。随着采煤业的发展，大量的煤矸石堆积于地表，不仅占用了大量土地，而且破坏生态环境，造成大气、土壤、水体污染及地质灾害的发生。近年来煤矸石的环境治理问题成为众多学者研究的课题。其中，将煤矸石进行活化应用于建筑胶凝材料，既能够解决煤矸石循环利用的问题，又能带来良好的经济效益，是煤矸石综合利用的一个重要方向。天然煤矸石的活性低，直接将天然煤矸石与其他材料直接混合的强度较低，不能直接使用。因此需要先激发煤矸石的活性，再将煤矸石与其他材料混合。煤矸石的活性会直接影响混合后材料的性能，煤矸石的活性越高，与其他材料结合的程度越大，混合后材料的性能越好。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种煤矸石高活性新材料的制备方法，以煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣为原料，通过研磨、造球、煅烧活化和二次激发的工序制备出高活性复合胶凝材料。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种煤矸石高活性新材料的制备方法，包括研磨、造球、煅烧活化和二次激发的工序，

研磨：将煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣混合后进行粉磨细化，得到煤矸石混合物，筛分煤矸石混合物，取筛下的煤矸石混合物；煤矸石中含有丰富的氧化铝和二氧化硅，但是天然的煤矸石中氧化铝和二氧化硅形成非常稳定的结构，石灰石是提供氧化钙的原料，高炉矿渣冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣，是一种易熔混合物，高炉矿渣的主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、二氧化锰和三氧化二铁，硅质尾渣的主要成分是二氧化硅，以煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣为原料，有利于废物循环利用；

造球：将筛下的煤矸石混合物送入造球成型机内，加水后充分搅拌混合，得到混合物球体；将煤矸石混合物造成球形，便于后续的活化处理，各种原料相互充分接触，有利于提高反应速率；

煅烧活化：将混合物球体连续投入至煅烧窑炉，将混合物球体引燃，在高温条件及氧化环境中进行煅烧活化；在煅烧过程中，煤矸石原来的结晶相分解破坏，生成大量活性二氧化硅和活性氧化铝，同时石灰石也会转化为具有活性的氧化钙，高炉矿渣中的二氧化硅、氧化铝和氧化钙在高温下活性被激发，硅质尾渣的二氧化硅的活性被激发，具有活性的氧化铝和二氧化硅分别与具有活性的氧化钙反应生成具有胶凝活性的胶凝材料硅酸二钙、硅酸三钙及铝酸三钙；

二次激发：煅烧活化后的混合物球体出窑炉，在氧化还原气氛中向混合物球体喷洒改良剂，其中，改良剂是木质素磺酸钠，使高温的混合物球体快速冷却，且混合物球体的表面由出炉时的淡红色转变为青灰色；

向冷却后的混合物球体加入脱硫石膏作为激发剂，研磨成细粉后，通过离心式选粉机分选后得到高活性复合胶凝材料，然后进行筛分，取筛下物。