CN105731988A - 煤矸石砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矸石砖及其制备方法，方案为：其组分及其质量份数如下，发热量在1800kJ/mol2000kJ/mol的煤矸石6070份、粉煤灰2030份、卡松23份、磷酸二氢铝58份，还包括成孔剂46份，成孔剂组分及其质量份数如下，木屑25份、稻壳610份、纯碱2030份、浮石3040份，珍珠岩3040份。本发明意在提供一种煤矸石砖及其制备方法，通过加入成孔剂达到提高砖体内孔洞率的目的，同时通过改变成孔剂的组分和加工工艺，避免了砖体出现石灰爆裂现象。

Description

煤矸石砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种加入多孔物质的煤矸石砖，具体涉及一种煤矸石砖。

背景技术

粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。粉煤灰的主要来源是以煤粉为燃料的火电厂和城市集中供热锅炉，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。当前我国是粉煤灰排量较大的工业废渣之一。

煤矸石作为我国排放量最大的工业固体废弃物之一。目前在全国已累计堆存30多亿吨，占地约1.2×104公顷。而且每年煤矸石的排放量相当于当年煤炭产量的10％左右。年排放速度将大于1.6亿吨。堆放煤矸石不仅占用大量土地，而且污染环境，影响人们的生活和健康。另外，煤矸石山经常发生自燃，不仅浪费能源，而且产生大量烟尘和有害气体。自燃的煤矸石山在一定的条件下还会发生爆燃，还会诱发崩塌与滑坡，直接危害附近的建筑设施和人身安全。所以，砖厂开始利用煤矸石和粉煤灰烧制煤矸石砖。

在制备多孔煤矸石砖时，为了使煤矸石多孔砖孔洞率增加从而减少煤矸石砖的自重，并降低传热系数从而提高煤矸石砖的保温效果。公开号为CN104710189A的中国发明专利公开了一种煤矸石多孔砖用微孔成形剂及其微孔成形方法，其中，微孔成形剂包括的组分及其质量百分比如下：CaCO3为5-10％、Na2CO3为5-15％、稻灰为75-90％。方法步骤如下：步骤10、将煤矸石砖原料与微孔成形剂中混合并搅拌均匀，形成混合料，其中，微孔成形剂掺量为煤矸石砖原料质量的4.5％～5.5％，然后喷洒液剂使之可塑，该液剂为水。步骤20、将可塑的混合料进行塑性与烧制即可。

但是，由于在微孔成形剂中引入了CaCO3，在焙烧过程中CaCO3受热分解后形成CaO，而CaO引起的石灰爆裂现象会对砖体造成破坏。

发明内容

本发明意在提供一种煤矸石砖及其制备方法，通过加入成孔剂达到提高砖体内孔洞率的目的，同时通过改变成孔剂的组分和加工工艺，避免了砖体出现石灰爆裂现象。

本方案中的煤矸石砖，方案为：其组分及其质量份数如下，发热量在1800kJ/mol-2000kJ/mol的煤矸石60-70份、粉煤灰20-30份、卡松2-3份、磷酸二氢铝5-8份，还包括成孔剂4-6份，成孔剂组分及其质量份数如下，木屑2-5份、稻壳6-10份、纯碱20-30份、浮石30-40份，珍珠岩30-40份。

有益效果：以煤矸石和粉煤灰为骨料，加入卡松使砖具有防霉防菌的功能，加入磷酸二氢铝作为骨料的粘结剂，可以提高骨料的可塑性，提高挤出成型时砖坯的质量。煤矸石发热量在1800kJ/mol-2000kJ/mol可以在焙烧时节省燃料，同时避免发热量过高时烧砖过火。成孔剂选用木屑、稻壳、纯碱、浮石和珍珠岩，其中，浮石和珍珠岩利用其本身孔隙率大，质量轻的特点。纯碱在高温时分解产生二氧化碳，由于在焙烧时砖坯内部颗粒的表面被熔融的玻璃质覆盖，使得二氧化碳无法排除从而在砖坯内部形成气泡。木屑和稻壳由于具有较大的烧失量大，特别是在300-400摄氏度时，达到挥发分最大挥发速率。与纯碱高温分解时的温度不同，避免了成孔时的互相影响。所以，本方案中成品煤矸石砖具有较高的孔洞率，能有效降低砖体自身的总量，且由于孔洞率高还能降低传热系数从而达到保温的效果。

本方案中的煤矸石砖制备方法，方案为：由以下具体步骤制成：

(1)人工检测配料，使煤矸石的发热值在1800kJ/mol-2000kJ/mol，

(2)将煤矸石、粉煤灰、卡松和磷酸二氢铝混合后去除废铁，

(3)将混合后的混合料粗碎、粉碎、最后球磨机研磨至最大颗粒粒径小于1毫米，

(4)将成孔剂破碎研磨至最大颗粒粒径小于0.6毫米，

(5)将成孔剂和混合后的混合料混合再加入总重量比15％-20％的水，搅拌均匀后陈化3-5天，

(6)将陈化后的混合原料挤压成型，成型压力在2.5-3.5Mpa，控制成型水分为14％-16％，

(7)挤压成型的砖坯干燥脱水10-12h，干燥时控制气流温度为115-125摄氏度，脱水后的砖坯的含水率低于5％，

(8)将干燥后的砖坯送入焙烧室，在1000-1050摄氏度条件下焙烧成型，在1050摄氏度保温6h。

有益效果：首先对原料进行除铁，避免杂铁损坏破碎机导致破碎机停车。将混合料破碎至最大颗粒粒径小于1毫米使混合料颗粒细小，提高原料的塑形，避免砖坯挤出成型时质量差，或者产品出现粉化现象。同时，使原料中存在的石灰石呈细分散状态，避免出现石灰爆裂现象。同理，将成孔剂破碎研磨至最大颗粒粒径小于0.6毫米，避免浮石和珍珠岩中的石灰石出现爆裂现象。砖坯在焙烧室内依次经过预热、烧成、冷却三个阶段。在焙烧前期，木屑和稻壳在300-400摄氏度时，达到其挥发分最大挥发速率，在砖体内形成微孔。在烧成阶段时，温度控制在1050摄氏度，熔融的颗粒相互浸润，提高砖坯的强度的同时，砖体内纯碱分解产生二氧化碳也形成微孔。在整个焙烧阶段不同时期分别形成微孔从而避免了两种成孔作用的相互影响，使均匀分布在砖体内的成孔剂都可以在相应条件时成孔，在砖体内形成均匀分布的微孔，降低砖体自重的同时使砖体依然满足使用要求。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

实施例1

如表1中实施例1一栏所示，煤矸石砖，方案为：其组分及其优选质量份数如下：发热量在1880kJ/mol的煤矸石65份、粉煤灰20份、卡松3份、磷酸二氢铝8份，成孔剂4份，成孔剂组分及其质量份数如下，木屑3份、稻壳7份、纯碱20份、浮石35份、珍珠岩35份。

制备煤矸石砖的方法，方案为，由以下具体步骤：

(1)人工检测煤矸石发热值，将煤矸石进行配料，使煤矸石的发热值在1800kJ/mol-2000kJ/mol，

(2)将煤矸石、粉煤灰、卡松和磷酸二氢铝混合后去除废铁，

(3)将混合后的混合料粗碎、粉碎、最后球磨机研磨至最大颗粒粒径小于1毫米，

(4)将成孔剂破碎研磨至最大颗粒粒径小于0.6毫米，

(5)将成孔剂和混合后的混合料混合再加入总重量比18％的水，搅拌均匀后陈化5天，

(6)将陈化后的混合原料挤压成型，成型压力在2.80Mpa，控制成型水分为15％，

(7)挤压成型的砖坯干燥脱水12h，干燥时控制气流温度为120摄氏度，脱水后的砖坯的含水率低于5％，

(8)将干燥后的砖坯送入焙烧室，在1050摄氏度条件下焙烧成型，在1050摄氏度保温6h。

砖坯在焙烧室内依次经过预热、烧成、冷却三个阶段，在烧成阶段时，温度控制在1050摄氏度并保温6h，使熔融的颗粒相互浸润，提高砖坯的强度。本实施例中利用烧失量较大的木屑和稻壳，以及纯碱受热分解时的温度不同，使成孔时二者互不影响，在砖体内部形成均匀的微孔，砖体重量3.026kg，小于未使用成孔剂的对比试验中的多孔砖的3.171kg，同时保证了砖体本身强度大于10Mpa。

实施例2

与实施例1不同之处在于，其组分及其优选质量份数如下：发热量在1880kJ/mol的煤矸石65份、粉煤灰20份、卡松3份、磷酸二氢铝7份，成孔剂5份，成孔剂组分及其质量份数如下，木屑3份、稻壳7份、纯碱20份、浮石35份、珍珠岩35份。在实施例2中，通过提高成孔剂所占质量分数，在降低了砖体的重量的同时，依然保证砖体的抗压强度为19.1Mpa，大于GB13544-2011中强度等级MU10及MU15。

实施例3

与实施例2不同之处在于，其组分及其优选质量份数如下：发热量在1880kJ/mol的煤矸石64份、粉煤灰20份、卡松3份、磷酸二氢铝7份，成孔剂6份，成孔剂组分及其质量份数如下，木屑4份、稻壳6份、纯碱30份、浮石30份、珍珠岩30份。在实施例3中，通过提高成孔剂所占质量份数，并提高成孔剂中纯碱所占质量份数，进一步降低了砖体的重量，并保证砖体的抗压强度为18.3Mpa，大于GB13544-2011中强度等级MU10及MU15。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (3)

1.煤矸石砖，其组分及其质量份数如下，发热量在1800kJ/mol-2000kJ/mol的煤矸石60-70份、粉煤灰20-30份、卡松2-3份、磷酸二氢铝5-8份，其特征在于，还包括成孔剂4-6份，所述成孔剂组分及其质量份数如下，木屑2-5份、稻壳6-10份、纯碱20-30份、浮石30-40份，珍珠岩30-40份。

2.根据权利要求1所述的煤矸石砖，其特征在于，所述组分及其优选质量份数如下：发热量在1880kJ/mol的煤矸石65份、粉煤灰20份、卡松3份、磷酸二氢铝7份，成孔剂5份，所述成孔剂组分及其质量份数如下，木屑3份、稻壳7份、纯碱20份、浮石35份、珍珠岩35份。

3.一种制备如权利要求1所述的煤矸石砖的方法，其特征在于：由以下具体步骤：

(1)人工检测配料，使煤矸石的发热值在1800kJ/mol-2000kJ/mol，

(2)将煤矸石、粉煤灰、卡松和磷酸二氢铝混合后去除废铁，

(3)将混合后的混合料粗碎、粉碎、最后球磨机研磨至最大颗粒粒径小于1毫米，

(4)将成孔剂破碎研磨至最大颗粒粒径小于0.6毫米，

(5)将成孔剂和混合后的混合料混合再加入总重量比15％-20％的水，搅拌均匀后陈化3-5天，

(6)将陈化后的混合原料挤压成型，成型压力在2.5-3.5Mpa，控制成型水分为14％-16％，

(7)挤压成型的砖坯干燥脱水10-12h，干燥时控制气流温度为115-125摄氏度，脱水后的砖坯的含水率低于5％，

(8)将干燥后的砖坯送入焙烧室，在1000-1050摄氏度条件下焙烧成型，在1050摄氏度保温6h。