【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于固廢資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種煤矸石功能粗集料及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、煤矸石是煤炭開采和洗煤過程中排放的工業(yè)固體廢棄物，是目前我國排放量和堆存量最大的工業(yè)固體廢棄物之一，是一種與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石，煤矸石是多種巖石的混合物，其包含掘進(jìn)矸、洗矸等多種類型的矸石。截止目前，全國煤矸石累計(jì)堆存量已超過70億噸，并以每年7億噸持續(xù)增長。將煤矸石制備成集料用于工程建設(shè)中是目前實(shí)現(xiàn)規(guī)模化利用的主要途徑。
2、煤矸石具體壓碎值大、孔隙率高、吸水率高等特點(diǎn)，在應(yīng)用于水泥基材料中，由于其壓碎值大，對(duì)材料的粒形性能造成不利影響，又由于其孔隙率高、吸水率高，在應(yīng)用過程中其親水性，導(dǎo)致材料水化不充分，嚴(yán)重影響材料的工作性能，對(duì)材料后期的耐久性也有不利影響。對(duì)于上述煤矸石存在的問題在不同程度上制約著煤矸石的資源化利用。
3、因此，針對(duì)上述存在的問題，如何改性煤矸石以降低煤矸石集料帶來的不利影響，提高煤矸石的資源化利用率，是當(dāng)務(wù)之急。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)普通的原狀煤矸石集料存在的問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種煤矸石功能粗集料及其制備方法和應(yīng)用，所得煤矸石功能粗集料壓碎值、孔隙率和吸水率均顯著降低，有效改善了煤矸石粗集料本身性能缺陷帶來的不利影響，在水泥基材料應(yīng)用中的抗壓、抗?jié)B性能優(yōu)異，提高了煤矸石的資源化利用率。
2、為了解決技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案如下：
3、提供一種煤矸石功能粗集料的制
4、1)將煤矸石粗集料表面進(jìn)行潤濕預(yù)處理，然后置于鈣質(zhì)材料粉中，使煤矸石粗集料表面均勻粘結(jié)一層鈣質(zhì)材料粉；其中，所述煤矸石粗集料粒徑在4.75～31.5mm之間；鈣質(zhì)材料粉細(xì)度為200～400μm；
5、2)將步驟1)中粘結(jié)一層鈣質(zhì)材料粉的煤矸石集料，在1300～1500℃溫度下進(jìn)行高溫煅燒，即得煤矸石功能粗集料。
6、按上述方案，所述步驟1)中，潤濕預(yù)處理具體工藝為：將煤矸石置于水中浸泡；優(yōu)選地，浸泡時(shí)間為1～2h。
7、按上述方案，所述步驟1)中，鈣質(zhì)材料粉為生石灰粉、電石渣粉或粒化高爐礦渣粉。
8、按上述方案，所述步驟1)中，在煤矸石粗集料表面均勻粘結(jié)的一層鈣質(zhì)材料粉厚度為不大于0.5mm；優(yōu)選為0.3～0.5mm。
9、按上述方案，所述步驟2)中，高溫煅燒的時(shí)間為0.5～3.0h。
10、提供一種上述制備方法制備所得煤矸石功能粗集料。
11、按上述方案，所述煤矸石功能粗集料壓碎值為20～25％，滿足gb/t?14685-2022中對(duì)ⅲ類碎石的壓碎指標(biāo)。
12、按上述方案，所述煤矸石功能粗集料所制備的水泥穩(wěn)定煤矸石路面基層材料的最大干密度為2.3～2.4g·cm-3，最佳含水率為4～6％，7d和28d的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為4.0～5.5mpa和5.0～6.5mpa。
13、提供一種上述煤矸石功能粗集料在路面基層材料中的應(yīng)用。
14、本專利技術(shù)提供了一種煤矸石功能粗集料的制備方法，首先將煤矸石集料進(jìn)行浸泡，使煤矸石集料潤濕，使其具有一定的粘結(jié)性；然后將表面潤濕的煤矸石粗集料置于鈣質(zhì)材料粉中，使煤矸石粗集料表面均勻粘結(jié)一層鈣質(zhì)材料粉，在將粘結(jié)鈣質(zhì)材料粉的煤矸石粗集料進(jìn)行高溫煅燒，形成具有膠凝活性的煤矸石功能粗集料；其中：
15、煤矸石的主要化成分為sio2、al2o3，浸泡過程可以使煤矸石中的硅鋁酸鹽等礦物在一定程度上活化，浸泡后鈣質(zhì)材料能更緊密且均勻地附著在煤矸石表面；在后續(xù)煅燒過程中，不僅能夠更有效地與鈣質(zhì)材料粉發(fā)生反應(yīng)，在煤矸石粗集料表面生成硅酸鈣和鋁酸鈣等具有膠凝活性的礦物，并且煤矸石內(nèi)部的水分蒸發(fā)可以使鈣質(zhì)材料粉填充部分煤矸石內(nèi)部的微小空隙，提高煤矸石粗集料的密度，增強(qiáng)其在混凝土等材料應(yīng)用中的抗壓、抗?jié)B性能。200～400μm的生石灰粒徑既可使其均勻分布在煤矸石集料表面，避免團(tuán)聚現(xiàn)象，還可以與煤矸石充分反映，提高煤矸石集料的膠凝活性。在1300～1500℃下進(jìn)行煅燒，能夠使煤矸石中晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、活性較低的礦物如高嶺石等轉(zhuǎn)化為具有較高活性的偏高嶺石等無定形物質(zhì)，進(jìn)而提高煤矸石的火山灰活性，在該溫度下偏高嶺石、部分石英都會(huì)與cao反應(yīng)，生成具有良好膠凝性能的硅酸鈣礦物。且煤矸石中含有的少量有機(jī)物，若溫度較低有機(jī)物僅發(fā)生碳化，但在該溫度下會(huì)轉(zhuǎn)化為co2排出，從而使煅燒后的產(chǎn)物純度提高。煤矸石中的揮發(fā)成分也會(huì)在該溫度范圍內(nèi)揮發(fā)殆盡，減少揮發(fā)分對(duì)后期混凝土等材料的收縮性和鋼筋的腐蝕性。該專利技術(shù)制備的煤矸石功能粗集料在應(yīng)用于泥基材料中，該集料遇水后，表面的礦物可與水發(fā)生水化反應(yīng)，在粗集料的表面生成一層致密的水化產(chǎn)物，對(duì)煤矸石集料的進(jìn)行包裹，隔絕了內(nèi)部煤矸石與外部環(huán)境的接觸，降低了煤矸石粗集料由于吸水率高對(duì)水泥基材料性能造成的不利影響。
16、本專利技術(shù)的有益效果如下：
17、1.本專利技術(shù)提供了一種煤矸石功能粗集料的制備方法，首先將煤矸石粗集料進(jìn)行浸泡，再均勻包覆一層鈣質(zhì)材料粉，進(jìn)行高溫煅燒，形成具有膠凝活性的煤矸石功能粗集料；所得功能粗集料壓碎值、孔隙率和吸水率均顯著降低，在水泥基材料應(yīng)用中的抗壓、抗?jié)B性能優(yōu)異，有效改善了煤矸石粗集料本身性能缺陷帶來的不利影響，提高了煤矸石的資源化利用率，同時(shí)制備工藝簡單，條件溫和，具有重要的應(yīng)用前景。
18、2.本專利技術(shù)將工業(yè)固體廢棄物煤矸石通過簡單方法改性得到綜合性能良好的功能粗集料，替代常規(guī)集料，可以顯著降低成本，具有重要的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
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1.一種煤矸石功能粗集料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中，潤濕預(yù)處理具體工藝為：將煤矸石置于水中浸泡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，浸泡時(shí)間為1～2h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中，鈣質(zhì)材料粉為生石灰粉、電石渣粉或粒化高爐礦渣粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中，在煤矸石粗集料表面均勻粘結(jié)的一層鈣質(zhì)材料粉厚度不大于0.5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，鈣質(zhì)材料粉厚度為0.3～0.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中，高溫煅燒的時(shí)間為0.5～3.0h。
8.一種權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制備方法制備所得煤矸石功能粗集料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的煤矸石功能粗集料，其特征在于，所述煤矸石功能粗集料壓碎值為20～25％。
10.一種權(quán)利要求8所述的煤矸石功能粗集料在路面基層材料
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種煤矸石功能粗集料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中，潤濕預(yù)處理具體工藝為：將煤矸石置于水中浸泡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，浸泡時(shí)間為1～2h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中，鈣質(zhì)材料粉為生石灰粉、電石渣粉或粒化高爐礦渣粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中，在煤矸石粗集料表面均勻粘結(jié)的一層鈣質(zhì)材料...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳瀟，文溢，庫雁兵，秦戈，周明凱，張彥君，馬希凱，張良宏，郝新寶，劉英，喬勇，武姜華，陳志軍，幸超，崔平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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