一种复合胶结充填膏体制备方法与流程

本发明涉及生态修复，具体涉及一种复合胶结充填膏体制备方法。

背景技术：

1、煤矸石是采煤和洗煤中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、坚硬的岩石。我国煤矸石排放量约占煤炭开采量的10％～15％左右，现有存量已达60亿～70亿吨，并且每年仍以约3亿吨的惊人速度不断上升。大量煤矸石在地表堆积形成矸石山，不仅侵占了大量土地资源，而且部分煤矸石在雨水作用下重金属元素析出向周围土壤扩散，造成环境污染和破坏。粉煤灰和废弃混凝土同样是十分常见的固体废物。废弃混凝土主要源自老旧建筑物拆除，其大量堆放会对环境和土地资源带来巨大压力。粉煤灰是一种煤炭燃烧的产物，由燃煤锅炉中与烟气一起排出的微粒(燃烧的燃料的细小颗粒)组成，具有潜在胶凝特性。在有水的情况下，粉煤灰(特别是c级粉煤灰)会变硬，并随着时间的推移变得更加坚固。电石渣是电石水解获取乙炔气后产生的废渣，具有较强碱性，如果就地堆放，常给对周边的环境造成严重的环境污染。且煤矸石与电石渣中可能存在重金属，现有的利用煤矸石与电石渣作为建筑材料时，存在被雨水冲刷后导致重金属渗入土壤，产生二次污染地下水的问题。而在现有的含煤矸石与电石渣的建筑材料中添加其他成分又容易造成材料强度下降，不能满足材料强度要求的问题。矿山采空区、地质孔洞区存在坍塌的风险，也需要使用廉价的填充材料进行支撑。因此，需要开发具有一定力学强度且成本低廉的填充材料，用于矿山采空区和地质孔洞区的回填支撑。

技术实现思路

1、本发明提出了一种掺杂煤矸石、粉煤灰、电石渣、废弃混凝土等固体废弃物并且可用于填充的膏体制备方法，以显著提高煤矸石等固体废弃物的利用率，解决我国固体废弃物排放量大、利用效率低的难题。本发明制备了一种流动性能、固化性能以及力学性能均较为良好的膏体，将膏体填入矿场采空区，从而实现提高支撑强度、支撑采空区、防止地表沉降、保护生态环境、合理利用固体废物、吸附重金属，防止污染地下水源的目标。

2、本发明的技术方案为：一种复合胶结充填膏体制备方法，包括以下步骤：按重量份取原料：12.5～15份废弃混凝土，20～25份电石渣，25～30份粉煤灰，12.5～15份煤矸石，20～25份地质聚合物，预处理煤矸石和废弃混凝土，混合原料，按固体与水的质量比例7：3，加水搅拌，搅拌转速为80～100r/min。

3、废弃混凝土为拆除混凝土结构件后粉碎得到的建筑垃圾。

4、优选的，所述煤矸石颗粒粒径均小于或等于10mm，其中粒径小于5mm的煤矸石颗粒控制在50％以上。

5、优选的，所述废弃混凝土颗粒粒径均小于或等于5mm。

6、优选的，所述原料按以下重量份称取：15份废弃混凝土，20份电石渣，30份粉煤灰，20份地质聚合物，15份煤矸石。

7、进一步的，所述原料中废弃混凝土替换为煤矸石。

8、优选的，所述原料按以下重量份称取：12.5份废弃混凝土，25份电石渣，25份粉煤灰，25份地质聚合物，12.5份煤矸石。

9、地质聚合物原料来源于固废，是一种由地球化学作用或人工模仿地质合成作用而制造出的、以无机聚合物为基体的、坚硬的人造岩石。这种人造岩石具有天然岩石样的硬度、耐久性和热稳定性。除此之外还具多孔性，可吸附可能存在于煤矸石与电石渣中的重金属，进一步防止环境污染。因此，将这几种材料按照一定配比，与水拌合形成膏体，作为矿山采空区或其它地质孔洞的充填料，一方面实现对固废的综合利用，减小环境负荷与污染，另一方面，制备的膏体成本低廉，具有推广利用的价值。

10、与常规的粉煤灰、煤矸石固体充填技术相比，本发明中膏体制备的主要原料为地质聚合物、煤矸石、废弃混凝土、粉煤灰、电石渣等固体废弃物及其制品，堆放量大且价格低廉，制备过程简单；利用地质聚合物、粉煤灰、电石渣等取代水泥，投资成本低但经济效益高；通过调整原料配比，可以使膏体达到不同的强度要求，材料配比灵活，应用场景多样。

技术特征：

1.一种复合胶结充填膏体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按重量份取原料：12.5～15份废弃混凝土，20～25份电石渣，25～30份粉煤灰，12.5～15份煤矸石，20～25份地质聚合物，预处理煤矸石和废弃混凝土，混合原料，按固体与水的质量比例7：3，加水搅拌，搅拌转速为80～100r/min。

2.根据权利要求1所述的一种复合胶结充填膏体制备方法，其特征在于，所述煤矸石颗粒粒径均小于或等于10mm，其中粒径小于5mm的煤矸石颗粒控制在50％以上。

3.根据权利要求1所述的一种复合胶结充填膏体制备方法，其特征在于，所述废弃混凝土颗粒粒径均小于或等于5mm。

4.根据权利要求1所述的一种复合胶结充填膏体制备方法，其特征在于，所述原料按以下重量份称取：15份废弃混凝土，20份电石渣，30份粉煤灰，20份地质聚合物，15份煤矸石。

5.根据权利要求1所述的一种复合胶结充填膏体制备方法，其特征在于，所述原料按以下重量份称取：12.5份废弃混凝土，25份电石渣，25份粉煤灰，25份地质聚合物，12.5份煤矸石。

6.根据权利要求4所述的一种复合胶结充填膏体制备方法，其特征在于，所述原料中废弃混凝土替换为煤矸石。

技术总结
本发明公布了一种复合胶结充填膏体制备方法，包括以下步骤：按重量份取原料：12.5～15份废弃混凝土，20～25份电石渣，25～30份粉煤灰，12.5～15份煤矸石，20～25份地质聚合物，预处理煤矸石和废弃混凝土，混合固体原料，混合时间为1～3分钟，按固体与水的质量比例7：3，加水搅拌，搅拌转速为80～100r/min，搅拌时间为2～5分钟。本发明制备了一种流动性能、固化性能以及力学性能均较为良好的膏体，将膏体填入矿场采空区，从而实现提高支撑强度、支撑采空区、防止地表沉降、保护生态环境、合理利用固体废物、吸附重金属，防止污染地下水源的目标。

技术研发人员：赵康,张力为,王翰文,孔佳,王燕,侯赟璐
受保护的技术使用者：内蒙古佳祥亨环保科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16