專利名稱：：一種以油頁(yè)巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種以油頁(yè)巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法，屬于建筑材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：隨著世界傳統(tǒng)原油供應(yīng)的日趨緊張，儲(chǔ)存在油頁(yè)巖中的原油越來(lái)越受到重視，其開采和提煉方法也在不斷改進(jìn)。因此與傳統(tǒng)原油開采相比，從油頁(yè)巖中提煉原油正在從基本沒有經(jīng)濟(jì)利益向著具有巨大經(jīng)濟(jì)利益發(fā)展。世界已探明的油頁(yè)巖換算成頁(yè)巖油約為4750億噸。相當(dāng)于己探明的石油資源可采儲(chǔ)量的5.4倍。我國(guó)的油頁(yè)巖儲(chǔ)量居世界第4位，我國(guó)油頁(yè)巖遠(yuǎn)景儲(chǔ)量為4520.5億噸，相當(dāng)于400多億噸原油的儲(chǔ)量。在明確的經(jīng)濟(jì)利益和遠(yuǎn)大的開發(fā)前景的吸引下，油頁(yè)巖開采與煉油的技術(shù)開發(fā)近幾年得到了快速發(fā)展。然而，每提煉1噸頁(yè)巖油將產(chǎn)生1020噸的油頁(yè)巖渣，這些巨量的廢渣如果不能得到具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的綜合利用將會(huì)嚴(yán)重阻礙油頁(yè)巖工業(yè)的發(fā)展。油頁(yè)巖渣的綜合利用在國(guó)內(nèi)外的研究已有幾十年的歷史，主要用于水泥的混合材(摻量最高可達(dá)30%)，代替粘土燒磚、代替粘土用于水泥的生料、代替粘土燒制陶瓷粒、作為骨料及活性粉料生產(chǎn)蒸養(yǎng)磚、免燒磚等。申請(qǐng)?zhí)枮?2104144的專利申請(qǐng)公開了一種煤渣水泥空心磚，其中以油頁(yè)巖渣和煤渣作粗細(xì)骨料，以水泥和石灰作為膠凝材料生產(chǎn)空心磚的方法。還有一些探索性技術(shù)，如作為塑料的填料等。但上述所有方法都不能解決油頁(yè)巖渣的大用量問(wèn)題。如利用油頁(yè)巖渣作為水泥的混合材，其最大摻量只能用到30%，一個(gè)年產(chǎn)300萬(wàn)噸的特大型水泥廠一年才能消耗90萬(wàn)噸的油頁(yè)巖渣，而其它產(chǎn)品一年消耗十幾萬(wàn)噸的油頁(yè)巖渣已屬大型生產(chǎn)企業(yè)。盡管采用油頁(yè)巖渣同吋作為水泥生料的原料(最高可達(dá)20%)和水泥的混合材(最高可達(dá)30%)，二者之合可使摻量達(dá)到50%，但要消耗大量的石灰石和燃料，排出大量C02及其它污染物。CN1415567A公開了一種凝石二元化濕水泥及其用途，其中采用大摻量廢渣例如礦渣、鋼渣、鈦渣等濕法制備凝石膠凝材料的方法，其中凝石膠凝材料的原理是基于仿地成巖的凝石原理，即硅中心穩(wěn)定理論。在本材料體系中Si02和Al203含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通硅酸鹽水泥，可以達(dá)到50%以上。具有火山灰活性的硅鋁類物質(zhì)具有在成巖流體的作用下快速凝結(jié)硬化的特征。其凝結(jié)硬化過(guò)程是靠成巖流體對(duì)硅鋁類物質(zhì)的溶蝕再聚合作用，溶蝕再結(jié)晶作用和次生加大作用。在硅鋁物質(zhì)重組過(guò)程中，硅氧四面體對(duì)第三主族元素和第五主族元素具有四配位同構(gòu)化效應(yīng)，同時(shí)能夠?qū)⒌谝?、第二和第六、第七主族元素固定在網(wǎng)絡(luò)體中以平衡由于四配位同構(gòu)化效應(yīng)所造成的電荷不平衡，從而使所形成的硅鋁基膠凝材料硬化體不但具有很高的強(qiáng)度，而且還具有良好的穩(wěn)定性與耐久性。成巖流體依靠鹽類物質(zhì)的多組分協(xié)同效應(yīng)而具有很強(qiáng)的成巖能力。成巖流體不僅是成巖劑溶于水的簡(jiǎn)單組合，而且是在成巖過(guò)程中通過(guò)不斷溶解經(jīng)計(jì)算配合的主體物料，其自身的成份也在不斷發(fā)生變化，成巖能力不斷增強(qiáng)。該申請(qǐng)?jiān)诖巳囊胍怨﹨⒖?。綜上所述，目前迫切需要開發(fā)出一種能大量使用油頁(yè)巖廢渣生產(chǎn)凝石膠凝材料的新方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種大量使用油頁(yè)巖廢渣為主耍原料的凝石膠凝材料及其制備方法，不僅使固體廢棄物得到利用，而且還減少了環(huán)境污染。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明對(duì)油頁(yè)巖廢渣進(jìn)行了深入研究，通過(guò)將油頁(yè)巖渣、粉煤灰、高爐水淬礦渣、鋼渣及水泥熟料按一定配合比混合并加入相應(yīng)的成巖劑可以制備出具冇高標(biāo)號(hào)水泥性能的硅鋁基膠凝材料。所述以油頁(yè)巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法為，將油頁(yè)巖廢渣破碎成碎塊，然后與水泥熟料、粉煤灰、高爐水淬礦渣或鋼渣、石膏和成巖劑一起或分別磨細(xì)后混合均勻。所述方法的一種方案包括如下步驟1)首先將油頁(yè)巖廢渣用破碎機(jī)破碎為1100mm;2)準(zhǔn)備物料，然后將步驟1)已破碎的油頁(yè)巖廢渣3070%、水泥熟料0.129%、粉煤灰020%、高爐水淬礦渣030%或鋼渣020%、石膏28。％和成巖劑0.15%用球磨機(jī)單獨(dú)磨細(xì)后再混合，物料的細(xì)度均應(yīng)磨到比表面積為380580m2/kg;3)最后將步驟2)所得各種粉料經(jīng)均化和檢驗(yàn)后，便得到固井用凝石膠凝材料成品。所述方法的另一種方案包括如下歩驟1)首先將油頁(yè)巖廢渣用破碎機(jī)破碎為1100mm;2)準(zhǔn)備物料，然后將歩驟1)己破碎的油頁(yè)巖廢渣3070%與水泥熟料0.129%、粉煤灰020%、高爐水淬礦渣030%或鋼渣020%、石膏28%和成巖劑0.15%—起用球磨機(jī)磨細(xì)到比表面積為380580m2/kg;3)最后將步驟2)所得各種粉料經(jīng)均化和檢驗(yàn)后，便得到固井用凝石膠凝_m-、i,、i,—&n1"科/J乂如。所述方法的再一種方案包括如下步驟1)首先將油頁(yè)巖廢渣用破碎機(jī)破碎為l100mm;2)將難磨物料水泥熟料0.129%、烘干的高爐水淬礦渣030%和鋼渣020%先磨到比表面積為380480m2/kg，然后再與易磨物料步驟l)已破碎的汕頁(yè)巖廢渣3070%、粉煤灰020%、石膏28%和成巖劑0.15%—起混磨，最終混合物料應(yīng)磨到比表面積為380580m2/kg。3)最后將步驟2)所得各種粉料經(jīng)均化和檢驗(yàn)后，便得到固井用凝石膠凝材料成品。所述油頁(yè)巖廢渣是油頁(yè)巖煉油后或燃燒后的廢渣，其主要化學(xué)成份的重量白分比為:SiO24065%，Al2O32040%，F(xiàn)e2030.115%，CaO0.120%，MgO0.110%，K2O0.0110%，Na2O0.015%，燒失0.510%，Ti()2、S03、MnO、P2O50.15%。所述水泥熟料主要化學(xué)成份的重量百分比為Si021525%，Al20338%，F(xiàn)e203l7%，CaO5570%，MgO、Ti02、S03、K20、Na20、P2O50.15%。所述粉煤灰主要化學(xué)成份的重量百分比為SiO23560%，Al2O32040%，F(xiàn)e2030.120%，CaO0.1300/0，MgO0.110%，K2O0.0110%，Na2O0.015%，燒失0.17%，Ti02、S03、MnO、P2O50.15%。所述髙爐水淬礦渣主要化學(xué)成份的重量百分比為Si023050%，A1203210%，CaO3040%，MgO315%，Ti02、MnO、Fe2030.18%;所述鋼渣主要化學(xué)成份的重量百分比是SiO22030%，Al203l8%，CaO4050%，MgO320%，Ti02、MnO、Fe2O30.18%。所述石膏可以是天然的無(wú)水石膏，二水石膏，脫硫石膏，磷石膏或其它含CaS04的工業(yè)廢棄物中的任何一種。所述成巖劑為市購(gòu)的凝石A成巖劑或凝石C成巖劑，其中凝石A成巖劑用于水泥熟料摻量》5%的配方中，凝石C成巖劑用于水泥熟料摻量<5%的配方中。本發(fā)明的有益效果在于(1)實(shí)現(xiàn)了不用煅燒就能利用大量油頁(yè)巖廢渣(3070%)制造凝石膠凝材料，固體廢棄物總用量可以達(dá)到6595%;(2)實(shí)現(xiàn)了千法制備凝石膠凝材料，方便了運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用；(3)在大摻量固體廢棄物的條件下，實(shí)現(xiàn)了膠凝材料的高性能；(4)與傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)工藝相比，能耗下降3070%，成本下降2050%，大氣污染物排放量大幅度下降。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明。實(shí)施例1一種以油頁(yè)巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法，該方法制備步驟為1)首先將油頁(yè)巖廢渣用破碎機(jī)破碎成1100mm的碎塊；2)準(zhǔn)備混合物料，將水泥熟料25%與烘干的高爐水淬礦渣15%用球磨機(jī)共同磨細(xì)至比表面積為450m2/kg，然后將這種磨細(xì)的混合粉再與上述步驟1)已破碎的碎塊50%，粉煤灰4X和無(wú)水石膏5X及凝石A成巖劑1%(購(gòu)于藍(lán)資科技有限公司)用球磨機(jī)混磨至比表面積為520mVkg。3)最后將步驟2)所得各種粉料經(jīng)均化和檢驗(yàn)后，可作為凝石膠凝材料成品，該材料按GB175—2007標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)度及安定性檢測(cè)可達(dá)到的性能見表1所<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>一種以油頁(yè)巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法，該方法制備步驟為1)首先將油頁(yè)巖廢渣用破碎機(jī)破碎成1100mm的碎塊；2)準(zhǔn)備混合物料，將上述歩驟l)已破碎的碎塊50%與水泥熟料29%，烘十的高爐水淬礦渣10%，無(wú)水石膏5%及凝石A成巖劑1%(購(gòu)于藍(lán)資科技有限公司)用球磨機(jī)混磨至比表面積為560m2/kg;3)最后將步驟2)所得各種粉料經(jīng)均化和檢驗(yàn)后，可作為凝石膠凝材料成品，該材料按GB175—2007標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)度及安定性檢測(cè)可達(dá)到的性能見表2所示。表2實(shí)施例2產(chǎn)品基本性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例3一種以油頁(yè)巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法，該方法制備步驟為1)首先將油頁(yè)巖廢渣用破碎機(jī)破碎成l100mm的碎塊；2)準(zhǔn)備混合物料，將上述步驟l)已破碎的碎塊60%與水泥熟料15%，烘千的高爐水淬礦渣15%，粉煤灰3%和二水石膏5%及凝石A成巖劑2%(購(gòu)于藍(lán)資科技有限公司)用球磨機(jī)混磨至比表面積為460560m2/kg;3)最后將步驟2)所得各種粉料經(jīng)均化和檢驗(yàn)后，可作為凝石膠凝材料成品，該材料按GB175—2007標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)度及安定性檢測(cè)可達(dá)到的性能見表3所示。表3實(shí)施例3產(chǎn)品基本性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)施例4一種以油頁(yè)巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法，該方法制備步驟為1)首先將油頁(yè)巖廢渣用破碎機(jī)破碎成1100mm的碎塊；2)準(zhǔn)備混合物料，將上述步驟1)已破碎的碎塊60%與水泥熟料0.5%，烘干的高爐水淬礦渣29.5%，粉煤灰2%和二水石膏3%及凝石C成巖劑5%(購(gòu)于藍(lán)資科技有限公司)用球磨機(jī)混磨至比表面積為460560m2/kg;3)最后將步驟2)所得各種粉料經(jīng)均化和檢驗(yàn)后，可作為凝石膠凝材料成品，該材料按GB175—2007標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)度及安定性檢測(cè)可達(dá)到的性能見表4所示。表4實(shí)施例4產(chǎn)品基本性能指標(biāo)抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度(MPa)安定性3天28天3天28天16.947.93.66.9合格權(quán)利要求1.一種以油頁(yè)巖廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法，其特征在于，將油頁(yè)巖廢渣破碎成碎塊，然后與水泥熟料、粉煤灰、高爐水淬礦渣或鋼渣、石膏和成巖劑一起或分別磨細(xì)后混合均勻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述方法的一種方案包括如下步驟1)首先將油頁(yè)巖廢渣用破碎機(jī)破碎為1100mm;2)準(zhǔn)備物料，然后將步驟1)已破碎的油頁(yè)巖廢渣3070%、水泥熟料0.129%、粉煤灰020%、高爐水淬礦渣030%或鋼渣020%、石膏28%和成巖劑0.15%用球磨機(jī)單獨(dú)磨細(xì)后再混合，物料的細(xì)度均應(yīng)磨到比表面積為380580m2/kg;3)最后將步驟2)所得各種粉料經(jīng)均化和檢驗(yàn)后，便得到固井用凝石膠凝材料成品。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述方法的另一種方案包括如下步驟1)首先將油頁(yè)巖廢渣用破碎機(jī)破碎為1100mm;2)準(zhǔn)備物料，然后將步驟1)已破碎的油頁(yè)巖廢渣3070%與水泥熟料0.129%、粉煤灰020%、高爐水淬礦渣030%或鋼渣020%、石膏28%和成巖劑0.15%—起用球磨機(jī)磨細(xì)到比表面積為380580m2/kg;3)最后將步驟2)所得各種粉料經(jīng)均化和檢驗(yàn)后，便得到固井用凝石膠凝材料成品。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述方法的再一種方案包括如下步驟1)首先將油頁(yè)巖廢渣用破碎機(jī)破碎為l100mm;2)將難磨物料水泥熟料0.129%、烘干的高爐水淬礦渣030%和鋼渣020X先磨到比表面積為380480m2/kg，然后再與易磨物料步驟l)已破碎的油頁(yè)巖廢渣3070%、粉煤灰020%、石膏28%和成巖劑0.15%—起混磨，最終混合物料應(yīng)磨到比表面積為380580m2/kg。3)最后將步驟2)所得各種粉料經(jīng)均化和檢驗(yàn)后，便得到固井用凝石膠凝材料成品。5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的制備方法，其特征在于，所述汕頁(yè)巖廢渣是油頁(yè)巖煉油后或燃燒后的廢渣，其主要化學(xué)成份的重量百分比為Si024065%，Al2O32040%，F(xiàn)e2030.115%，CaO0.120%，MgO0.110%，K200.0110%，Na2O0.0150/0，燒失0.510%，Ti02、S03、MnO、P2O50.15%。6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的制備方法，其特征在于，所述水泥熟料主?；瘜W(xué)成份的重量百分比為Si021525%，Al20338%，F(xiàn)e20317%，CaO5570%，MgO、Ti02、S03、K20、Na20、P2O50.15%。7.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的制備方法，其特征在于，所述粉煤灰主要化學(xué)成份的重量百分比為SiO23560%，Al2O32040%，F(xiàn)e2030.120%，CaO0,l30%，MgO0.110%，K2O0.0110%，Na200.015%，燒失0.17%,Ti02、S03、MnO、P2O50.15%。8.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的制備方法，其特征在于，所述高爐水淬礦渣主要化學(xué)成份的重量百分比為SiO23050%，Al2O3210%，CaO3040%，Mg0315%，Ti02、MnO、Fe2O30.18%;所述鋼渣主要化學(xué)成份的重量百分比是Si022030%，A120318%，CaO4050%，MgO320%，Ti02、MnO、Fe2O30.18%。9.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的制備方法，其特征在于，所述石膏可以是天然的無(wú)水石膏，二水石膏，脫硫石膏，磷石膏或其它含CaS04的工業(yè)廢棄物中的任何一種。10.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的制備方法，其特征在于，所述成巖劑為市購(gòu)的凝石A成巖劑或凝石C成巖劑，其中凝石A成巖劑用于水泥熟料摻量^5%的配方中，凝石C成巖劑用于水泥熟料摻量<5%的配方中。全文摘要本發(fā)明公開了建筑材料領(lǐng)域一種以油頁(yè)巖煉油后廢渣為主要原料的凝石膠凝材料的制備方法。將油頁(yè)巖廢渣破碎成碎塊，然后與水泥熟料、粉煤灰、高爐水淬礦渣或鋼渣、石膏和成巖劑一起或分別磨細(xì)后混合，所得到的混合粉體經(jīng)均化和檢驗(yàn)后可作為凝石膠凝材料成品。該發(fā)明不僅使固體廢棄物得到了合理利用，而且還減少了對(duì)環(huán)境的污染。文檔編號(hào)C04B28/00GK101445348SQ20081024756公開日2009年6月3日申請(qǐng)日期2008年12月30日優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日發(fā)明者萬(wàn)建華,文倪,超厲,孫恒虎,徐維瑞,王海霞申請(qǐng)人:清華大學(xué);北京科技大學(xué)