[发明专利]煤矸石活性胶凝材料的配方

说明书

本发明涉及煤矸石活性胶凝材料的配方，包括煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣，其中，以质量份数计算，煤矸石65‑75份，石灰石10‑15份，高炉矿渣3‑5份，硅质尾渣8‑12份。本发明以煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣为原料，实现了废物的循环利用，既能解决煤矸石的环境污染问题，也解决了高炉矿渣和硅质尾渣的废弃问题。

技术领域

本发明涉及煤矸石活化技术领域，更具体地说，它涉及煤矸石活性胶凝材料的配方。

背景技术

煤矸石是煤矿生产过程中采煤和洗煤时被分离出来的废渣，实际上是含碳物和岩石的混合物，是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一。一般煤矸石综合排放量占原煤产量的10％-25％。煤矸石的主要矿物组成是高岭石或伊利石、石英，次要矿物组成是钙长石、菱镁矿、方解石、白云石、云母等，煤矸石的化学成分主要是以二氧化硅和氧化铝为主，此外还含有少量的氧化钙、氧化铁、氧化镁、氧化钾和二氧化钛等。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。目前，将煤矸石进行活化应用于建筑胶凝材料是众多学者研究的课题。将煤矸石应用于建筑胶凝材料实际是煤矸石掺入水泥中减少水泥的用量，但是将天然的煤矸石直接掺入水泥中，随着掺量的增加，水泥砂浆的早期强度不断地降低，主要原因可以归结为：一、煤矸石伴随煤层而生，含有不同程度的碳，碳吸水性强，会降低水泥的强度、耐久性等；二、煤矸石主要由二氧化硅和氧化铝组成，熔点和沸点都很高，活性低；三、煤矸石在长期形成过程中，结构不断趋于紧密规则排列，以降低本身的能量，达到最稳定的状态，在煤矸石内部形成相对疏松的结构，外表面形成致密稳定的结构，外壳的阻挡作用使煤矸石与其他物质接触时活性无法发挥。

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活性胶凝材料的配方，以煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣为原料，实现了废物的循环利用，既能解决煤矸石的环境污染问题，也解决了高炉矿渣和硅质尾渣的废弃问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

煤矸石活性胶凝材料的配方，包括煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣，其中，以质量份数计算，煤矸石65-75份，石灰石10-15份，高炉矿渣3-5份，硅质尾渣8-12份。煤矸石的主要成分是氧化铝和二氧化硅，石灰石是提供氧化钙的原料，高炉矿渣是提供氧化钙、氧化铝和氧化硅的原料，硅质尾渣的主要成分是二氧化硅；本发明以煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣作为煤矸石活性胶凝材料的原料，实现了废物的循环利用，既能解决煤矸石的环境污染问题，也解决了高炉矿渣和硅质尾渣的废弃问题。

在其中一个实施例中，以质量份数计算，煤矸石70份，石灰石12份，高炉矿渣3份，硅质尾渣10份。

在其中一个实施例中，煤矸石活性胶凝材料的化学成分是55％-65％的二氧化硅、20％-25％的氧化铝，2％-3％的三氧化二铁和8％-10％的氧化钙。其中，二氧化硅和氧化铝为活性物质，活性的二氧化硅和氧化铝分别与氧化钙形成活性胶凝成分硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙。

在其中一个实施例中，煤矸石活性胶凝材料的配方还包括脱硫石膏，脱硫石膏的添加量是煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣质量之和的2％-4％。脱硫石膏既能激发煤矸石的活性，也能作为缓凝剂使用。

在其中一个实施例中，煤矸石活性胶凝材料的化学成分是55％-65％的二氧化硅、20％-25％的氧化铝，2％-3％的三氧化二铁、8％-10％的氧化钙和2％-4％的硫酸钙。

在其中一个实施例中，煤矸石、石灰石、高炉矿渣和硅质尾渣先混合造球得到混合物球体，高温煅烧混合物球体后冷却，再加入脱硫石膏混合研磨成细粉，经过离心选粉后得到高活性的煤矸石活性胶凝材料，所述煤矸石活性胶凝材料的比表面积是450-550㎡/kg。

在其中一个实施例中，所述脱硫石膏中硫酸钙的含量大于或等于38％。