一种用油页岩废渣制备膏体充填材料的方法

摘要

本发明公开了一种用油页岩废渣制备膏体充填材料的方法，包括如下步骤：①将油页岩废渣粉碎，分筛出油页岩废渣骨料；②另取油页岩废渣与生石灰混合，粉磨15-60分钟，磨成300-600目的油页岩废渣细粉待用；③将水渣粉磨至300-600目的水渣细粉待用；④取明矾、有机添加剂与上述油页岩废渣骨料、油页岩废渣细粉及水渣细粉均匀混合；⑤向步骤④中的混合物中加入质量浓度为5%-10%的碱激发剂，混合均匀后，即得膏体充填材料。采用该方法可使油页岩废渣得到充分利用，提高了利用率，可达70%-85%之间，满足煤矿充填要求，为“三下”煤层开采开拓新途径，增加了经济效益，变废为宝的同时避免了废渣的大量堆积，减少了土地的占用量，降低了环境污染。

权利要求

1.一种用油页岩废渣制备膏体充填材料的方法，包括如下步骤：①将油页岩废渣粉碎，分筛出小于13mm的块状油页岩废渣骨料待用；

②另取油页岩废渣，将其与生石灰按照5-9：1的质量比混合后，粉磨15-60分钟，磨成

300-600目的油页岩废渣细粉待用；

③将水渣粉磨至300-600目的水渣细粉待用；

④取明矾、有机添加剂与上述油页岩废渣骨料、油页岩废渣细粉及水渣细粉均匀混合，各物料所占的百分比为：明矾：0.1%—1%、有机添加剂：0.5%—1%、油页岩废渣骨料：50%—

60%、油页岩废渣细粉：15%—25%、水渣细粉：15—25%；

⑤向步骤④中的混合物中加入质量浓度为5%-10%的碱激发剂，该碱激发剂的加入量为混合物总量的26%-28%，混合均匀后，即得膏体充填材料；

所述有机添加剂为丙烯酸。

2.根据权利要求1所述的一种用油页岩废渣制备膏体充填材料的方法，其特征是：所述碱激发剂为氢氧化钠溶液、水玻璃、工业废碱液中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种用油页岩废渣制备膏体充填材料的方法，其特征是所述的水渣为钢厂水渣。

说明书

一种用油页岩废渣制备膏体充填材料的方法

[0001] 一、技术领域

[0002] 本发明涉及一种用油页岩废渣制备膏体充填材料的方法。

[0003] 二、背景技术

[0004] 煤炭属于趋于枯竭的一次能源，目前，易于开采的煤炭资源越来越少。虽然可采储量还相当可观，但大多都是村庄或建筑物下的煤层，在不拆迁的情况下，开采难度比较大。这样，不仅造成了煤炭资源的巨大浪费，还严重制约矿井的正常生产。目前，能实现不拆迁采煤的主要方式主要有两种：条带开采和充填开采。条带开采是控制地表移动和变形的有效方法之一，具体是指在较大幅度地减少地表沉降的情况下，采出部分村庄或建筑物下的压煤。该种方式的最大优点是不改变现有的采煤工艺。最大缺点是采出率低，资源浪费严重，且生产效益较低，难以推广应用。基于上述原因，现在多采用充填开采的方式。充填开采是指在开采过程中采用膏体充填材料替代煤层，使得煤层上的村庄或建筑物不受到影响。其中的膏体充填材料是该方法的关键，其必须具有浓度高、 流动状态为柱塞结构流、不沉淀、不泌水、不离析、无临界流速、压缩率低等特点。

[0005] 我国油页岩资源丰富，可回收页岩油资源量为120亿吨，主要分布在吉林省桦甸、农安，广东茂名、辽宁抚顺等地，居世界第四位。油页岩资源的主要利用方式是提炼页岩油和直接燃烧发电。以抚顺为例，每年利用油页岩产页岩油近40万吨，一年产生的油页岩废渣可达500万吨。现在有效利用油页岩废渣的方法还不多，致使油页岩废渣大量堆积，不但占用大面积的土地，而且还存在较大的环境污染问题。因此如何更好地的综合利用油页岩废渣，提高油页岩资源的附加值，是亟待解决的技术问题。油页废渣属于含有少量残炭的类似火山灰质的瘠性原料，有一定的颗粒度。由于在干馏或燃烧过程中，去除了其中的挥发分、炭质或其它有机酸等，形成多孔结构，具有很好的活性，正是制备膏体充填材料的好原料，利用油页岩废渣制备膏体充填材料使其变废为宝，是一种行之有效的办法。

[0006] 三、发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种用油页岩废渣制备膏体充填材料的方法，采用该方法可使油页岩废渣变废为宝，从而解决占用土地及环境污染问题，同时更好的达到油页岩综合利用的目的。

[0008] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

[0009] ①将油页岩废渣粉碎，分筛出小于13mm的块状油页岩废渣骨料待用；

[0010] ②另取油页岩废渣，将其与生石灰按照5-9：1的质量比混合后，粉磨15-60分钟，磨成300-600目的油页岩废渣细粉待用；

[0011] ③将水渣粉磨至300-600目的水渣细粉待用；

[0012] ④取明矾、有机添加剂与上述油页岩废渣骨料、油页岩废渣细粉及水渣细粉均匀混合，各物料所占的百分比为：明矾：0.1%—1%、有机添加剂：0.5%—1%、页岩废渣骨料：50%—60%、页岩废渣细粉：15%—25%、水渣细粉：15—25%；

[0013] ⑤向步骤④中的混合物中加入质量浓度为5%-10%的碱激发剂，该碱激发剂的加入量为混合物总量的26%-28%，混合均匀后，即得膏体充填材料。

[0014] 上述碱激发剂为氢氧化钠溶液、水玻璃、工业废碱液中的一种。

[0015] 上述有机添加剂为丙烯酸。

[0016] 上述的水渣为钢厂水渣。

[0017] 本发明所得的膏体充填材料为Al2O3-SiO4-CaO玻璃体，加入碱性化合物在水中产－生OH 离子的作用下，玻璃体的结构将解体，离析出Si－OH和Al－OH粒子溶解在水中，并相互反应，使得页岩废渣、水渣、生石灰三者的Si－OH和Al－OH互相作用，形成新的化合物，并组成新的硅铝聚合化合物。采用该方法可使油页岩废渣得到充分利用，提高了利用率，可达70%-85%之间，满足煤矿充填要求，为“三下”煤层开采开拓新途径，增加了经济效益，变废为宝的同时避免了废渣的大量堆积，减少了土地的占用量，降低了环境污染。本方法工艺过程简单，投资小，成本低，是一种极具前景的油页岩废渣精细化工、综合利用产业化方法。

[0018] 四、具体实施方式

[0019] 实施例1：

[0020] ①将油页岩废渣用鄂式破碎机粉碎，用振动筛将小于13mm的块状物料筛分出来，得油页岩废渣骨料待用，其级配为1—3mm占25%，3—6mm占25%,6—13mm占50%；

[0021] ②另取油页岩废渣，将其与生石灰按照5：1的质量比混合后，置于球磨机中粉磨15-60分钟，磨成300-600目的油页岩废渣细粉待用；

[0022] ③将水渣粉磨至300-600目的水渣细粉待用；

[0023] ④取明矾、有机添加剂与上述油页岩废渣骨料、油页岩废渣细粉及水渣细粉放入搅拌中搅拌3分钟至均匀混合，各物料所占的百分比为：明矾：0.8%、丙烯酸：0.5%、页岩废渣骨料：55%、页岩废渣细粉：24%、水渣细粉：19.7%；

[0024] ⑤混合均匀后，加入质量浓度为5%的碱激发剂，该碱激发剂的加入量为混合物总量的28%，再搅拌5分钟至均匀混合，即得膏体充填材料。

[0025] 测定所得膏体充填材料的塌落度为23cm，然后将充填材料放于模具中自然堆积，并将多于部分刮平，将模具放于模拟煤矿井下环境温度22—25℃，湿度75—85%，凝结时间为53分钟，最后测试1天抗压强度为5.83和28天抗压强度为8.69。

[0026] 实施例2：

[0027] ①将油页岩废渣用鄂式破碎机粉碎，用振动筛将小于13mm的块状物料筛分出来，得油页岩废渣骨料待用，其级配大概为1—3mm占25%，3—6mm占25%，6—13mm占50%；

[0028] ②另取油页岩废渣，将其与生石灰按照5.25：1的质量比混合后，置于球磨机中粉磨15-60分钟，磨成300-600目的油页岩废渣细粉待用；

[0029] ③将水渣粉磨至300-600目的水渣细粉待用；

[0030] ④取明矾、有机添加剂与上述油页岩废渣骨料、油页岩废渣细粉及水渣细粉放入搅拌中搅拌3分钟至均匀混合，各物料所占的百分比为：明矾：0.8%、丙烯酸：0.6%、页岩废渣骨料：55%、页岩废渣细粉：25%、水渣细粉：18.6%；

[0031] ⑤混合均匀后，加入质量浓度为8%的碱激发剂，该碱激发剂的加入量为混合物总量的28%，再搅拌5分钟至均匀混合，即得膏体充填材料。

[0032] 测定所得膏体充填材料的塌落度为21cm，然后将充填材料放于模具中自然堆积，并将多于部分刮平，将模具放于模拟煤矿井下环境温度22—25℃，湿度75—85%，凝结时间