煤矸石加工建材技术

时间：2022-11-02

煤矸石在建筑材料领域的综合利用方式主要取决于其矿物组成。对于以高岭土等黏土类为主要矿物成分的煤矸石，由于其含有丰富的潜在活性硅铝酸盐，可以作为**黏土的替代品生产水泥原材料或烧制陶粒等，同时，这些具有潜在活性的硅铝酸盐矿物成分经活化后也可以作为掺合料，制备煤矸石水泥，然而存在反应活性不足无法完全替代黏土的问题。以长石等矿物为主的煤矸石，由于其潜在活性较低，需要通过煤矸石磨粉机加工后提高其活性。作为煤矸石磨粉机生产厂家，今天桂林鸿程为您介绍一下煤矸石加工建材技术

1、用于生产水泥

生产混合水泥熟料是各类工业固体废弃物综合利用的主要方式。煤矸石中以黏土矿物为主，其中SiO2、A12O3和Fe2O3等总含量一般在80%以上，可以替代或部分替代黏土作为水泥生产原材料。煤矸石与生石灰和其他的原材料按照一定比例进行研磨，经煅烧后形成水泥矿物。由于煤矸石中含有一定量残留的碳，在煅烧过程中可以持续放出热量，有效降低水泥生产能耗。研究表明，煤矸石的加入可以使水泥煅烧温度下降50~100℃。然而，煤矸石中也含有大量的石英，其反应活性远低于黏土材料中的活性硅铝酸盐，严重制约着煤矸石作为黏土替代品在建筑行业的应用。

2、混凝土矿物掺合料

煤矸石虽然化学结构相对稳定，但由于其内部含有黏土类矿物，需借助一定的物理和化学方法改变其结构状态，进而提高其反应活性用于混凝土矿物掺合料。当煅烧温度为750℃、保温时间为4h时，热活化后的煤矸石-水泥体系水化反应程度较高，表明这一煅烧温度下煤矸石的活性较高。然而对于煤矸石的较优煅烧温度，不同学者研究结果也存在一定争议；FRÍAS等将煤矸石在650℃的电炉中煅烧2h后，混凝土强度却发生显著降低。机械活化后进一步热活化可以有效地提高煤矸石的活性，混凝土抗压和抗折强度都得到小幅提高；郭伟等讨论了不同煅烧温度和机械活化对煤矸石水泥早期水化强度的影响，结果表明，700℃的煅烧温度下煤矸石水泥的早期水化较快，产生的水化凝胶产物多，抗压强度高，总孔隙率低。随着煤矸石比表面积的增大，复合水泥的水化加速期放热速率降低，水化减速期放热速率升高。

3、混凝土骨料

以长石和石英为主要矿物的煤矸石具有优异的强度，因此利用煤矸石作为骨料制备混凝土建材是一种很有前途的综合利用方式。张大明等分别用碱性干粉和氢氧化钠溶液作为激发剂制备煤矸石混凝土，结果表明，利用煤矸石和激发剂制备的混凝土抗压和抗折强度分别比普通混凝土高27.9%和21.3%，主要缘于碱性活化剂中的NaOH可以促进硅铝相的溶出，与Ca(OH)2反应形成硅酸钙和铝酸盐，而利用碱性干粉激发剂制备的混凝土强度要优于氢氧化钠溶液制备的混凝土。此外，煤矸石中残留的碳及**质在混凝土长期的养护过程中会持续发生氧化反应放出热量，容易导致混凝土开裂等问题。

4、烧制陶粒

用轻集料配制混凝土具有质量轻、强度高、隔热保温效果好等诸多优点。煤矸石烧制轻质陶粒已有大半个世纪的历史，我国自20世纪80年代开始对煤矸石烧制陶粒及混凝土制备进行研究。邱继生等长期开展对煤矸石烧制陶粒的相关研究，结果表明煤矸石陶粒的掺入有助于改善混凝土的微观孔隙结构，掺量达到40%时，抗压强度较优。行业*利用煤矸石陶粒制备轻质混凝土，降低了混凝土收缩率，提高了混凝土产品的稳定性。目前，由于轻质混凝土存在性能优异、施工成本低等优点，烧制陶粒成为煤矸石综合利用的主要方向之一。

5、制备烧结砖

煤矸石中含有丰富的高岭土、长石等硅铝酸盐类矿物，这些矿物与烧结砖所使用的黏土成分类似，因此为煤矸石作为主要原材料用于制备烧结砖提供了可行性。在制备工艺中，煤矸石中剩余的碳、**物等成分在高温作用下发生氧化反应，放出热量，起到降低烧结温度的作用。研究表明，在1200℃的温度下，利用煤矸石烧结出的砖具有较优的性能。行业*利用煤矸石和粉煤灰作为主要原材料制备烧结砖，结果表明，当粉煤灰和煤矸石各自比例为60%和35%时，烧结砖可达到MU30水平。行业*利用10%污泥、40%煤矸石和50%页岩，经1050℃烧结制备出强度等级达MU15的烧结砖；行业*利用煤矸石和赤泥烧制多孔砖，二者的总掺量达到75%，强度等级达到MU18。然而，烧结砖在建筑材料中应用范围较狭窄，因此该方式制约着煤矸石的高效综合利用。

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