[发明专利]一种煤矸石微波活化制备地聚物材料及其方法

说明书

本发明提供一种煤矸石微波活化制备地聚物材料的方法，包括以下步骤：S1：原料准备与前期处理：将煤矸石经过破碎处理后进入粉磨过程中加入三乙醇胺；S2：中期处理：将步骤S1处理的煤矸石粉用气流吹入微波处理器中升温达到600～800℃后再在微波处理器中保温处理1～6h，得到热处理后的煤矸石材料；S3：冷却处理与二次粉磨：经过步骤S2处理的煤矸石材料进入冷却工序，冷却至室温条件T+50℃，并在冷却过程中保持煤矸石材料中硅铝氧化物的无定形态，冷却过后的煤矸石材料经过立磨的二次粉磨最终得到地聚物原材料粉末，再由地聚物原材料粉末制备成地聚物材料。本发明提供一种绿色环保、节能降耗的煤矸石微波活化制备地聚物材料的方法，制备出的地聚物具有成型快、机械性能优良的特点。

技术领域

本发明属于固废综合利用以及材料领域，特别涉及一种煤矸石微波活化制备地聚物材料的方法。

背景技术

煤矸石，即与煤伴生，是一种材质比较坚硬，含C量非常低，夹杂在煤层当中的黑灰色物质，并且是随煤炭开采、洗选时排出的固体废弃物。在能源工业中，煤矸石废弃物的利用不仅有利于改善环境、保护生态，而且有利于促进国民经济可持续发展。

煤矸石的主要化学成分为：SiO₂含量约为40％～55％，Al₂O₃含量约为15％～40％，Fe₂O₃含量约为2％～10％，CaO含量约为1％～10％，另外，还含有少量的MgO、K₂O、Na₂O及稀有元素，一般烧失量为10％～20％。

对煤矸石化学成分进行分析可以发现去除可烧蚀成分后的产物具有较大的应用于绿色建筑材料的应用前景，基于此，提出了煤矸石可控热处理后制备绿色建筑材料(以地聚物为主要原材料)的综合利用方案和技术。

目前我国煤研石综合利用的途径主要有煤研石发电、制作建筑材料、从煤研石中回收有用矿物、煤研石生产复合肥料等。但经过多年的实践证明煤矸石发电对环境有相当的污染，不利于环保；回收有价值的矿物会产生新的污染源，在某些地区因回收矿物所产生的性的污染源还属危废，对环境破坏程度更大，显然是得不偿失的；制作建筑材料因其中还有部分C以及C化合物导致所制备的建筑材料性能不高，应用场景有限，消纳量较低，社会效益不显著；至于生产复合肥，因煤矸石主题原材料中所含元素波动较大，生产工艺复杂，综合成本较高，使用量也较少；其他的领域如，矿区回填等技术方案虽然也能消纳大量的煤矸石但附加值不高，经济效益不显著。

地聚物是一种由Al₂O₃(Ⅳ态)和SiO₄四面体结构单元组成三维立体网状结构的无机聚合物，化学式为Mn{-(SiO₂)zAlO₂}n·wH₂O，无定形到半晶态，属于非金属材料。这种材料具有优良的机械性能和耐酸碱、耐火、耐高温的性能，有取代普通波特兰水泥的可能和可利用矿物废物和建筑垃圾作为原料的特点，在建筑材料、高强材料、固核固废材料、密封材料、和耐高温材料等方面均有应用。

现需要一种绿色环保、节能降耗的煤矸石微波活化制备地聚物材料的方法，制备出的地聚物具有成型快、机械性能优良的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色环保、节能降耗的煤矸石微波活化制备地聚物材料的方法，制备出的地聚物具有成型快、机械性能优良的特点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种煤矸石微波活化制备地聚物材料的方法，包括以下步骤：

S1：原料准备与前期处理：将收集而来的原料煤矸石经过破碎机破碎处理后进入立式粉磨机，在粉磨过程中加入三乙醇胺，经立式粉磨机粉磨后得到比表面积为250～600㎡/kg的煤矸石粉待用；