一種煤矸石輕集料陶粒及其制備方法
【專利摘要】一種煤矸石輕集料陶粒及其制備方法，屬于人造輕集料【技術(shù)領(lǐng)域】。該產(chǎn)品是一種利用自燃煤矸石生產(chǎn)的輕集料陶粒。煤矸石輕集料生產(chǎn)原料為自燃煤矸石，煤矸石原料需破碎粉磨至0.08mm以下，發(fā)泡劑選用碳酸氫鈉、助溶劑選用氟硅酸鈉、成型劑選用水玻璃，均勻攪拌，制成粒徑8~10mm球狀，經(jīng)過特定的溫度制度成型。該煤矸石輕集料為表面無孔的高強度陶粒，具有容重輕，強度高，吸水率低，導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫隔熱性能好的性能，可廣泛應(yīng)用于建筑工程施工等領(lǐng)域。
【專利說明】一種煤矸石輕集料陶粒及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于人造輕集料建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種工業(yè)與民用建筑用煤矸石輕集料陶粒及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢棄物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量低、比煤堅硬的黑灰色巖石，其主要成分有氧化硅、氧化鋁，還含有數(shù)量不能的氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀。隨著煤炭生產(chǎn)的不斷發(fā)展，我國煤矸石的產(chǎn)量與日俱增，大量的煤矸石廢棄物到處堆放，不僅占用大量的土地，對環(huán)境造成嚴重污染，而且也是一種資源浪費。做好煤矸石處理與資源化利用，變廢為寶，利用煤矸石生產(chǎn)工業(yè)與民用建筑輕集料陶粒，不僅為社會減少環(huán)境污染創(chuàng)造社會效益，還可以為企業(yè)創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益。
[0003]陶粒是對人造輕集料的統(tǒng)稱，陶粒具有優(yōu)異的性能，如同壓強度高、密度低、孔隙率高、抗堿集料反應(yīng)性能優(yōu)異等。因其內(nèi)部多空，且分布均勻，具有一定的強度和堅固性，因而具有輕質(zhì)、抗凍和隔熱等多功能特點。廣泛應(yīng)用于建筑材料、耐火保溫材料等領(lǐng)域。
[0004]目前公知的煤矸石集料的生產(chǎn)方法是利用自燃煤矸石做原料進行生產(chǎn)。自燃煤矸石集料的生產(chǎn)方法為減少自燃煤矸石占地，減少環(huán)境污染做出了很大的貢獻。
[0005]自燃煤矸石集料生產(chǎn)方法中不足之處在于煤矸石集料火山灰活性在煤矸石自燃過程中不可控制，活性較低。目前大多采用自燃煤矸石直接進行燒制，但制備的陶粒大多強度不足，限制了陶粒的應(yīng)用范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述存在的技術(shù)問題，解決煤矸石的綜合利用，及陶粒強度不足的問題，本發(fā)明提供一種煤矸石輕集料陶粒及其制備方法，它是利用自燃煤矸石生產(chǎn)的輕集料陶粒，制成一種表面無孔的高強度陶粒。具有容重較輕，強度高，吸水率低，導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫隔熱性能良，可廣泛應(yīng)用于建筑工程施工等領(lǐng)域。
[0007]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明一種煤矸石輕集料陶粒，主要原料為煤矸石、成型劑、發(fā)泡劑、助熔劑、混合焙燒而成，各原材料的質(zhì)量份數(shù)如下:煤矸石粉末為70~85份，發(fā)泡劑為5~10份，助熔劑為2~6份，成型劑為6~10份。
[0008]進一步地,所述的發(fā)泡劑為純度為99.8%的碳酸氫鈉粉末,摻量為5~10份。
[0009]進一步地,所述的助熔劑為純度為99%氟娃酸鈉粉末,粒度為100,摻量為2~6份。
[0010]進一步地，所述的成型劑為液體水玻璃，其模數(shù)為3.1-3.4，摻量為6~10份。
[0011]本發(fā)明一種煤矸石輕集料陶粒的制備方法，其制備步驟為:
(I)選擇粒徑范圍為5~25mm自燃煤矸石，去除其中雜物，將其破碎至0.08mm以下粒徑； (2)將破碎至0.08mm以下粒徑的煤矸石粉末，按照加入發(fā)泡劑、助熔劑、成型劑，混合均勻，并制成粒徑為8~10mm的球體；
(3)將所述球體干燥烘干后，放入旋轉(zhuǎn)窯燒制成型，焙燒溫度控制在900°C~1000°C范圍內(nèi)；
(4)在旋轉(zhuǎn)窯內(nèi)發(fā)泡劑充分反應(yīng)后，然后出窯自燃冷卻入倉，保持干燥狀態(tài)待用。
[0012]進一步地，所述步驟(I)中，煤矸石的破碎具體為:使用球磨機將煤矸石破碎粉磨成粒徑180目粉末。
[0013]進一步地，所述步驟(3)中，具體包括先將所述球體從室溫升高200°C，恒溫Ih ;再經(jīng)過30min升溫至500°C，恒溫30min ;再從500°C升溫至焙燒溫度900~1000°C，焙燒2~3h ；再保溫30min后，緩慢冷卻得到煤矸石陶粒制品。
[0014]相比現(xiàn)有技術(shù)而已，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1.本發(fā)明選用自燃煤矸石為原料，其煤含量極低，強度較低，一般途徑難以充分利用使用，在制備陶粒過程中，充分利用這類礦物原料和其內(nèi)含碳成分，有效降低了陶粒的容重，節(jié)約能耗，降低污染。
[0015]2.本發(fā)明制備的輕集料陶粒制品表面無孔，容重較輕，強度高，且吸水率低，導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫隔熱性能良好，可以廣泛應(yīng)用于建筑施工等領(lǐng)域。
[0016]3.本發(fā)明采用氟硅酸鈉作為助熔劑，可有效降低焙燒溫度，節(jié)約能源。

【具體實施方式】
[0017]下面通過具體實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0018]本發(fā)明煤矸石輕集料陶粒，主要原料為煤矸石，成型劑選用水玻璃，發(fā)泡劑選用碳酸鈉，助熔劑選用氟硅酸鈉，各原料混合焙燒而成，各原材料的質(zhì)量百分比配方(質(zhì)量比)如下:煤砰石為70~85份，碳酸氫鈉分析純?yōu)?~10份，氟娃酸鈉為2~6份，液體水玻璃為6~10份。
[0019]所述煤矸石為現(xiàn)有常規(guī)煤矸石，其各組分質(zhì)量百分比為:氧化硅含量為30~60%，氧化鋁含量為15~40%，氧化鐵含量為2~10%，含碳量為20~30%。
本發(fā)明煤矸石輕集料陶粒的制備方法，采用如下步驟:
(1)選擇粒徑范圍為5~25mm自然煤矸石，去除其中雜物，將其破碎至0.08mm以下粒徑;
(2)將破碎至0.08mm以下粒徑的煤矸石粉末，按照加入發(fā)泡劑、助熔劑、成型劑，混合均勻，并制成粒徑為8~10mm的球體；
(3)將所述球體干燥烘干后，放入旋轉(zhuǎn)窯燒制成型，焙燒溫度控制在900°C~1000°C范圍內(nèi)；
(4)在旋轉(zhuǎn)窯內(nèi)發(fā)泡劑充分反應(yīng)后，然后出窯自燃冷卻入倉，保持干燥狀態(tài)待用。
[0020]所述步驟(I)中,煤砰石的破碎具體為:使用球磨機將煤砰石破碎粉磨成粒徑180目粉末。
[0021]所述步驟(2)中，所使用的發(fā)泡劑為純度為99.8%的碳酸氫鈉(分析純)粉末，摻量為5~10份。
[0022]所述步驟(2)中，所使用的助熔劑為純度為99%的氟硅酸鈉(分析純)粉末，其粒度為100,摻量為2-6份。
[0023]所述步驟(2)中，所使用的成型劑為液體水玻璃，其模數(shù)為3.1-3.4，摻量為6~10份。
[0024]所述步驟(2)具體為，將三種原料均勻混合，用手工或機械制成球狀顆粒，顆粒大小一般為8~10mm。
[0025]所述步驟(3)中，具體包括先將所述球體從室溫升溫至200°C，恒溫Ih ;再經(jīng)過30min升溫至500°C，恒溫30min ;再從500°C升溫至焙燒溫度900~1000°C，焙燒2~3h ;再保溫30min后,冷卻得到煤砰石陶粒制品。
[0026]實施例1
選取質(zhì)量比配方如下:煤砰石80份,水玻璃7份,，氟娃酸鈉6份,碳酸氫鈉7份作為原料，其中煤矸石喊氧化硅45%，氧化鋁20%，氧化鐵8%，含碳量20%，其他成分7%。
[0027]將煤矸石先用破碎機破碎至5mm以下，然后用球磨機粉磨，并經(jīng)180目過篩，取180目以下物料備用。再將選好的物料與氟硅酸鈉、液體水玻璃、碳酸氫鈉混合均勻，并制成8~10mm大小的球狀顆粒，然后放入100°C的烘箱中，干燥30min后取出放入旋轉(zhuǎn)窯中，在Ih升溫至500°C，然后用4h升溫至950°C，保溫30min，冷卻后得到成品，經(jīng)檢測產(chǎn)品容重為630Kg/m3，顆粒抗壓強度達到22MPa。
[0028]實施例2
選取質(zhì)量比配方如下:煤矸石78份，水玻璃9份，氟硅酸鈉5份，碳酸鈉8份作為原料，其中煤矸石喊氧化硅50%，氧化鋁15%，氧化鐵10%，含碳量15%，其他成分10%。
[0029]煤矸石先用破碎機破碎至5_以下，然后用球磨機粉磨，并經(jīng)180目過篩，取180目以下物料備用。再將選好的物料與氟硅酸鈉、液體水玻璃、碳酸氫鈉混合均勻，并制成8~10mm大小的球狀顆粒，然后放入110°C的烘箱中，干燥30min后取出放入旋轉(zhuǎn)窯中，在Ih升溫至500°C，然后用4h升溫至1000°C，保溫30min，冷卻后得到成品，經(jīng)檢測產(chǎn)品容重為680Kg/m3，顆?？箟簭姸冗_到25MPa。
[0030]實施例3
選取質(zhì)量比配方如下:煤矸石71份，水玻璃10份，氟硅酸鈉9份，碳酸鈉10份作為原料，其中煤矸石喊氧化硅60%，氧化鋁15%，氧化鐵5%，含碳量15%，其他成分5%。
[0031]將煤矸石先用破碎機破碎至5mm以下，然后用球磨機粉磨，并經(jīng)180目過篩，取180目以下物料備用。再將選好的物料與氟硅酸鈉、液體水玻璃、碳酸氫鈉混合均勻，并制成8~10mm大小的球狀顆粒，然后放入105 °C的烘箱中，干燥30min后取出放入旋轉(zhuǎn)窯中，在
1.5h升溫至450°C，然后用4h升溫至960°C，保溫30min，冷卻后得到成品，經(jīng)檢測產(chǎn)品容重為600Kg/m3，顆?？箟簭姸冗_到23MPa。
[0032]上述僅對本發(fā)明中的幾種具體實施例加以說明，但并不能作為本發(fā)明的保護范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明中的設(shè)計精神所做出的等效變化或修飾，均應(yīng)認為落入本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種煤矸石輕集料陶粒，其特征在于:主要原料為煤矸石、成型劑、發(fā)泡劑、助熔劑、混合焙燒而成，各原材料的質(zhì)量份數(shù)如下:煤矸石粉末為70~85份，發(fā)泡劑為5~10份，助熔劑為2~6份，成型劑為6~10份。
2.如權(quán)利要求1所述的煤矸石輕集料陶粒，其特征在于:所述的發(fā)泡劑為純度為99.8%的碳酸氫鈉粉末，摻量為5~10份。
3.如權(quán)利要求1所述的煤矸石輕集料陶粒，其特征在于:所述的助熔劑為純度為99%氟硅酸鈉粉末，粒度為100，摻量為2~6份。
4.如權(quán)利要求1所述的煤矸石輕集料陶粒，其特征在于:所述的成型劑為液體水玻璃，其模數(shù)為3.1-3.4，摻量為6~10份。
5.一種如權(quán)利要求1所述煤矸石輕集料陶粒的制備方法，其特征在于:制備步驟為: (1)選擇粒徑范圍為5~25mm自燃煤矸石，去除其中雜物，將其破碎至0.08mm以下粒徑; (2)將破碎至0.08mm以下粒徑的煤矸石粉末，按照所述配比份數(shù)加入發(fā)泡劑、助熔齊U、成型劑，混合均勻，并制成粒徑為8~10mm的球體； (3)將所述球體干燥烘干后，放入旋轉(zhuǎn)窯燒制成型，焙燒溫度控制在900°C~1000°C范圍內(nèi)； (4)在旋轉(zhuǎn)窯內(nèi)發(fā)泡劑充分反應(yīng)后，然后出窯自燃冷卻入倉，保持干燥狀態(tài)待用。
6.如權(quán)利要求5所述的煤矸石輕集料陶粒的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中，煤矸石的破碎具體為:使用球磨機將煤矸石破碎粉磨成粒徑180目粉末。
7.如權(quán)利要求5所述的煤矸石輕集料陶粒的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中，具體包括先將所述球體從室溫升高20(TC，恒溫Ih ;再經(jīng)過30min升溫至50(TC，恒溫30min ;再從500°C升溫至焙燒溫度900~1000°C，焙燒2~3h ;再保溫30min后，緩慢冷卻得到煤矸石陶粒制品。
【文檔編號】C04B38/02GK104446350SQ201410683901
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】王晴, 劉鎖, 丁兆洋 申請人:沈陽建筑大學(xué)