本发明专利技术涉及公开了一种利用低热值煤灰渣激振活化制备高强度人造大理石的方法。原料主要包括低热值煤通过循环流化床燃烧产生的粉煤灰渣和炉渣、水泥，其中水泥和粉煤灰渣作为胶凝材料，炉渣作为骨料。不同配比下的原料经过激振器强化搅拌和激振器振压成型，最终制备了高强度人造大理石。本发明专利技术的优点在于：在机械搅拌过程中进行高频激振，当激振频率与物料固有频率相近时便产生共振，物料获得强大的能量被“激活”，解决低热值煤灰渣的活性问题，使得原料在微观上均匀分布；成型过程中同时用激振器激振，在极小的成型压力下便可得到结构致密的人造大理石砖坯；为低硅、低铝、高钙、高硫、低活性灰渣提供一种综合利用途径，为工业化生产提供技术支撑。产提供技术支撑。产提供技术支撑。
【技术实现步骤摘要】
一种利用低热值煤灰渣激振活化制备高强度人造大理石的方法
[0001]本专利技术涉及无机非金属材料的合成
，特别是利用工业固体废弃物制备绿色建筑材料的领域。
技术介绍
[0002]低热值煤主要是由碳、硅、铝以及少量的铁元素组成，是原煤在开采、选洗和加工过程中产生的煤基副产物，其固定碳含量少，在50％以下；发热量低，在3500kJ/kg以下；燃烧灰分高，在40％以上，这类煤不能用于煤粉锅炉燃烧发电。根据国家统计局数据显示，2020年我国原煤产量达39.02亿吨，原煤入洗率超过70％，排放的煤矸石、煤泥等低热值煤资源超过10亿吨，折合原煤开采量的20％
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25％，并随着原煤入洗率的不断增加，低热值煤资源的产生量将进一步增加。燃烧发电是实现煤矸石、煤泥等低热值煤燃料大规模利用的主要途径，而循环流化床燃烧发电是实现工业化综合利用低热值煤资源的最佳途径，2020年约1.51亿吨的低热值煤资源用于循环流化床的燃烧发电，煤矸石、煤泥等低热值煤资源利用发电机组装机规模达4100万千瓦，回收利用能量折合标煤4700万吨。
[0003]低热值煤灰渣是循环流化床燃烧煤矸石、煤泥等低热值煤燃料后排放的粉煤灰、炉渣等固体废弃物。据相关企业报道，循环流化床灰渣的排放量比煤粉炉多30％～50％，2020年排放量超过1亿吨。相比于煤粉炉灰渣，循环流化床灰渣具有较低的SiO2、Al2O3含量，较高的CaO、SO3含量和烧失量。用于胶凝材料使用时，煤粉炉粉煤灰中游离的CaO含量较少，与水发生水化反应生成Ca(OH)2，可激发灰中SiO2和Al2O3的活性，生成具有一定水硬性的胶凝类物质(水化硅酸钙和水化铝酸钙)，可增强内部界面粘结效果，促进灰渣强度发展，利用煤粉炉灰渣制备各类建材的技术已经相当成熟，综合利用率超过70％；而循环流化床灰渣中硅、铝含量低，活性低，通过水化反应产生的胶凝物质有限，骨料界面很难被胶凝物质充分填充，灰渣制品强度发展受到限制，钙、硫含量高，致使其有较高的需水量，容易引起制品体积膨胀，不断开裂，我国对循环流化床的研究还处于起步阶段，目前，综合利用率不到10％，发达国家利用率也仅仅是30％。灰渣的存放，不仅占用大量的土地，还会产生飞灰、扬尘，污染大气、土壤、水资源等，同时造成可再生资源的浪费。因此处理循环流化床灰渣，实现其高附加值利用及大量消纳，已成为电力行业亟待解决的问题。
[0004]目前，对低热值煤灰渣的综合利用，主要体现在四个方面：填充应用；建材应用；化工应用；农业应用。其中化工应用和农业应用由于工艺条件等问题还没有实现现代化，相关研究还不够成熟。目前低热值煤灰渣被大量用来制备各类建材，其中有以下几个领域：(1)生产水泥：高钙灰渣具有较高的火山灰活性和CaSO4含量，掺量适宜时具有矿化作用，可显著改善生料的易烧性，促进3CaO
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SiO2的形成，代替一定量的活性混合材用于制备火山灰水泥和低标号硅酸盐水泥。(2)用作膨胀剂：低热值煤灰渣中含有较多的游离CaO和SO3，水化后存在体积安定性问题，发生膨胀，利用这种膨胀能够抵消水泥水化引起的收缩。(3)制备烧结砖：高硫灰渣会影响水泥混凝土材料的安定性而限制其在胶凝材料中的应用，以黏
土作为基料，利用20％～50％高硫灰渣与黏土混合可制备出质量性能可靠的烧结砖，能够达到普通烧结砖的性能指标。
[0005]制备建筑材料是实现灰渣工业化大规模利用的有效途径，但作为胶凝材料制备各类建材时，仅能实现对低钙、低硫和高活性煤粉炉粉煤灰的利用，很难解决低硅、低铝、高钙、高硫和低活性低热值煤灰渣的应用问题。在常规静力搅拌下，物料获得很少的能量，只能进行对流运动，使物料在宏观上的均匀分布，胶凝物料与水分散集中发生团聚，水化面积减小，水化产物减少，水化胶凝颗粒散落于骨料表面而未形成强力粘附，水化产物与骨料界面明显，内部结构疏松，灰渣制品强度低；而在激振作用下，激振器对物料持续产生振动，当激振器的激振频率与物料的固有频率相近时便产生共振，在共振过程中，激振器通过高频低幅振动将机械能以应力波的形式源源不断的传递给物料，应力波在物料内部反复多次传递，大部分能量以弹性应变能的形式被保留在物料内部。物料内部强大的能量破坏了胶凝颗粒间的团聚，使颗粒产生对流、扩散运动，增大了运动速度，增加了颗粒间有效碰撞次数，水泥、低热值煤灰渣和水充分弥散，减少了水的用量，增加了水化反应面积，水化反应加快，水化更加充分，水化产物均匀包裹在炉渣骨料界面，提高胶凝物料利用率，增强骨料界面粘结强度，改善界面结合的薄弱环节，强化了物料的胶凝活性，物料被“激活”，并在微观上达到均匀分布，能够解决低硅、低铝、高钙、高硫和低活性灰渣的应用问题。相对于用静力搅拌和静压成型制备的人造大理石，振动搅拌、振压成型能够强化物料的胶凝性能，在相同的原料配比及养护制度下都具有不可复制性，因此用低热值煤灰渣复掺少量水泥为原料，采用激振方式强化物料胶凝性能制备人造大理石还未见报道。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于利用低硅、低铝、高钙、高硫、低活性低热值煤灰渣通过激振活化制备高强度人造大理石，通过不同的灰渣加入量、激振强化搅拌及振压成型工艺来实现对人造大理石力学性能的提升。这一技术不仅实现了对低硅、低铝、高钙、高硫、低活性灰渣的利用，而且能制备出强度满足国家标准规定的人造大理石产品，以此实现对循环流化床灰渣的高附加值利用及大量消纳。
[0007]一种利用低热值煤灰渣激振活化制备高强度人造大理石的方法，其特征在于，具体步骤如下：
[0008](1)所用灰渣为低热值煤，即煤矸石、煤泥发热量低于3500kJ/kg的燃煤，通过循环流化床燃烧产生的粉煤灰、炉渣，此类灰渣硅、铝含量低，活性低，钙、硫含量高，残余碳含量高，活性低；
[0009](2)将粉煤灰利用球磨机粉磨，再进行筛分处理，炉渣只进行筛分处理；
[0010](3)将灰渣与水泥按照一定的比例配合，传输至搅拌机中，搅拌机料仓装有高频气动激振器，在对物料进行机械搅拌的同时，通过激振器对物料持续产生振动，实现对物料的振动强化搅拌；
[0011](4)将激振活化后的物料传输至大理石成型砖机，在对物料加压的同时，再次通过激振器对物料持续产生振动，实现对物料的振压成型，压制出结构致密的人造大理石砖坯；
[0012](5)将大理石砖坯进行养护、打磨、抛光处理，最终得到高强度人造大理石。
[0013]进一步地，灰渣为低热值煤，即煤矸石、煤泥发热量低于3500kJ/kg的燃煤，通过循
环流化床燃烧产生的粉煤灰、炉渣，粉煤灰组成成分按质量百分比如下：25
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40％SiO2、15
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30％Al2O3、10
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20％CaO、10
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20％SO3、5
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10％Fe2O3、0.5
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1％K2O、0.5
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1％TiO2、1.5
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2.5％MgO及15
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20％烧失本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用低热值煤灰渣激振活化制备高强度人造大理石的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)所用灰渣为低热值煤，即煤矸石、煤泥发热量低于3500kJ/kg的燃煤，通过循环流化床燃烧产生的粉煤灰、炉渣，此类灰渣硅、铝含量低，活性低，钙、硫含量高，残余碳含量高，活性低；(2)将粉煤灰利用球磨机粉磨，再进行筛分处理，炉渣只进行筛分处理；(3)将灰渣与水泥按照一定的比例配合，传输至搅拌机中，搅拌机料仓装有高频气动激振器，在对物料进行机械搅拌的同时，通过激振器对物料持续产生振动，实现对物料的振动强化搅拌；(4)将激振活化后的物料传输至大理石成型砖机，在对物料加压的同时，再次通过激振器对物料持续产生振动，实现对物料的振压成型，压制出结构致密的人造大理石砖坯；(5)将大理石砖坯进行养护、打磨、抛光处理，最终得到高强度人造大理石。2.根据权利要求1所述的利用低热值煤灰渣激振活化制备高强度人造大理石的方法，其特征在于，灰渣为低热值煤，即煤矸石、煤泥发热量低于3500kJ/kg的燃煤，通过循环流化床燃烧产生的粉煤灰、炉渣，粉煤灰组成成分按质量百分比如下：25
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40％SiO2、15
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30％Al2O3、10
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20％CaO、10
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20％SO3、5
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10％Fe2O3、0.5
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1％K2O、0.5
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1％TiO2、1.5
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2.5％MgO及15
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20％烧失量；炉渣组成成分按质量百分比如下：25
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35％SiO2、15
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20％Al2O3、15
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30％CaO、5
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10％Fe2O3、...
【专利技术属性】
技术研发人员：张梅，郭齐红，王明涛，郭敏，张乐，胡广超，张晓彦，
申请(专利权)人：山西格瑞斯特环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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