CN104446350A

CN104446350A - 一种煤矸石轻集料陶粒及其制备方法

Info

Publication number: CN104446350A
Application number: CN201410683901.5A
Authority: CN
Inventors: 王晴; 刘锁; 丁兆洋
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2015-03-25

Abstract

一种煤矸石轻集料陶粒及其制备方法，属于人造轻集料技术领域。该产品是一种利用自燃煤矸石生产的轻集料陶粒。煤矸石轻集料生产原料为自燃煤矸石，煤矸石原料需破碎粉磨至0.08mm以下，发泡剂选用碳酸氢钠、助溶剂选用氟硅酸钠、成型剂选用水玻璃，均匀搅拌，制成粒径8~10mm球状，经过特定的温度制度成型。该煤矸石轻集料为表面无孔的高强度陶粒，具有容重轻，强度高，吸水率低，导热系数低，保温隔热性能好的性能，可广泛应用于建筑工程施工等领域。

Description

一种煤矸石轻集料陶粒及其制备方法

技术领域

本发明属于人造轻集料建筑材料技术领域，特别是涉及一种工业与民用建筑用煤矸石轻集料陶粒及其制备方法。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废弃物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、比煤坚硬的黑灰色岩石，其主要成分有氧化硅、氧化铝，还含有数量不能的氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾。随着煤炭生产的不断发展，我国煤矸石的产量与日俱增，大量的煤矸石废弃物到处堆放，不仅占用大量的土地，对环境造成严重污染，而且也是一种资源浪费。做好煤矸石处理与资源化利用，变废为宝，利用煤矸石生产工业与民用建筑轻集料陶粒，不仅为社会减少环境污染创造社会效益，还可以为企业创造一定的经济效益。

陶粒是对人造轻集料的统称，陶粒具有优异的性能，如同压强度高、密度低、孔隙率高、抗碱集料反应性能优异等。因其内部多空，且分布均匀，具有一定的强度和坚固性，因而具有轻质、抗冻和隔热等多功能特点。广泛应用于建筑材料、耐火保温材料等领域。

目前公知的煤矸石集料的生产方法是利用自燃煤矸石做原料进行生产。自燃煤矸石集料的生产方法为减少自燃煤矸石占地，减少环境污染做出了很大的贡献。

自燃煤矸石集料生产方法中不足之处在于煤矸石集料火山灰活性在煤矸石自燃过程中不可控制，活性较低。目前大多采用自燃煤矸石直接进行烧制，但制备的陶粒大多强度不足，限制了陶粒的应用范围。

发明内容

针对上述存在的技术问题，解决煤矸石的综合利用，及陶粒强度不足的问题，本发明提供一种煤矸石轻集料陶粒及其制备方法，它是利用自燃煤矸石生产的轻集料陶粒，制成一种表面无孔的高强度陶粒。具有容重较轻，强度高，吸水率低，导热系数低，保温隔热性能良，可广泛应用于建筑工程施工等领域。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种煤矸石轻集料陶粒，主要原料为煤矸石、成型剂、发泡剂、助熔剂、混合焙烧而成，各原材料的质量份数如下：煤矸石粉末为70~85份，发泡剂为5~10份，助熔剂为2~6份，成型剂为6~10份。

进一步地，所述的发泡剂为纯度为99.8%的碳酸氢钠粉末，掺量为5~10份。

进一步地，所述的助熔剂为纯度为99%氟硅酸钠粉末，粒度为 100，掺量为2~6份。

进一步地，所述的成型剂为液体水玻璃，其模数为 3.1~3.4，掺量为6~10份。

本发明一种煤矸石轻集料陶粒的制备方法，其制备步骤为：

(1) 选择粒径范围为5~25mm自燃煤矸石，去除其中杂物，将其破碎至0.08mm以下粒径；

(2) 将破碎至0.08mm以下粒径的煤矸石粉末，按照加入发泡剂、助熔剂、成型剂，混合均匀，并制成粒径为8~10mm的球体；

(3) 将所述球体干燥烘干后，放入旋转窑烧制成型，焙烧温度控制在900℃~1000℃范围内；

(4) 在旋转窑内发泡剂充分反应后，然后出窑自燃冷却入仓，保持干燥状态待用。

进一步地，所述步骤（1）中，煤矸石的破碎具体为：使用球磨机将煤矸石破碎粉磨成粒径180目粉末。

进一步地，所述步骤（3）中，具体包括先将所述球体从室温升高200℃，恒温1h；再经过30min升温至500℃，恒温30min；再从500℃升温至焙烧温度900~1000℃，焙烧2~3h；再保温30min后，缓慢冷却得到煤矸石陶粒制品。

相比现有技术而已，本发明具有以下优点：

1.本发明选用自燃煤矸石为原料，其煤含量极低，强度较低，一般途径难以充分利用使用，在制备陶粒过程中，充分利用这类矿物原料和其内含碳成分，有效降低了陶粒的容重，节约能耗，降低污染。

2.本发明制备的轻集料陶粒制品表面无孔，容重较轻，强度高，且吸水率低，导热系数低，保温隔热性能良好，可以广泛应用于建筑施工等领域。

3.本发明采用氟硅酸钠作为助熔剂，可有效降低焙烧温度，节约能源。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进一步详细说明。

本发明煤矸石轻集料陶粒，主要原料为煤矸石，成型剂选用水玻璃，发泡剂选用碳酸钠，助熔剂选用氟硅酸钠，各原料混合焙烧而成，各原材料的质量百分比配方（质量比）如下：煤矸石为70~85份，碳酸氢钠分析纯为5~10份，氟硅酸钠为2~6份，液体水玻璃为6~10份。

所述煤矸石为现有常规煤矸石，其各组分质量百分比为：氧化硅含量为30~60%，氧化铝含量为15~40%，氧化铁含量为 2~10%，含碳量为20~30%。

本发明煤矸石轻集料陶粒的制备方法，采用如下步骤：

(1) 选择粒径范围为5~25mm自然煤矸石，去除其中杂物，将其破碎至0.08mm以下粒径；

所述步骤（1）中，煤矸石的破碎具体为：使用球磨机将煤矸石破碎粉磨成粒径180目粉末。

所述步骤（2）中，所使用的发泡剂为纯度为99.8%的碳酸氢钠（分析纯）粉末，掺量为5~10份。

所述步骤（2）中，所使用的助熔剂为纯度为99%的氟硅酸钠（分析纯）粉末，其粒度为100，掺量为2~6份。

所述步骤（2）中，所使用的成型剂为液体水玻璃，其模数为 3.1~3.4，掺量为6~10份。

所述步骤（2）具体为，将三种原料均匀混合，用手工或机械制成球状颗粒，颗粒大小一般为8~10mm。

所述步骤（3）中，具体包括先将所述球体从室温升温至200℃，恒温1h；再经过30min升温至500℃，恒温30min；再从500℃升温至焙烧温度900~1000℃，焙烧2~3h；再保温30min后，冷却得到煤矸石陶粒制品。

实施例1

选取质量比配方如下：煤矸石80份，水玻璃7份，，氟硅酸钠6份，碳酸氢钠7份作为原料，其中煤矸石喊氧化硅45%，氧化铝20%，氧化铁8%，含碳量20%，其他成分7%。

将煤矸石先用破碎机破碎至5mm以下，然后用球磨机粉磨，并经180目过筛，取180目以下物料备用。再将选好的物料与氟硅酸钠、液体水玻璃、碳酸氢钠混合均匀，并制成8~10mm大小的球状颗粒，然后放入100℃的烘箱中，干燥30min后取出放入旋转窑中，在1h升温至500℃，然后用4h升温至950℃，保温30min，冷却后得到成品，经检测产品容重为630Kg/m³，颗粒抗压强度达到22MPa。

实施例2

选取质量比配方如下：煤矸石78份，水玻璃9份，氟硅酸钠5份，碳酸钠8份作为原料，其中煤矸石喊氧化硅50%，氧化铝15%，氧化铁10%，含碳量15%，其他成分10%。

煤矸石先用破碎机破碎至5mm以下，然后用球磨机粉磨，并经180目过筛，取180目以下物料备用。再将选好的物料与氟硅酸钠、液体水玻璃、碳酸氢钠混合均匀，并制成8~10mm大小的球状颗粒，然后放入110℃的烘箱中，干燥30min后取出放入旋转窑中，在1h升温至500℃，然后用4h升温至1000℃，保温30min，冷却后得到成品，经检测产品容重为680Kg/m³，颗粒抗压强度达到25MPa。

实施例3

选取质量比配方如下：煤矸石71份，水玻璃10份，氟硅酸钠9份，碳酸钠10份作为原料，其中煤矸石喊氧化硅60%，氧化铝15%，氧化铁5%，含碳量15%，其他成分5%。

将煤矸石先用破碎机破碎至5mm以下，然后用球磨机粉磨，并经180目过筛，取180目以下物料备用。再将选好的物料与氟硅酸钠、液体水玻璃、碳酸氢钠混合均匀，并制成8~10mm大小的球状颗粒，然后放入105℃的烘箱中，干燥30min后取出放入旋转窑中，在1.5h升温至450℃，然后用4h升温至960℃，保温30min，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23MPa。

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

1.一种煤矸石轻集料陶粒，其特征在于：主要原料为煤矸石、成型剂、发泡剂、助熔剂、混合焙烧而成，各原材料的质量份数如下：煤矸石粉末为70~85份，发泡剂为5~10份，助熔剂为2~6份，成型剂为6~10份。

2.如权利要求1所述的煤矸石轻集料陶粒，其特征在于：所述的发泡剂为纯度为99.8%的碳酸氢钠粉末，掺量为5~10份。

3.如权利要求1所述的煤矸石轻集料陶粒，其特征在于：所述的助熔剂为纯度为99%氟硅酸钠粉末，粒度为 100，掺量为2~6份。

4.如权利要求1所述的煤矸石轻集料陶粒，其特征在于：所述的成型剂为液体水玻璃，其模数为 3.1~3.4，掺量为6~10份。

5.一种如权利要求1所述煤矸石轻集料陶粒的制备方法，其特征在于：制备步骤为：

(2) 将破碎至0.08mm以下粒径的煤矸石粉末，按照所述配比份数加入发泡剂、助熔剂、成型剂，混合均匀，并制成粒径为8~10mm的球体；

6.如权利要求5所述的煤矸石轻集料陶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，煤矸石的破碎具体为：使用球磨机将煤矸石破碎粉磨成粒径180目粉末。

7.如权利要求5所述的煤矸石轻集料陶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，具体包括先将所述球体从室温升高200℃，恒温1h；再经过30min升温至500℃，恒温30min；再从500℃升温至焙烧温度900~1000℃，焙烧2~3h；再保温30min后，缓慢冷却得到煤矸石陶粒制品。