【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矸石活化，具体涉及一种煤矸石活化煅烧方法。
技术介绍
1、煤矸石是在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，一般在煤炭开采、挖掘等生产过程中产生。煤矸石中包括多种矿物：高岭土、石英、蒙脱石、绿泥石等，其中高岭石是主要的矿物成分。由于煤矸石中含有大量的矿物质可作为资源进行开发利用，实现固体废弃物的循环利用，缓解能源的不足。现有的煤矸石循环利用的方法一般是将煤矸石作为建筑材料使用，即，将煤矸石掺入水泥中，在减少水泥用量的同时保证混凝土的性能不变，将煤矸石进行活化应用于建筑材料，既能够解决煤矸石循环利用的问题，又能带来良好的经济消息，是煤矸石综合利用的一个重要方向，但天然的煤矸石活性很低，直接将天然的煤矸石与水泥混合，会导致混凝土的强度降低，因此，不能直接使用天然的煤矸石。
2、由于煤矸石的活性较低，因此循环利用煤矸石的第一步就是先激发煤矸石的活性，目前提高煤矸石活性的方法主要是热活化、机械活化、化学活化和复合活化。公告号cn113045227a专利公开了一种煤矸石活化煅烧方法，包括以下步骤：将煤矸石和含钙物质进行粉磨细化，得到煤矸石混合物，筛分煤矸石混合物，取筛下的煤矸石混合物；将筛下的煤矸石混合物送入造球成型机内，加水后搅拌混合均匀后造球，得到混合物球体；将混合物球体连续投入至煅烧窖炉内，将混合物球体引燃，在800～1150℃及氧化环境中进行煅烧活化，直至混合物球体的表面呈黑灰色。但是现有的煤矸石活化方法需要进行多步操作完成活化，活化过程复杂，且活化效率较低。
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种煤矸石活化煅烧方法，本专利技术通过向预处理后的煤矸石中加入氢氧化钠和助剂，之后进行煅烧，得到煤矸石熟料，对煤矸石熟料进行酸浸，通过一步煅烧法实现煤矸石的高效活化。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种煤矸石活化煅烧方法，包括以下步骤：
4、对煤矸石进行预处理，向预处理后的煤矸石中加入氢氧化钠和助剂，混合搅拌，得到混合物；对所述混合物进行煅烧，得到煤矸石熟料。
5、将所述煤矸石熟料浸入硫酸中，反应，得到活化后的煤矸石。
6、煤矸石中的主要成分为al2o3和sio2，向煤矸石中加入氢氧化钠和助剂后，通过加入助剂降低煤矸石颗粒间的相互作用，提高分散性，避免颗粒间发生团聚，进而减小粒径，煤矸石中的sio2与氢氧化钠反应生成硅酸钠，硅酸钠为水玻璃的主要成分，在煅烧过程中，发生化学活化反应，提供强极性环境，破坏煤矸石表面si-o键和al-o键，且原料中氢氧化钠的加入以及生成的水玻璃的存在，能够促进煤矸石与水泥水化产物的反应，形成无序的网络结构，从而提高煤矸石的强度和耐水性。
7、经过煅烧后，得到煤矸石熟料，煅烧过程中，煤矸石中的氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，煅烧后的煤矸石熟料中含有偏铝酸钠，偏铝酸钠与硫酸反应生成硫酸钠和铝酸盐水化产物，生成的具有胶凝作用的铝酸盐水化产物不断交织、连生聚合，产生无序的网络结构，在这个网络结构中，al3+取代si4+而占据硅离子的位置，形成了由氧原子相连的[sio4]4-和[alo4]5-结构。由于铝离子为三价离子，在铝离子的周围带负电荷，为了平衡电价，带正电荷的钠、钾等碱离子被吸引到凝胶体的通道中，与其他离子进行交换，不至于因碱离子的失去而导致结构破坏。将煅烧后的煤矸石熟料浸入硫酸中，通过酸浸将煤矸石中的al、fe、ca等酸性金属离子溶出，这一过程不仅优化了煤矸石内部的孔径分布和孔洞数量，还增加了其比表面积，从而提高了煤矸石的吸附性能，此外，酸改性还能增加煤矸石的活性位点，使其吸附性能更强，这是因为酸浸处理能够溶解煤矸石中的某些成分，同时保留或生成新的表面官能团，这些官能团能够与溶液中的离子进行交换或化学反应，从而改变煤矸石的表面性质，提高煤矸石的活化效果。
8、sio2+2naoh＝na2sio3+h2o
9、al2o3+2naoh＝2naalo2+h2o
10、naalo2+h2so4＝na2so4+al(so4)3+2h2o
11、在本专利技术优选的实施方式中，所述助剂为聚乙二醇或十六烷基三甲基溴化铵。
12、在本专利技术优选的实施方式中，煤矸石与氢氧化钠和助剂的用量比为400g～600g:15ml～35ml:40g～60g。
13、在本专利技术优选的实施方式中，煅烧温度为450℃～750℃，煅烧时间为60min～120min。
14、在本专利技术优选的实施方式中，煅烧升温速率为3℃/min～4℃/min。
15、在本专利技术优选的实施方式中，煤矸石熟料浸入硫酸中的反应时间为2小时～3小时。
16、在本专利技术优选的实施方式中，搅拌转速为120rmp～150rmp，搅拌时间为3小时～5小时。
17、在本专利技术优选的实施方式中，氢氧化钠溶液质量分数为35％～40％，硫酸质量分数为1.84g/ml。
18、在本专利技术优选的实施方式中，煤矸石预处理方法为将煤矸石破碎后过20～40目筛，之后进行烘干处理。
19、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：
20、1、本专利技术向预处理后的煤矸石中加入氢氧化钠和助剂，混合搅拌，得到混合物；对所述混合物进行煅烧，得到煤矸石熟料；将所述煤矸石熟料浸入硫酸中，通过一步煅烧法实现煤矸石的高效活化。煤矸石中的主要成分为al2o3和sio2，向煤矸石中加入氢氧化钠和助剂后，通过加入助剂降低煤矸石颗粒间的相互作用，提高分散性，避免颗粒间发生团聚，进而减小粒径，煤矸石中的sio2与氢氧化钠反应生成硅酸钠，硅酸钠为水玻璃的主要成分，在煅烧过程中，发生化学活化反应，提供强极性环境，破坏煤矸石表面si-o键和al-o键，且原料中氢氧化钠的加入以及生成的水玻璃的存在，能够促进煤矸石与水泥水化产物的反应，形成无序的网络结构，从而提高煤矸石的强度和耐水性。经过煅烧后，得到煤矸石熟料，煅烧过程中，煤矸石中的氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，煅烧后的煤矸石熟料中含有偏铝酸钠，偏铝酸钠与硫酸反应生成硫酸钠和铝酸盐水化产物，生成的具有胶凝作用的铝酸盐水化产物不断交织、连生聚合，产生无序的网络结构，在这个网络结构中，al3+取代si4+而占据硅离子的位置，形成了由氧原子相连的[sio4]4-和[alo4]5-结构。由于铝离子为三价离子，在铝离子的周围带负电荷，为了平衡电价，带正电荷的钠、钾等碱离子被吸引到凝胶体的通道中，与其他离子进行交换，不至于因碱离子的失去而导致结构破坏。将煅烧后的煤矸石熟料浸入硫酸中，通过酸浸将煤矸石中的al、fe、ca等酸性金属离子溶出，这一过程不仅优化了煤矸石内部的孔径分布和孔洞数量，还增加了其比表面积，从而提高了煤矸石的吸附性能，此外，酸改性还能增加煤矸石的活性位点，使其吸附性能更强，这是因为酸浸处理能够溶解煤矸石中的某些成分，同时保留或生成新的表面官能团，这些官能团能够与溶液中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，所述助剂为聚乙二醇或十六烷基三甲基溴化铵。
3.根据权利要求1所述的煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，煤矸石与氢氧化钠和助剂的用量比为400g～600g:15mL～35mL:40g～60g。
4.根据权利要求1所述的煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，煅烧温度为450℃～750℃，煅烧时间为60min～120min。
5.根据权利要求1所述的煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，煅烧升温速率为3℃/min～4℃/min。
6.根据权利要求1所述的煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，煤矸石熟料浸入硫酸中的反应时间为2小时～3小时。
7.根据权利要求1所述的煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，搅拌转速为120rmp～150rmp，搅拌时间为3小时～5小时。
8.根据权利要求1所述的煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，氢氧化钠溶液质量分数为35％～40％，硫酸质量浓度为1.84g/mL。
9.根据权利要求
...【技术特征摘要】
1.一种煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，所述助剂为聚乙二醇或十六烷基三甲基溴化铵。
3.根据权利要求1所述的煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，煤矸石与氢氧化钠和助剂的用量比为400g～600g:15ml～35ml:40g～60g。
4.根据权利要求1所述的煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，煅烧温度为450℃～750℃，煅烧时间为60min～120min。
5.根据权利要求1所述的煤矸石活化煅烧方法，其特征在于，煅烧升温速率为3℃/m...
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