專利名稱：一種煤矸石活性混合材制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耗能少、無(wú)污染制備煤矸石活性混合材的方法，活性煤矸石可作為水泥混合材和混凝土摻合料，屬于建筑材料。
背景技術(shù)：
硅酸鹽水泥是目前使用量最大的膠凝材料，由于硅酸鹽水泥在生產(chǎn)過(guò)程中消耗大量的資源和能源、排放物中含大量污染環(huán)境的物質(zhì)以及某些性能上的缺陷，使它面臨可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。作為生產(chǎn)水泥的原料石灰石，國(guó)內(nèi)已經(jīng)探明儲(chǔ)量約為643億噸。2010我國(guó)水泥產(chǎn)量達(dá)達(dá)18. 68億噸，估計(jì)我國(guó)生產(chǎn)水泥用石灰石資源在50年內(nèi)將面臨枯竭的危險(xiǎn)。 因此，開(kāi)發(fā)新型的水泥混合材和輔助性膠凝材料，在一定程度上減少水泥熟料的產(chǎn)量，對(duì)降低能源、資源的消耗，減小環(huán)境負(fù)荷具有十分重要的意義。煤矸石是我國(guó)排放量最大的工業(yè)廢渣之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤矸石產(chǎn)量約為原煤總產(chǎn)量的15% 20%，目前煤矸石的國(guó)內(nèi)堆存數(shù)量已經(jīng)達(dá)到30億噸左右，占地1. 1億m2，而且以年排放量1 1. 5億噸的速度增加，如此數(shù)量的煤矸石不僅占用大量土地而且也嚴(yán)重污染環(huán)境，影響人們的健康。目前，煤矸石在水泥中的利用，主要集中于將其代替部分粘土質(zhì)原料，摻于粘土配料中燒制普通硅酸鹽水泥。將煤矸石作為混合材或摻合料應(yīng)用到水泥或水泥混凝土中的關(guān)鍵技術(shù)是激發(fā)煤矸石的活性。專利CN1267372C公開(kāi)了一種煅燒煤矸石制取活性混合材的處理方法，通過(guò)煅燒得到活性混合材，然后將其也普通硅鹽酸水泥混合得到一種新型的高性能水泥，該方法中煅燒煤矸石溫度需要控制在600 1000°C ；專利 CN1236748A公開(kāi)了一種煅燒煤矸石制取活性混合材的方法，把煤矸石煅燒后制得活性混合材。煅燒煤矸石制取活性混合材的方法存在能源消耗大，且會(huì)產(chǎn)生二次污染的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種天然煤矸石活性混合材的制備方法，該方法制備的煤矸石混合材不含影響水泥和混凝土的有害成分，且制備過(guò)程耗能少、無(wú)污染。本發(fā)明的煤矸石活性混合材的制備方法，包括下述步驟(1)將煤矸石用顎式破碎機(jī)破碎至IOmm以下；(2)將步驟(1)中破碎好的煤矸石放入微波爐中，輻照8 12min時(shí)間；(3)將步驟(2)經(jīng)微波輻照的煤矸石放入球磨機(jī)(或行星磨)粉磨15 30min， 控制粉磨至比表面積380 450m2/kg ；即得到本發(fā)明的煤矸石活性混合材。在硅酸鹽水泥中，摻入30wt % 45wt %本發(fā)明的煤矸石活性混合材和5wt % IOwt%的生石灰粉，混合均勻制得的復(fù)合硅酸鹽水泥28d強(qiáng)度達(dá)到42. 5MPa以上。以上所述的生石灰粉，其CaO含量大于95%以上，細(xì)度在為1250目。本發(fā)明的另一目的是將上述煤矸石活性混合材作為混凝土摻合料，配制高性能混凝土。煤矸石活性混合材作為混凝土摻合料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以10wt% 40wt%煤矸石活性混合材取代部分水泥摻入到混凝土中，配制C40 C60級(jí)高性能混凝土。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明煤矸石活性混合材不含影響水泥和混凝土的有害成分，可作為水泥和高性能混凝土用性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分；在水泥和混凝土中使用本發(fā)明煤矸石活性混合材， 不但可大量減少了硅酸鹽水泥熟料的用量，而且可改善水泥和混凝土的某些性能，如降低水泥水化熱、改善混凝土的流動(dòng)性、提高抗硫酸鹽侵蝕性能等。本發(fā)明制備煤矸石活性混合材的方法簡(jiǎn)便、生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，耗能少，且大量減排溫室氣體和有害氣體，污染物排放幾乎為零。并合理解決了煤矸石的排放和堆存，減少了環(huán)境污染，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明首先提供了一種煤矸石活性混合材的制備方法，活性煤矸石混合材即可作為水泥混合材，也可作為混凝土摻合料。本發(fā)明的煤矸石活性混合材的制備方法，包括下述步驟(1)將煤矸石用顎式破碎機(jī)破碎至IOmm以下；(2)將步驟(1)中破碎好的煤矸石放入微波爐中，輻照8 12min ；(3)將步驟(2)經(jīng)微波輻照的煤矸石放入球磨機(jī)(或行星磨)粉磨15 30min， 控制其粉磨至比表面積380 450m2/kg ；即得到本發(fā)明的煤矸石活性混合材。 在普通硅酸鹽水泥中，摻入40wt % 50wt %本發(fā)明的煤矸石活性混合材和 5wt% 7wt%的生石灰粉，混合均勻制得的復(fù)合硅酸鹽水泥國(guó)標(biāo)42. 5級(jí)強(qiáng)度等級(jí)。本發(fā)明還提供了以20wt% 40wt%煤矸石活性混合材取代部分水泥摻入到混凝土中，配制C40 C60級(jí)高性能混凝土。以下是
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將煤矸石(江蘇徐州)用顎式破碎機(jī)破碎至IOmm以下，放入微波爐中，輻照Smin 后，放入球磨機(jī)中粉磨至比表面積390m2/kg ；得到本例煤矸石活性混合材。以煤矸石活性混合材39重量份、硅酸鹽水泥55重量份和生石灰粉6重量份混合均勻，制成復(fù)合水泥；按 GB175-2007測(cè)試其性能，初凝時(shí)間為108min、終凝時(shí)間為258min，3d和28d抗壓強(qiáng)度分別為 22. 6MPa 和 47. 4MPa。實(shí)施例2將煤矸石(江蘇丹陽(yáng))用顎式破碎機(jī)破碎至IOmm以下，放入微波爐中，輻照9min 后，放入球磨機(jī)中粉磨至比表面積420m2/kg ；得到本例煤矸石活性混合材。以煤矸石活性混合材43重量份、硅酸鹽水泥50重量份和生石灰粉7重量份混合均勻，制成復(fù)合水泥；按 GB175-2007測(cè)試其性能，初凝時(shí)間為116min、終凝時(shí)間為^8min，3d和28d抗壓強(qiáng)度分別為 19. 4MPa 禾口 45. 2MPa。實(shí)施例3將煤矸石(福建順昌)用顎式破碎機(jī)破碎至IOmm以下，放入微波爐中，輻照Ilmin 后，放入球磨機(jī)中粉磨至比表面積420m2/kg ；得到本例煤矸石活性混合材。以煤矸石活性混合材39重量份、硅酸鹽水泥55重量份和生石灰粉6重量份混合均勻，制成復(fù)合水泥；按
4GB175-2007測(cè)試其性能，初凝時(shí)間為116min、終凝時(shí)間為^8min，3d和28d抗壓強(qiáng)度分別為 20. 5MPa和 46. 6MPa。實(shí)施例4將煤矸石(江蘇徐州)用顎式破碎機(jī)破碎至IOmm以下，放入微波爐中，輻照Smin 后，放入球磨機(jī)中粉磨至比表面積390m2/kg ；得到本例煤矸石活性混合材。將活性煤矸石作為混凝土摻合料配制混凝土，其各原料重量比為水泥活性煤矸石砂石子水減水劑=440 110 1054 646 165 3.3。經(jīng)測(cè)定，混凝土的 7d 強(qiáng)度為 42. 6MPa，^d 強(qiáng)度為58. 2MPa。實(shí)施例5將煤矸石(江蘇徐州)用顎式破碎機(jī)破碎至IOmm以下，放入微波爐中，輻照Smin 后，放入球磨機(jī)中粉磨至比表面積390m2/kg ；得到本例煤矸石活性混合材。將活性煤矸石作為混凝土摻合料配制混凝土，其各原料重量比為水泥活性煤矸石砂石子水減水劑=385 165 1054 646 165 3.3。經(jīng)測(cè)定，混凝土的 7d 強(qiáng)度為 36. 6MPa，^d 強(qiáng)度為49. 5MPa。實(shí)施例6將煤矸石(福建順昌)用顎式破碎機(jī)破碎至IOmm以下，放入微波爐中，輻照Ilmin 后，放入球磨機(jī)中粉磨至比表面積420m2/kg ；得到本例煤矸石活性混合材。將活性煤矸石作為混凝土摻合料配制混凝土，其各原料重量比為水泥活性煤矸石砂石子水減水劑=385 165 1054 646 165 3.3。經(jīng)測(cè)定，混凝土的 7d 強(qiáng)度為 37. 2MPa，^d 強(qiáng)度為50. 4MPa。
權(quán)利要求
1.一種煤矸石活性混合材制備的方法，其特征在于由天然煤矸石通過(guò)微波輻照得到煤矸石活性混合材。
2.按照權(quán)利要求1所述煤矸石活性混合材的制備方法，包括如下步驟(1)將煤矸石用顎式破碎機(jī)破碎至IOmm以下；(2)將步驟(1)中破碎好的煤矸石放入微波爐中，輻照8 12min時(shí)間；(3)將步驟(2)經(jīng)微波輻照的煤矸石放入球磨機(jī)(或行星磨)粉磨15 30min，控制粉磨至比表面積380 450m2/kg ；即得到本發(fā)明的煤矸石活性混合材。
3.一種復(fù)合硅酸鹽水泥，是由30wt% 45wt%的如權(quán)利要求2所述的煤矸石活性混合材、5wt% 10wt%的生石灰粉和50wt% 65wt%硅酸鹽水泥混合均勻而成。
4.一種高性能混凝土，是由IOwt % 40wt % %的如權(quán)利要求2所述的煤矸石活性混合材取代水泥配制而成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于水泥和混凝土中的煤矸石活性混合材及制備方法。將天然煤矸石破碎至10mm以下，放入微波爐中，輻照8～12min時(shí)間后，用球磨機(jī)粉磨15～30min，制得煤矸石活性混合材。由30wt％～45wt煤矸石活性混合材、5wt％～10wt％的生石灰粉和50wt％～65wt％硅酸鹽水泥混合制備的水泥，達(dá)到42.5強(qiáng)度等級(jí)。用10wt％～40wt％％煤矸石活性混合材取代水泥可配制C40-C60的高性能混凝土。本發(fā)明的煤矸石活性混合材不含影響硅酸鹽水泥性能的有害組分，是一種很好的水泥和混凝土輔助型膠凝材料；其制備方法簡(jiǎn)單、耗能少、無(wú)污染，合理的解決了煤矸石的排放和堆存，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
文檔編號(hào)C04B7/24GK102351446SQ201110203199
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者張長(zhǎng)森, 楊磊 申請(qǐng)人:鹽城工學(xué)院