CN103319192B - 采用煤矸石和煤泥为原料的陶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种采用煤矸石和煤泥为原粒的陶粒及其制备方法，属于人造轻集料技术领域，该陶粒主要以煤矸石、煤泥、石英砂和长石混合焙烧而成，该方法包括：将60-80%的煤矸石，5-10%的石英砂和10-20%的长石，分别研细过筛得到200目以下原料，与10-30%的煤泥混合；将混合物制成球体；将球体干燥后在马弗炉内高温焙烧后，冷却得到成品。该陶粒产品具有表面无孔、强度高、大小均匀的特点，可以广泛的应用于工程建筑、化工等领域。
Description
技术领域
本发明属于人造轻集料技术领域，特别涉及采用煤矸石和煤泥为原料的高强度陶粒的及制备方法。
背景技术
陶粒是对人造轻集料的俗称，陶粒具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等。特别由于陶粒密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀，抗冻，抗震和良好的隔绝性等多功能特点。陶粒广泛应用于与建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门，应用领域越来越广，还在继续扩大。主要品种有采用黏土的陶砂页岩陶粒和采用粉煤灰为原料的陶粒等。
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。其主要成分是氧化铝、氧化硅，另外还含有数量不等的氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾，煤矸石弃置不用，存在占用大片土地，污染大气、农田和水体，自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害等问题。中国积存煤矸石达10亿吨以上，每年还将排出煤矸石1亿吨。为了消除污染，自60年代起，很多国家开始重视煤矸石的处理和利用，用煤矸石制陶粒可以产生很好的社会效益和经济效益，中国专利1337378报道用75-85%的煤矸石粉，外加少量粉煤灰、粘合剂和添加剂，经过混合搅拌-制球-预热干燥-烧结处理等工艺，制备出陶粒作为混凝土骨料使用。中国专利1872783报道采用煤矸石、长石和铁尾矿为原料制备陶粒，煤矸石用量增加到85-95%，且配方中无粘土，节约了土地资源。但上述制备的陶粒大多强度不足，限制了陶粒的应用范围。
煤泥泛指煤粉含水形成的半固体物,是煤炭生产的洗煤过程中排出的具有一定煤含量、水分较高、又有粘土成分的副产物。由于含煤量不高，水分多，一般洗煤厂难以处理。
发明内容
本发明的目的是解决煤矸石和煤泥的综合利用，及陶粒强度不足的问题，提供一种采用煤矸石和煤泥为原料的陶粒及其制备方法，利用本发明可以充分利用煤矸石和煤泥中的矿物成份和可燃成份，煤泥中的水分，制成表面无孔的高强度陶粒。具有容重较轻，强度高，且吸水率低，导热系数低、保温效果较好，可以广泛的应用于工程建筑、化工等领域。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种采用煤矸石和煤泥为原料的陶粒，其特征在于，该陶粒主要由煤矸石，石英砂,长石和煤泥混合焙烧而成，该陶粒各原料的重量百分比配方如下：煤矸石为60-80%，石英砂为5-10%,长石为5-15%，煤泥为10-30%。
上述方案中，煤矸石中氧化硅含量为50-70%，氧化铝含量为10-25%，氧化铁含量为1%-5%，烧失量为4-15%
上述方案中，煤泥中氧化硅含量为20-40%，氧化铝含量为5-15%，氧化铁含量为0.5%-3%，烧失量为35-60%。
一种采用煤矸石和煤泥制备陶粒的方法，采取如下步骤：
（1）先将（重量比）60-80份煤矸石，5-10份石英砂和5-15份的长石，分别破碎、粉碎并研细过筛得到200目以下原料；
（2）将上述原料与10-30份的煤泥混合均匀，并制成球体；
（3）将上述球体干燥，再在马弗炉内高温焙烧，冷却得到成品。
上述步骤（1）中，每种矿物原料的的破碎、粉碎和筛分具体为：先用破碎机将所述矿物原料破碎至15mm以下，再用粉碎机将原料粉碎，再过200目筛，选200目以下原料使用。
上述步骤（2）具体为，将三种矿物原料与煤泥混匀，用手工或机械制成球状颗粒，颗粒大小一般为3-8mm。
上述步骤（3）具体包括先将所述球体从室温升温至450℃，干燥1-2小时，再从450℃升温至焙烧温度1100-1250℃下，焙烧1-3小时；再保温时间为20-60分钟后，冷却得到陶粒制品。上述方案中，制备的陶粒表面无孔，容重为500-650Kg/m3，颗粒抗压强度达到18-20MPa。
相比现有技术而言，本发明具有以下优点：
1.本发明选用的煤矸石铁含量较高，煤含量较低，一般可选用洗煤厂洗选后煤矸石，该煤矸石由于铁含量高，煤含量少，一般的途径利用起来困难较大，本发明充分利用了这类煤矸石的矿物原料和碳成分，在制备陶粒过程中，有效地降低了陶粒容重，节约了能耗，并充分利用了煤矸石内的硅铝成分，增加了陶粒的骨架强度。
2.本发明选用的煤泥为洗煤厂的副产物，煤泥碳含量不高、水分较大，利用和处理困难，作为燃料卖出，价格极低，且运输费用较高，本发明充分利用了煤泥中的碳成分，有效地降低了陶粒容重，节约了能耗，并充分利用了煤泥中的硅铝成分和水分，有利于物料成型和造粒，并节约了水资源。
3.本发明制备的陶粒表面无孔，容重较轻，强度高，且吸水率低，导热系数低、保温效果较好，可以广泛的应用于工程建筑、化工等领域。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的一种采用煤矸石和煤泥为原料的陶粒及其制备陶粒的方法作进一步详细说明。
实施例1
选取重量比配方如下：煤矸石60%，石英砂5%，长石10%，煤泥25%作为原料，其中煤矸石含氧化硅为62%，氧化铝20%，氧化铁1%，烧失量为10%，其它成分为7%；煤泥中氧化硅为40%，氧化铝13%，氧化铁3%，烧失量为35%，其它成分为9%。将煤矸石、石英砂和长石原料分别用破碎机先破碎至15mm以下，然后用粉碎机粉碎，并经200目过筛，取200目以下物料备样用。再将选好的物料与煤泥混合均匀，并制成3-8mm大小的球状颗粒，然后放入110℃的烘箱中，干燥30分钟后取出放入马弗炉中，在1小时升至450℃，然后用3小时升至1100℃，保温20分钟，冷却后得到成品，经检测产品容重为650Kg/m3，颗粒抗压强度达到20MPa。
实施例2
选取重量比配方如下，煤矸石70%，石英砂10%，长石5%，煤泥15%作为原料，其中煤矸石含氧化硅为70%，氧化铝15%，氧化铁4%，烧失量为4%，其它成分7%；煤泥中氧化硅为32%，氧化铝8%，氧化铁1%，烧失量为50%，其它成分7%。
将煤矸石、石英砂和长石分别用破碎机先破碎至15mm以下，然后用粉碎机粉碎，并经200目过筛，取200目以下物料备样用。将选好的物料混合均匀，并制成3-8mm大小的球状颗粒，然后放入110℃的烘箱中，干燥30分钟后取出放入马弗炉中，在1.5小时升至450℃，然后用2小时升至1200℃，保温40分钟，冷却后得到成品，经检测产品容重为600Kg/m3，颗粒抗压强度达到19MPa
实施例3
选取重量比配方如下，煤矸石80%，石英砂5%，长石5%，煤泥10%作为原料，其中煤矸石含氧化硅为50%，氧化铝25%，氧化铁5%，烧失量为15%，其它成分5%；煤泥中氧化硅为22%，氧化铝9%，氧化铁2%，烧失量为60%，其它成分7%。
将煤矸石、石英砂和长石分别用破碎机先破碎至15mm以下，然后用粉碎机粉碎，并经200目过筛，取200目以下物料备样用。将选好的物料混合均匀，并制成3-8mm大小的球状颗粒，然后放入110℃的烘箱中，干燥30分钟后取出放入马弗炉中，在2小时升至450℃，然后用3小时升至1250℃，保温60分钟，冷却后得到成品，经检测产品容重为550Kg/m3，颗粒抗压强度达到18MPa
上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种采用煤矸石和煤泥制备陶粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)先将重量比60-80份的煤矸石，5-10份的石英砂和5-15份的长石三种矿物原料，分别破碎、粉碎并研细过筛得到200目以下原料；
(2)将所述三种原料与10-30份的煤泥混合均匀，并制成球体；
(3)将所述球体干燥，再在马弗炉内高温焙烧，冷却得到成品；
所述步骤(2)具体为，将三种矿物原料与煤泥混匀，用手工或机械制成球状颗粒，颗粒大小一般为3-8mm；
所述步骤3)具体包括先将所述球体放入110℃的烘箱中，干燥30分钟后取出，放入马弗炉中1-2小时从室温升温450℃，再从450℃升温至焙烧温度1100-1250℃下，焙烧1-3小时；再保温时间为20-60分钟后，冷却得到陶粒制品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，每种矿物原料的的破碎、粉碎和筛分具体为：先用破碎机将所述矿物原料破碎至15mm以下，再用粉碎机将原料粉碎，再过200目筛，选200目以下原料使用。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤矸石中氧化硅含量为50‐70％，氧化铝含量为10‐25％，氧化铁含量为1％‐5％，烧失量为4‐15％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤泥中氧化硅含量为20-40％，氧化铝含量为5-15％，氧化铁含量为0.5％-3％，烧失量为35-60％。
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