CN111825430A - 一种高强煤矸石陶粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强煤矸石陶粒及其制备方法，涉及建筑材料及其制备方法，所述的高强煤矸石陶粒包含以下重量份原料：煤矸石90％‑97％，电石渣2％‑8％，造纸白泥0％‑10％。所述的煤矸石为未煅烧煤矸石或者煅烧煤矸石或者未煅烧煤矸石与煅烧煤矸石的混合物。所述电石渣为乙炔制取化工产品后遗弃的固体废弃物。所述造纸白泥为造纸过程中遗弃的固体废弃物。陶粒制作原料中的煤矸石、电石渣、造纸白泥全部为固体废弃物，原料中煤矸石掺量高于90％，有效解决了煤矸石对地表和大气污染以及浪费土地的问题，能够有效地实现废弃物资源化利用。利用该方法制备陶粒，配方简单，堆积密度低，筒压强度高，配方简单，原料成本低廉，工艺流程。

Description

一种高强煤矸石陶粒及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料及其制备方法，具体涉及一种高强煤矸石陶粒及其制备方法。

背景技术

煤矸石是采煤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。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石，其主要成分是Al2O3、SiO2。煤矸石弃置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物选出或浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。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。在对煤矸石的综合利用方面，人们也进行了大量的研究。目前煤矸石资源化利用方面，工艺生产成熟的主要有煤矸石制砖、煤矸石回填等。利用煤矸石制备陶粒方面，特别是利用煤矸石制备高强陶粒，国内暂未发现大规模工业化生产。目前从相关文献中查到的利用煤矸石生产陶粒方面，大部分仅局限于烧制原状煤矸石陶粒或者利用煤矸石生产轻质低强度陶粒，这些陶粒仅限于用在建筑墙体填充和保温上，这样大大缩小了煤矸石用于制备陶粒的范围。研究开发生产煤矸石高强陶粒，既可减少煤矸石环境污染，又可扩大煤矸石固废物资源化利用空间，具有显著的社会效益和经济效益。

中国专利CN01141408.1公开了一种“煤矸石陶粒及其制备方法”，其中以75-85％的煤矸石掺加粘土、页岩和无烟煤粉烧结制备出陶粒。本发明中涉及的陶粒，采用含铁量高的煤矸石为主要原料，掺量为75-85％，烧结温度为1150-1200℃，均优于前人的成果。但该陶粒制备方法的原料中包括粘土，破坏环境；煤矸石掺加量较小，煤矸石消耗量小。

中国专利CN1872783A公开了30-95％煤矸石，长石5-70％，石英0-5％，铁尾矿0-10，烧结制备陶粒。本发明涉及到的陶粒，采用自燃煤矸石和煤泥为主要原料，掺入粉煤灰、发泡剂和助剂等物质，烧结制备的陶粒强度优于前人成果，筒压强度可达到8.28MPa，但该陶粒制备方法的原料中包括长石、石英属限制开采原料，并且煤矸石采用的是自燃煤矸石，煤矸石利用有局限性。

中国专利CN201310440491.7公开了一种“一种高强煤矸石陶粒的制备”，其中以煤矸石粉(煤泥和自然煤矸石)：70-90％，粉煤灰：6-22％，发泡剂(碳酸钠)：3-7％，助剂(二氧化锰)：0.5-1％制备陶粒，虽然性能优异，但发泡剂和助剂均采用化工原料，煤矸石还要掺入煤泥，成本过高，煤矸石也采用了自燃煤矸石，煤矸石利用同样也受限。

中国专利CN201310508355.7公开了一种“一种以瘠性煤矸石工业废渣为原料烧结制备陶粒的方法”，其中以瘠性煤矸石∶千枚岩＝(1～2.5)∶1混合，搅拌均匀后，粉碎至粒径1mm以下，形成混合料A，而后向混合料A中加入5～10％水玻璃制得陶粒，该陶粒优点是陶粒筒压强度5.1MPa，烧成最高温度仅需1000℃，不足之处在于所用千枚岩属限制开采原料，配方里的水玻璃属化工原料成本过高，不利于商业化生产，根据该专利的说明描述的制备陶粒方法，仅停留在实验室电炉里并没有在工业化生产中应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有煤矸石陶粒生产技术存在的不足，提供一种高强煤矸石陶粒及其制备方法，该方法的原料均为固体废弃物，可以扩大固废物资源化利用范围，配比及生产工艺流程简单，生产成本低，可实现工业化大规模生产。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强煤矸石陶粒包含以下重量份原料：煤矸石90％-97％，电石渣2％-8％，造纸白泥0％-10％。

作为优选，所述的煤矸石为未煅烧煤矸石或者煅烧煤矸石或者为未煅烧煤矸石与煅烧煤矸石的混合物。

作为优选，所述电石渣为乙炔制取化工产品后遗弃的固体废弃物。

作为优选，所述造纸白泥为造纸过程中遗弃的固体废弃物。

一种高强煤矸石陶粒及其制备方法，其具体制备步骤为：步骤一、干燥，将煤矸石、电石渣、造纸白泥分别堆放，自然干燥至符合原料要求的含水率待用。

步骤二、破碎，将煤矸石、电石渣、造纸白泥按照高强煤矸石陶粒重量份配比，原料要求混合进入破碎机进行破碎，破碎粒径为1mm＜D＜10mm，破碎后进入缓存仓，然后进入下道工序。

步骤三、原料粉磨，破碎好的混合料进入粉磨机进行粉磨，粉磨后进入风选分级机风选，风选物料粒度(2.8μm＜D50＜20.6μm)，风选后再进入料仓储存待用。

步骤四、搅拌，将储存料仓内的物料导入至搅拌机内加水搅拌，搅拌至符合造粒含水率要求后进入造粒工序。

步骤五、造粒，将物料经皮带机输送至造粒机内，通过轮辗挤出方式把物料制成柱状，其中长度(6毫米＜L＜20毫米)；直径(6毫米＜φ＜20)毫米，或通过园盘造粒制成球状(直径6毫米＜φ＜20毫米)颗粒。

步骤六、烘干，将颗粒物料堆存在封闭的空间内，然后把干热空气通过管道导入到颗粒物料内，当物料含水率烘干至＜5％时，停止烘干，物料待用。

步骤七、焙烧，将含水率＜5％的颗粒，通过皮带机输送至回转窑内进行焙烧，焙烧分为二段，一段为除炭段；一段为焙烧段，颗粒在除炭段时间为20min-40min，在焙烧段焙烧时间为2min-8min，温度为1100℃-1380℃，烧成后进入冷却窑保温冷却，最后入库待出厂。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：陶粒制作原料中的煤矸石、电石渣、造纸白泥全部为固体废弃物，原料中煤矸石掺量高于90％，有效解决了煤矸石对地表和大气污染以及浪费土地的问题，能够有效地实现废弃物资源化利用。陶粒原料不使用页岩和粘土资源，可有效的保护生态环境。利用该方法制备陶粒，配方简单，堆积密度低，筒压强度高，配方简单，原料成本低廉，工艺流程。该方法制备的陶粒强度优于前人成果，筒压强度最高可达到14.7MPa。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高强煤矸石陶粒，其组分(重量份)为：煤矸石95％，电石渣5％，煤矸石是未煅烧煤矸石(未煅烧煤矸石100％)。

其制备方法步骤为：1.原料干燥，将煤矸石、电石渣分别堆放，自然干燥至符合原料要求的含水率待用。

2.破碎，将煤矸石、电石渣按照配比要求混合进入破碎机进行破碎，破碎粒径为2mm，破碎后进入缓存仓，然后进入下道工序。

3.原料粉磨，破碎好的混合料进入粉磨机进行粉磨，粉磨后进入风选分级机风选(风选物料粒度D50＝5.069μm)，风选后再进入料仓储存待用。

4.搅拌，将储存料仓内的物料导入至搅拌机内加水搅拌，搅拌至符合造粒含水率要求后进入造粒工序。

5.造粒，将物料经皮带机输送至造粒机内，通过轮辗挤出方式把物料制成柱状(长度14毫米；直径14毫米)颗粒。

6.烘干，将颗粒物料堆存在封闭的空间内，然后把干热空气通过管道导入到颗粒物料内，当物料含水率烘干至＜5％时，停止烘干，物料待用。

7.焙烧，将含水率＜5％的颗粒，通过皮带机输送至回转窑内进行焙烧，焙烧分为二段，一段为除炭段；一段为焙烧段，颗粒在除炭段时间为35min，在焙烧段焙烧时间为3min，温度为1360℃，烧成后进入冷却窑保温冷却，最后入库待出厂。

实施例1制得的陶粒，根据《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》(GB/T17431.2-2010)，经检测，陶粒堆积密度为743.4Kg/m³，筒压强度为9.2MPa。

实施例2

一种高强煤矸石陶粒，其组分(重量份)为：煤矸石97％，电石渣3％。煤矸石是未煅烧煤矸石(未煅烧煤矸石100％)。

其制备方法步骤为：1.原料干燥，将煤矸石、电石渣分别堆放，自然干燥至符合原料要求的含水率待用。

2.破碎，将煤矸石、电石渣按照配比要求混合进入破碎机进行破碎，破碎粒径为2mm，破碎后进入缓存仓，然后进入下道工序。

3.原料粉磨，破碎好的混合料进入粉磨机进行粉磨，粉磨后进入风选分级机风选(风选物料粒度D50＝5.895μm)，风选后再进入料仓储存待用。

4.搅拌，将储存料仓内的物料导入至搅拌机内加水搅拌，搅拌至符合造粒含水率要求后进入造粒工序。

5.造粒，将物料经皮带机输送至造粒机内，通过轮辗挤出方式把物料制成柱状(长度14毫米；直径14毫米)颗粒。

6.烘干，将颗粒物料堆存在封闭的空间内，然后把干热空气通过管道导入到颗粒物料内，当物料含水率烘干至＜5％时，停止烘干，物料待用。

7.焙烧，将含水率＜5％的颗粒，通过皮带机输送至回转窑内进行焙烧，焙烧分为二段，一段为除炭段；一段为焙烧段，颗粒在除炭段时间为35min，在焙烧段焙烧时间为3min，温度为1365℃，烧成后进入冷却窑保温冷却，最后入库待出厂。

实施例2制得的陶粒，根据《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》(GB/T17431.2-2010)，经检测，陶粒堆积密度为854.2Kg/m³，筒压强度为14.7MPa。

实施例3

一种高强煤矸石陶粒，其组分(重量份)为：煤矸石90％，电石渣5％，白泥5％。煤矸石是未煅烧煤矸石同煅烧煤矸石混合物(未煅烧煤矸石∶煅烧煤矸石＝70％∶30％)。

其制备方法步骤为：1.原料干燥，将煤矸石、电石渣、造纸白泥分别堆放，自然干燥至符合原料要求的含水率待用。

2.破碎，将煤矸石、电石渣、造纸白泥按照配比要求混合进入破碎机进行破碎，破碎粒径为2mm，破碎后进入缓存仓，然后进入下道工序。

3.原料粉磨，破碎好的混合料进入粉磨机进行粉磨，粉磨后进入风选分级机风选(风选物料粒度D50＝5.895μm)，风选后再进入料仓储存待用。

4.搅拌，将储存料仓内的物料导入至搅拌机内加水搅拌，搅拌至符合造粒含水率要求后进入造粒工序。

5.造粒，将物料经皮带机输送至造粒机内，通过园盘造粒制成球状(直径10毫米)颗粒。

6.烘干，将颗粒物料堆存在封闭的空间内，然后把干热空气通过管道导入到颗粒物料内，当物料含水率烘干至＜5％时，停止烘干，物料待用。

7.焙烧，将含水率＜5％的颗粒，通过皮带机输送至回转窑内进行焙烧，焙烧分为二段，一段为除炭段；一段为焙烧段，颗粒在除炭段时间为35min，在焙烧段焙烧时间为3min，温度为1350℃，烧成后进入冷却窑保温冷却，最后入库待出厂。

实施例3制得的陶粒，根据《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》(GB/T17431.2-2010)，经检测，陶粒堆积密度为760Kg/m³，筒压强度为9.38MPa。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高强煤矸石陶粒，其特征在于：所述的高强煤矸石陶粒包含以下重量份原料：煤矸石90％-97％，电石渣2％-8％，造纸白泥0％-10％。

2.根据权利要求1所述的一种高强煤矸石陶粒，其特征在于：所述的煤矸石为未煅烧煤矸石或者煅烧煤矸石或者未煅烧煤矸石与煅烧煤矸石的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种高强煤矸石陶粒，其特征在于：所述电石渣为乙炔制取化工产品后遗弃的固体废弃物。

4.根据权利要求1所述的一种高强煤矸石陶粒，其特征在于：所述造纸白泥为造纸过程中遗弃的固体废弃物。

5.一种高强煤矸石陶粒及其制备方法，其特征在于：具体制备步骤为：步骤一、干燥，将煤矸石、电石渣、造纸白泥分别堆放，自然干燥至符合原料要求的含水率待用。

步骤二、破碎，将煤矸石、电石渣、造纸白泥按照高强煤矸石陶粒重量份配比，原料要求混合进入破碎机进行破碎，破碎粒径为1mm＜D＜10mm，破碎后进入缓存仓，然后进入下道工序。

步骤三、原料粉磨，破碎好的混合料进入粉磨机进行粉磨，粉磨后进入风选分级机风选，风选物料粒度(2.8μm＜D50＜20.6μm)，风选后再进入料仓储存待用。

步骤四、搅拌，将储存料仓内的物料导入至搅拌机内加水搅拌，搅拌至符合造粒含水率要求后进入造粒工序。

步骤五、造粒，将物料经皮带机输送至造粒机内，通过轮辗挤出方式把物料制成柱状，其中长度(6毫米＜L＜20毫米)；直径(6毫米＜φ＜20)毫米，或通过园盘造粒制成球状(直径6毫米＜φ＜20毫米)颗粒。

步骤六、烘干，将颗粒物料堆存在封闭的空间内，然后把干热空气通过管道导入到颗粒物料内，当物料含水率烘干至＜5％时，停止烘干，物料待用。

步骤七、焙烧，将含水率＜5％的颗粒，通过皮带机输送至回转窑内进行焙烧，焙烧分为二段，一段为除炭段；一段为焙烧段，颗粒在除炭段时间为20min-40min，在焙烧段焙烧时间为2min-8min，温度为1100℃-1380℃，烧成后进入冷却窑保温冷却，最后入库待出厂。