一种利用元明粉激发煤气化渣制备胶结充填材料的方法与流程

本发明涉及矿业工程领域，尤其涉及一种利用元明粉激发煤气化渣制备胶结充填材料的方法。

背景技术：

1、随着煤气化技术的大规模推广，导致气化渣的大量产生，年生产气化渣超过3300万t。煤气化渣是煤与氧气或富氧空气发生不完全燃烧生成co与h2的过程中，煤中无机矿物质经过不同的物理化学转变伴随着煤中残留的碳颗粒形成的固态残渣，可分为粗渣和细渣两类。粗渣产生于气化炉的排渣口，占60％～80％；细渣主要产生于合成气的除尘装置，占20％～40％。目前气化渣的处理方式主要为堆存和填埋，尚未大规模工业化应用，造成了严重的环境污染和土地资源浪费，对煤化工企业的可持续发展造成不利影响，气化渣的处理迫在眉睫。

2、随着国家对生态环境的高度重视，传统开采方式已经不适合国家的发展战略，充填开采得到了高度重视，充填开采是一种利用水泥、煤矸石、粉煤灰等堆积物制备成的胶结物，输送到采空区进行充填的开采技术。随着国家对这些材料的重新开发利用和材料的来源范围有限，其数量上难以满足充填开采的需求。因此，亟需一种成本较低，来源范围广泛且满足强度需求来解决上述问题，保证充填材料的稳定性。

3、综上所述，充填开采从面临原材料成本高、来源窄等问题，而煤气化渣具有回收利用率低、占用空间、污染环境，将煤气化渣进行简单处理后，可以替代水泥充当胶凝材料用于充填开采，将两者结合，既解决了充填材料短缺，而且充分利用了煤气化渣，使其变废为宝。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于，提供一种利用元明粉激发煤气化渣制备胶结充填材料的方法，以解决煤气化渣火山灰活性较低的问题，有效控制胶结充填开采过程中胶结充填材料短缺，充填成本高的问题，保障可持续发展，并且有效的利用了广泛堆积的煤气化渣，减轻了对周围环境的污染危害和大规模土地的占用。

2、为了达到上述发明目的，进而采取的技术方案如下：

3、一种利用元明粉激发煤气化渣制备胶结充填材料的方法，包括以下步骤：

4、步骤一：收集煤气化后的煤气化渣，分拣清理去除煤气化渣的尘土与杂质，然后进行晾晒，晒干后利用球磨机进行研磨，得到充填材料的煤气化渣超细粉；

5、步骤二：收集煤矸石，并用鄂式破碎机对其进行破碎使其颗粒粒径小于15mm，随后分别用5mm和10mm的振动筛将破碎后的煤矸石进行筛分，得到制备充填材料的细骨料、中骨料和粗骨料，其中，细骨料粒径为0-5mm，中骨料粒径为5-10mm，粗骨料粒径为10-15mm；

6、步骤三：向步骤一中制得的煤气化渣超细粉中加入激发剂并搅拌均匀，所述激发剂的掺量为1.5wt％—3wt％，且激发剂采用元明粉；

7、步骤四：将水泥与步骤二中制得的细骨料、中骨料、粗骨料以及步骤三中的含有激发剂的煤气化渣超细粉混合后搅拌均匀，其中，各组分的重量配比为：水泥：10％，细骨料：12％，中骨料：4％，粗骨料：4％，含有激发剂的煤气化渣超细粉：70％，随后加入水形成质量浓度为80％的胶结充填材料；

8、步骤五：将胶结充填材料装入50mm*100mm的圆柱形摸具中，并置于震动台震动30s后，在养护室养护24h，然后取出样品在养护条件下养护3d、7d和28d。

9、作为本发明的进一步改进，在步骤一中，所述球磨机采用行星式球磨机。

10、作为本发明的进一步改进，在步骤一中，所述球磨机的球磨转速为500r/min，球磨时间为100分钟，所得煤气化渣超细粉的比表面积

11、≧400m2/kg。

12、作为本发明的进一步改进，在步骤四中，所述水泥为p.o 42.5硅酸盐水泥。

13、作为本发明的进一步改进，在步骤五中，所述养护室的温度为20±3℃，湿度为90±5％。

14、本发明的有益效果是：本发明通过元明粉将煤气化渣火山灰活性激发出来，部分取代水泥充当胶凝材料，然后与煤矸石混合制备成胶结充填材料。本发明不仅可以解决煤气化渣火山灰活性较低的问题，并且有效控制了胶结充填开采过程中胶结充填材料短缺，充填成本高的问题，保障可持续发展，并且有效的利用了广泛堆积的煤气化渣，减轻了对周围环境的污染危害和大规模土地的占用。

技术特征：

1.一种利用元明粉激发煤气化渣制备胶结充填材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用元明粉激发煤气化渣制备胶结充填材料的方法，其特征在于：在步骤一中，所述球磨机采用行星式球磨机。

3.根据权利要求1所述的一种利用元明粉激发煤气化渣制备胶结充填材料的方法，其特征在于：在步骤一中，所述球磨机的球磨转速为500r/min，球磨时间为100分钟，所得煤气化渣超细粉的比表面积≧400m2/kg。

4.根据权利要求1所述的一种利用元明粉激发煤气化渣制备胶结充填材料的方法，其特征在于：在步骤四中，所述水泥为p.o 42.5硅酸盐水泥。

5.根据权利要求1所述的一种利用元明粉激发煤气化渣制备胶结充填材料的方法，其特征在于：在步骤五中，所述养护室的温度为20±3℃，湿度为90±5％。

技术总结
本发明涉及矿业工程领域，公开了一种利用元明粉激发煤气化渣制备胶结充填材料的方法，本发明在分拣清理煤气化渣去除杂质并晾晒的基础上，通过球磨得到了制备充填材料的煤气化渣超细粉，然后用破碎机对煤矸石进行破碎和筛分，得到了制备充填材料的粗骨料、中骨料和细骨料，最后将水泥、煤气化渣超细粉体、煤矸石骨料、激发剂和水，混合均匀，制备得到胶结充填材料。本发明通过元明粉将煤气化渣火山灰活性激发出来，部分取代水泥充当胶凝材料，然后与煤矸石混合制备成胶结充填材料。本发明不仅可以解决煤气化渣火山灰活性较低的问题，并且有效解决了胶结充填开采过程中胶结充填材料短缺，充填成本高的问题。

技术研发人员：郭育霞,胡维扬,武仁杰,王潇璇,史昀辑,白晨阳
受保护的技术使用者：山西浙大新材料与化工研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15