石煤渣替代水泥混合材的試驗研究

陳 輝（洛陽建材建筑設(shè)計研究院有限公司，河南 洛陽 471000）

0 引言

石煤是形成于早元古代和早古生代的一種沉積的可燃有機(jī)巖，呈黑色或黑灰色，大多具有高灰、高硫、低發(fā)熱量和硬度大的特點(diǎn)，是一種高變質(zhì)的腐泥煤或藻煤，是我國分布較廣的一種低熱值能源。石煤燃燒后產(chǎn)生大量的廢渣，不僅污染水質(zhì)和空氣，構(gòu)成對環(huán)境的嚴(yán)重危害，而且還侵占大量耕地。我國在石煤渣治理和綜合利用方面始終走在世界前列，取得了許多令人矚目的科研成果，如石煤渣生產(chǎn)水泥[1]、從石煤渣中提取V2O5[2]、利用石煤渣作橡膠填料等等。為了更好的實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，提高石煤渣的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。我們以石煤渣為原料來代替水泥混合材作為重要課題，進(jìn)行初步實驗，這也為石煤渣的綜合利用開辟了新的路徑。

1 石煤渣的性質(zhì)

本文實驗選用石煤燃燒后的煤渣作為原料，體積質(zhì)量為4.5 g/cm3,粒徑8 mm左右，松散容重：0.9～1.5t/m3；燒失量在3.5%以下；二氧化硅含量高，一般在70%左右；三氧化二鋁偏低，平均10%左右；三氧化硫<2%；其化學(xué)成分見表1。

表1 石煤渣的化學(xué)成分 %

2 石煤渣性能試驗

該石煤渣的水泥混合材活性試驗按照國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 2847—2005）規(guī)定的方法，試驗結(jié)果見表2，3。

從試驗結(jié)果可以看出，石煤渣具有一定的化學(xué)活性，符合作為水泥混合材的標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。

表2 石煤渣的活性試驗

表3 火山灰性試驗

3 石煤渣的不同摻量試驗

試驗用的熟料為普通硅酸鹽水泥熟料，其化學(xué)成分及礦物組成見表4，5。

表4 熟料的化學(xué)成分 %

表5 熟料的礦物組成及率值

原料的制備是統(tǒng)一試驗小磨，將原材料分別磨細(xì)（80μm方孔篩，篩余<10%）按配合比例不同摻量稱重混合，攪拌均勻，作強(qiáng)度試驗，結(jié)果見表6。

從表6可以看出，雖然石煤渣摻量不同，其安定性合格，凝結(jié)時間符合國家標(biāo)準(zhǔn)，對強(qiáng)度的影響是隨石煤渣摻量的增加而下降，根據(jù)表6的試驗情況，石煤渣摻量在20%以下，即可生產(chǎn)425以上的水泥，按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我們用摻量20%的石煤渣水泥作28d抗壓強(qiáng)度比試驗，結(jié)果見表7。

表6 石煤渣不同摻量物理性能試驗結(jié)果

表7 28d抗壓強(qiáng)度比試驗

4 結(jié)論

（1）根據(jù)初步試驗得知用石煤渣作水泥混合材，其指標(biāo)完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（2）使用石煤渣作水泥混合材，是廢渣替代原料不足的重要體現(xiàn)，用同樣的熟料生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥，綜合成本可降低10～20元/t,具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會效益，為石煤渣的綜合利用開辟了新的路徑。