煤矸石提铝提硅废液对烧结砖性能的影响研究

刘春晖，宋慧平，张泽鹏，吴海滨

(国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室，山西大学 资源与环境工程研究所，山西 太原 030006)

煤矸石是煤炭开采过程中产生的固体废弃物[1]，大量堆存的煤矸石既占用土地又是引发滑坡、泥石流的潜在因素[2]，其产生的二次污染成为主要环境问题[3]。煤矸石经酸浸提铝提硅可实现高值化利用[4-8]，但其伴生废液，直接排放会对环境产生污染。本文研究了废液对烧结砖性能的影响，确定了废液的最佳掺量，制备出综合性能优良的烧结砖，为煤矸石烧结砖在提铝提硅废液处理中的应用及煤矸石的全利用提供参考。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

粉煤灰，取自太原市第一发电厂，过0.9 mm筛，其化学成分见表1；煤矸石，来源于山西省潞安矿业集团，过2 mm筛，其化学成分见表2；煤矸石提铝提硅废液，取自于煤矸石提铝提硅工艺[9]，含Na2CO310.55%，Na2SiO32.14%，NaAlO20.12%，K2CO30.07%。

表1 粉煤灰的化学成分Table 1 Chemical composition of fly ash

表2 煤矸石的化学成分Table 2 Chemical composition of coal gangue

Thermo Fisher ICAP 6300电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)；ICS-90离子色谱仪；TYA-2000型电液式压力试验机；DC-B智能箱式高温炉；GYS-2 型光电液塑限测定仪；CT5000A型多用热量测定仪；JEOLJSM-6701F扫描电镜分析仪；Bruker D2-Phaser X射线衍射仪；PerkinElmer(Pyris1TGA)热重分析仪；101-1-BS-Ⅱ电热恒温鼓风干燥箱。

1.2 烧结砖的制备

将煤矸石破碎，过筛。按质量比80∶20掺加粉煤灰，搅拌混匀。加15%的水，搅拌混匀。在塑料袋中密封陈化4 d。成型(20 MPa)，恒压2 min，加压速率0.2～0.4 kN/s，自然干燥24 h后，于105 ℃烘干2 h，在1 050 ℃恒温2.5 h，制备烧结砖，自然冷却后取出，按照JC/T 239—2014粉煤灰砖标准和GB/T 2542—2012砌墙砖试验方法测定其抗压强度、吸水性和抗冻性。

2 结果与讨论

2.1 煤矸石烧结砖原料配比的确定

研究了煤矸石掺量对烧结砖原料塑性指数、抗压强度和外观的影响，确定烧结砖原料的最佳配比。……