CN115784714A - 一种可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺 - Google Patents

一种可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺 Download PDF

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李克亮
张演
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姬艳婷
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Abstract

本发明属于制砖技术领域，具体涉及一种可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺，包括以下步骤：S01拣选剔除：对煤矸石进行筛选并剔除大块石灰石，将煤矸石破碎并拣出能看见的石灰石后，再筛选一遍；S02控制细度：煤矸石经一次粗破、一次细碎、二次细碎后的出料粒径小于2mm，二次细碎后加水充分搅拌；S03砖坯成型：将原料再送至二次搅拌，加水搅拌后送到砖机制砖，砖机挤出坯条后，用切条机切成一定长度的坯条，再用切坯机把坯条切成砖坯；S04加强焙烧：对煤矸石成型砖坯进行焙烧；S05淋水消解：对成型的煤矸石砖进行淋水；S06成品验收：砖温降至45～55℃后，由质检人员现场签验。通过本工艺可降低砖体“石灰爆裂”和“泛霜”危害，成砖质量高。

Description

一种可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺
技术领域
本发明属于制砖技术领域，具体涉及一种利用煤矸石制砖的新型制备工艺，可有效降低制砖过程中“石灰爆裂”与“泛霜”危害。
背景技术
近年来，根据国家有关墙改政策，各地积极利用页岩、煤矸石、淤泥及各类固体废弃物替代粘土资源，开发生产非粘土烧结砖(块)。随着全国墙体材料改革的深入和“禁实限粘”范围的扩大，非粘土烧结制品在建设工程项目中愈发受到青睐，其中利用煤矸石制作非粘土烧结砖得到了广泛的应用。
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。采用煤矸石制砖不仅可以节约大量的耕地资源，且煤矸石在烧结过程中自身可做燃料实现节约能源，资源的循环利用。
“石灰爆裂”和“泛霜”是影响烧结砖质量的两大危害，用未经处理的煤矸石生产的烧结砖往往会快速产生酥裂、粉化，成为废品，严重影响到产品的质量。“石灰爆裂”常与煤矸石原材料中的生石灰(CaO)受潮引起的体积膨胀有关，“泛霜”则由于原材料含硫量过高或烧结温度过低相关。因此，如何消除煤矸石中生石灰(CaO)和硫化物等物质对砖坯的危害，利用煤矸石作为唯一制砖原料，对本技术领域意义重大。
发明内容
本发明设计目的是为有效解决煤矸石中生石灰(CaO)和硫化物含量过高，导致砖体“石灰爆裂”和“泛霜”危害，成砖质量差的问题，提供了一种煤矸石砖新型制备工艺，实践证明，通过该工艺可有效降低煤矸石中有害成分，提高成砖质量。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是针对生石灰(CaO)和硫化物分别于原材料阶段、破碎阶段、烧结阶段以及成型阶段降低其含量及危害，可总结为“拣选剔除、控制细度、砖坯成型、加强焙烧、淋水消解、成品验收”六个过程。
本发明的技术方案如下：
一种可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺，包括以下步骤：
S01拣选剔除：首先将煤矸石通过150mm×150mm的钢篦子进行筛选，将大块石灰石剔除后的煤矸石过颚式破碎机进行破碎，然后用一台速度V＜0.5M/S的皮带输送机将破碎后的煤矸石运进车间，皮带两边各站5人，把能看见的石灰石拣出来，最后利用石灰石与煤矸石硬度不同的性质，再经过回转式圆筛将煤矸石筛选一遍；
S02控制细度：将经S01步骤筛选的煤矸石，采用两台反击锤式破碎机和两台振动筛联合进行处理，煤矸石经过一次粗破后经输送皮带送料至一次细碎、二次细碎后的出料粒径小于2mm，二次细碎后采取加水充分搅拌的方式，使原料中的石灰石细颗粒处于高分散状态；
S03砖坯成型：经S02步骤加水搅拌后的原料由陈化库经输送带送至二次搅拌，加水使原料含水率控制在11～13％，送到砖机制砖，砖机挤出坯条后，按工艺要求经切条机切成一定长度的坯条，再送至切坯机把坯条切成砖坯，经输送带送至码坯线上，由工人按规定码在窑车上；
S04加强焙烧：对经S03步骤处理的煤矸石成型砖坯进行焙烧，焙烧温度保持在960～980℃，焙烧时间为45～48小时；
S05淋水消解：烧结后对成型的煤矸石砖进行淋水；
S06成品验收：经S05步骤淋水消解冷却处理后，砖温降至45～55℃后，送至卸砖棚，由质检人员进行现场签验后，把砖按等级不同送到不同的堆场。
进一步地，所述步骤S01中，通过拣选剔除使得石灰石含量下降至5％以下。
进一步地，所述步骤S03中，切坯机每分钟切8次，每次15块。
进一步地，所述步骤S04中，采用低硫煤作为燃料对煤矸石成型砖坯进行焙烧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明对筛选后的煤矸石进行一次粗破、一次细碎和二次细碎处理，控制出料粒径小于2mm，对原料进行破碎并控制原料的细度可以减小生石灰颗粒水化产生的膨胀量，进而可以降低“石灰爆裂”现象的发生，且提高原料的破碎细度，能够有效地促进原料中的碱性氧化物参与高温下的物理化学反应，减少可溶盐的产生，从而减低“泛霜”的程度。
2.本发明在二次细碎后采取加水充分搅拌的方式，使原料中的石灰石细颗粒处于高分散状态，避免成品砖内生石灰颗粒聚集，防止水化所产生的集中应力，也大大降低了“石灰爆裂”产生的危害。
3.本发明采用低硫煤作为燃料对煤矸石成型砖坯进行焙烧，硫是生成“泛霜”物质的促进剂，也是罪魁祸首，而硫的主要来源是从燃煤里带来的，所以，本发明选择低硫煤作燃料，能够最有效地减轻“泛霜”现象的产生。
4.本发明对煤矸石成型砖坯进行加强焙烧，目前一般焙烧温度选为950℃，焙烧时间为30小时，本发明的焙烧温度选为960～980℃，焙烧时间为45～48小时，即本发明适当提高了焙烧温度，延长了焙烧时间(不低于15小时)，砖坯中的部分CaO与SiO2、Al2O3、Fe2O3等物质在高温下固相反应，生成稳定的硅铝酸盐矿物，消耗了部分CaO，进一步减轻“石灰爆裂”的压力，此外，高温能够促使硅酸盐矿物与碱性氧化物的反应，有利于二氧化硫气体的分解逸出，从而降低硫酸盐的生成，达到减少“泛霜”的目的。
5.当制砖原料中含有较多的石灰质(CaCO3)时，CaCO3在高温焙烧过程中会分解成CaO和CO2，焙烧成型的煤矸石砖中的CaO吸收空气中的水分以后，生成粉状的Ca(OH)2同时伴随着体积膨胀产生内部应力导致“石灰爆裂”现象；本发明在烧结后对成型的煤矸石砖进行淋水，CaO在大量水的情况下生成液态Ca(OH)2，液态Ca(OH)2可以向周围的空隙渗透和移动，大大减轻了内应力的强度，可以大大降低“石灰爆裂”现象的发生。
附图说明
图1为本发明的流程结构示意图。
图中：S01-拣选剔除，S02-控制细度，S03-砖坯成型，S04-加强焙烧，S05-淋水消解，S06-成品验收。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案和有益效果更加清晰，下面结合附图以及生产工艺实例进行详细描述。
实施例1
一种可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺，包括以下步骤：
S01拣选剔除：首先将煤矸石通过150mm×150mm的钢篦子进行筛选，将大块石灰石剔除后的煤矸石过颚式破碎机进行破碎，然后用一台慢速(V＜0.5M/S)的皮带输送机将破碎后的煤矸石运进车间，皮带两边各站5人，把能看见的石灰石拣出来，最后利用石灰石与煤矸石硬度不同的性质，再经过回转式圆筛(也可以称之为“除石机”)将煤矸石筛选一遍，通过本轮拣选剔除使得石灰石含量大幅下降至5％以下；
S02控制细度：将经S01步骤筛选的煤矸石，采用两台反击锤式破碎机和两台振动筛联合进行处理，煤矸石经过一次粗破后经输送皮带送料至一次细碎、二次细碎后的出料粒径小于2mm，其中，1.18～2mm含量占25.1％、0.6mm含量占21.0％、0.3mm含量占22.6％、0.15mm含量占12.8％、0.15mm以下含量占18.5％；二次细碎后采取加水充分搅拌的方式，使原料中的石灰石细颗粒处于高分散状态，避免成品砖内生石灰颗粒聚集，防止水化所产生的集中应力，也大大降低了“石灰爆裂”产生的危害；
S03砖坯成型：经S02步骤加水搅拌后的原料由陈化库经输送带送至二次搅拌，加水使原料含水率控制在11％，如果二次搅拌加水量不足，制坯时还可以加少量的水进行调节，送到砖机制砖，砖机挤出坯条后，按工艺要求经切条机切成一定长度的坯条，再送至切坯机把坯条切成砖坯，每分钟切8次，每次15块，每块重4.1kg(含水)，经输送带送至码坯线上，由工人按规定码在窑车上；
S04加强焙烧：采用低硫煤作为燃料对经S03步骤处理的煤矸石成型砖坯进行焙烧，焙烧温度保持960℃，焙烧时间为48小时，砖坯中的部分CaO与SiO2、Al2O3、Fe2O3等物质在高温下固相反应，生成稳定的硅铝酸盐矿物，消耗了部分CaO，进一步减轻“石灰爆裂”的压力，此外高温能够促使硅酸盐矿物与碱性氧化物的反应，有利于二氧化硫气体的分解逸出，从而降低硫酸盐的生成，达到减少泛霜的目的；
S05淋水消解：烧结后对成型的煤矸石砖进行淋水，CaO在大量水的情况下，生成膏状的(也称液态)Ca(OH)2，液态的Ca(OH)2可以向周围的空隙渗透和移动，大大减轻了内应力的强度，大大降低“石灰爆裂”现象；
S06成品验收：经S05步骤淋水消解冷却处理后，砖温降至45℃后，送至卸砖棚，由质检人员进行现场签验后，把砖按等级不同送到不同的堆场。
实施例2
一种可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺，包括以下步骤：
S01拣选剔除：首先将煤矸石通过150mm×150mm的钢篦子进行筛选，将大块的石灰石剔除后煤矸石过颚式破碎机进行破碎，然后用一台慢速(V＜0.5M/S)的皮带输送机将破碎后的煤矸石运进车间，皮带两边各站5人，把能看见的石灰石拣出来，最后利用石灰石与煤矸石硬度不同的性质，再经过回转式圆筛将煤矸石筛选一遍，通过本轮拣选剔除使得石灰石含量大幅下降至5％以下；
S02控制细度：将经S01步骤筛选的煤矸石，采用两台反击锤式破碎机和两台振动筛联合进行处理，煤矸石经过一次粗破后经输送皮带送料至一次细碎、二次细碎后的出料粒径小于2mm，其中，1.18～2mm含量占23.3％、0.6mm含量占22.7％、0.3mm含量占23.4％、0.15mm含量占14.2％、0.15mm以下含量占16.4％；二次细碎后采取加水充分搅拌的方式，使原料中的石灰石细颗粒处于高分散状态，避免成品砖内生石灰颗粒聚集，防止水化所产生的集中应力，也大大降低了“石灰爆裂”产生的危害；
S03砖坯成型：经S02步骤加水搅拌后的原料由陈化库经输送带送至二次搅拌，加水使原料含水率控制在12％，如果二次搅拌加水量不足，制坯时还可以加少量的水进行调节，送到砖机制砖，砖机挤出坯条后，按工艺要求经切条机切成一定长度的坯条，再送至切坯机把坯条切成砖坯，每分钟切8次，每次15块，每块重4.1kg(含水)，经输送带送至码坯线上，由工人按规定码在窑车上；
S04加强焙烧：采用低硫煤作为燃料对经S03步骤处理的煤矸石成型砖坯进行焙烧，焙烧温度保持980℃，焙烧时间为45小时，砖坯中的部分CaO与SiO2、Al2O3、Fe2O3等物质在高温下固相反应，生成稳定的硅铝酸盐矿物，消耗了部分CaO，进一步减轻“石灰爆裂”的压力，此外高温能够促使硅酸盐矿物与碱性氧化物的反应，有利于二氧化硫气体的分解逸出，从而降低硫酸盐的生成，达到减少泛霜的目的；
S05淋水消解：烧结后对成型的煤矸石砖进行淋水，CaO在大量水的情况下，生成膏状的(也称液态)Ca(OH)2，液态的Ca(OH)2可以向周围的空隙渗透和移动，大大减轻了内应力的强度，大大降低“石灰爆裂”现象；
S06成品验收：经S05步骤淋水消解冷却处理后，砖温降至50℃后，送至卸砖棚，由质检人员进行现场签验后，把砖按等级不同送到不同的堆场。
实施例3
一种可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺，包括以下步骤：
S01拣选剔除：首先将煤矸石通过150mm×150mm的钢篦子进行筛选，将大块的石灰石剔除后煤矸石过颚式破碎机进行破碎，然后用一台慢速(V＜0.5M/S)的皮带输送机将破碎后的煤矸石运进车间，皮带两边各站5人，把能看见的石灰石拣出来，最后利用石灰石与煤矸石硬度不同的性质，再经过回转式圆筛将煤矸石筛选一遍，通过本轮拣选剔除使得石灰石含量大幅下降至5％以下；
S02控制细度：将经S01步骤筛选的煤矸石，采用两台反击锤式破碎机和两台振动筛联合进行处理，煤矸石经过一次粗破后经输送皮带送料至一次细碎、二次细碎后的出料粒径小于2mm，其中，1.18～2mm含量占22.4％、0.6mm含量占25.3％、0.3mm含量占20.7％、0.15mm含量占13.8％、0.15mm以下含量占17.8％；二次细碎后采取加水充分搅拌的方式，使原料中的石灰石细颗粒处于高分散状态，避免成品砖内生石灰颗粒聚集，防止水化所产生的集中应力，也大大降低了“石灰爆裂”产生的危害；
S03砖坯成型：经S02步骤加水搅拌后的原料由陈化库经输送带送至二次搅拌，加水使原料含水率控制在13％，如果二次搅拌加水量不足，制坯时还可以加少量的水进行调节，送到砖机制砖，砖机挤出坯条后，按工艺要求经切条机切成一定长度的坯条，再送至切坯机把坯条切成砖坯，每分钟切8次，每次15块，每块重4.2kg(含水)，经输送带送至码坯线上，由工人按规定码在窑车上；
S04加强焙烧：采用低硫煤作为燃料对经S03步骤处理的煤矸石成型砖坯进行焙烧，焙烧温度保持975℃，焙烧时间为46小时，砖坯中的部分CaO与SiO2、Al2O3、Fe2O3等物质在高温下固相反应，生成稳定的硅铝酸盐矿物，消耗了部分CaO，进一步减轻“石灰爆裂”的压力，此外高温能够促使硅酸盐矿物与碱性氧化物的反应，有利于二氧化硫气体的分解逸出，从而降低硫酸盐的生成，达到减少泛霜的目的；
S05淋水消解：烧结后对成型的煤矸石砖进行淋水，CaO在大量水的情况下，生成膏状的(也称液态)Ca(OH)2，液态的Ca(OH)2可以向周围的空隙渗透和移动，大大减轻了内应力的强度，大大降低“石灰爆裂”现象；
S06成品验收：经S05步骤淋水消解冷却处理后，砖温降至55℃后，送至卸砖棚，由质检人员进行现场签验后，把砖按等级不同送到不同的堆场。
在此对实施例1～3中煤矸石经过一次粗破后经输送皮带送料至一次细碎、二次细碎后的出料粒径小于2mm做以下说明：我们知道当大颗粒的生石灰颗粒存在于砖体内，水化产生的膨胀量大，因而在砖体内部产生很大的应力，当内应力超出砖体的弹性变形范围时，砖体即被胀裂，因此，石灰石颗粒尺寸越大，成品砖内熟石灰水化产生的集中应力越大。不难理解，控制细度就是最大限度地减轻石灰石颗粒在砖坯在的危害，控制原料的破碎细度都是首要的前提，没有细度的保证，任何方法的效果都会大打折扣，甚至不起作用。降低原料的细度是解决“石灰爆裂”最关键的措施。此外，提高原料的破碎细度，能够有效地促进原料中的碱性氧化物参与高温下的物理化学反应，减少可溶盐的产生，从而减低“泛霜”的程度。
虽然当石灰石颗粒小于1毫米时，“石灰爆裂”的危害程度降低80％以上，颗粒小于0.5毫米时，“石灰爆裂”的影响基本消失，但随着细度的降低，产量往往也随之下降。本发明通过生产实践，认为在采取淋水消解的前提下，原料颗粒可以放宽到2毫米都是有效的，这样产量也得到较大的保证。因此，本发明将原料粒度控制小于2mm，不仅可以降低“石灰爆裂”现象的发生，还能保证生产的产量。
以上实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S01拣选剔除：首先将煤矸石通过150mm×150mm的钢篦子进行筛选，将大块石灰石剔除后的煤矸石过颚式破碎机进行破碎，然后用一台速度V＜0.5M/S的皮带输送机将破碎后的煤矸石运进车间，皮带两边各站5人，把能看见的石灰石拣出来，最后利用石灰石与煤矸石硬度不同的性质，再经过回转式圆筛将煤矸石筛选一遍；
S02控制细度：将经S01步骤筛选的煤矸石，采用两台反击锤式破碎机和两台振动筛联合进行处理，煤矸石经过一次粗破后经输送皮带送料至一次细碎、二次细碎后的出料粒径小于2mm，二次细碎后采取加水充分搅拌的方式，使原料中的石灰石细颗粒处于分散状态；
S03砖坯成型：经S02步骤加水搅拌后的原料由陈化库经输送带送至二次搅拌，加水使原料含水率控制在11～13％，送到砖机制砖，砖机挤出坯条后，按工艺要求经切条机切成一定长度的坯条，再送至切坯机把坯条切成砖坯，经输送带送至码坯线上，由工人按规定码在窑车上；
S04加强焙烧：对经S03步骤处理的煤矸石成型砖坯进行焙烧，焙烧温度保持在960～980℃，焙烧时间为45～48小时；
S05淋水消解：烧结后对成型的煤矸石砖进行淋水；
S06成品验收：经S05步骤淋水消解冷却处理后，砖温降至45～55℃后，送至卸砖棚，由质检人员进行现场签验后，把砖按等级不同送到不同的堆场。
2.如权利要求1所述的可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺，其特征在于，所述步骤S01中，通过拣选剔除使得石灰石含量下降至5％以下。
3.如权利要求1所述的可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺，其特征在于，所述步骤S03中，切坯机每分钟切8次，每次15块。
4.如权利要求1所述的可降低石灰爆裂和泛霜危害的煤矸石烧结砖制备工艺，其特征在于，所述步骤S04中，采用低硫煤作为燃料对煤矸石成型砖坯进行焙烧。
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