專利名稱：一種稀土金屬改性煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稀土金屬改性煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚的方法，屬于化學(xué)工程處理固體 廢物技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)是一個(gè)煤炭為主要能源的國(guó)家，煤炭?jī)?chǔ)量居世界前列，年產(chǎn)量居世界第一位。 煤矸石就是在煤采掘時(shí)與煤同時(shí)采出的含煤分低的矸石片、礦層、泥沙的混合物，在國(guó)內(nèi)的 堆存數(shù)量已達(dá)到30億噸左右，占地1. 1億m2，全國(guó)煤礦每年新增1億多噸。如此數(shù)量的煤 矸石大多露天堆放，經(jīng)日曬、雨淋、風(fēng)化、分解，產(chǎn)生大量的酸性水或攜帶金屬離子的水，下 滲損害地下水質(zhì)，外流導(dǎo)致地表水的污染。此外，近1/3的矸石山由于硫鐵礦和含碳物質(zhì)的 存在發(fā)生自燃，產(chǎn)生有害有毒氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境，此外，煤矸石不難對(duì)礦區(qū)的自然景觀造 成一定影響，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生滑坡和泥石流現(xiàn)象。因此，煤矸石的資源化利用，為眾多學(xué)者和工 程技術(shù)人員所關(guān)注。但是煤矸石資源化利用問題，一直沒有得到很好解決。近年來(lái)也出現(xiàn) 了利用煤矸石或粉煤灰生產(chǎn)實(shí)心磚、空心磚、砌塊的技術(shù)，這是一個(gè)技術(shù)上的進(jìn)步與革新。在公開號(hào)為CN1450026A中公開了一種高摻量煤矸石的建筑材料及其制作方法， 其原材料主要由煤矸石、巖石(尾礦)和發(fā)泡劑的原材料組成，所述原材料的重要百分比分 別為煤矸石20 60%，巖石78 35%，發(fā)泡劑2 5%。其制作方法，按上述的原材料的 重量百分比備好材料，分別進(jìn)行破碎、攪拌、研磨；過100目的篩；裝入匣缽或成型模中，按 照一定的焙燒溫度與時(shí)間的工藝關(guān)系放入窯中焙燒，將焙燒后的材料從匣體或成型模中取 出，驗(yàn)收，并按規(guī)格碼放整齊，待備用。具有重量輕、強(qiáng)度大，硬度高及耐磨性好的優(yōu)點(diǎn)。廣 泛應(yīng)用于建筑工業(yè)中。適合于自動(dòng)化規(guī)?；a(chǎn)，效率高，因而生產(chǎn)成本低?？梢源罅抗?jié)約 天然資源，是一個(gè)綠色環(huán)保的產(chǎn)品。在公開號(hào)為CN1311087A中公開了一種煤矸石磚的制作方法，制作方是將煤矸石 粉碎，在粉碎物料中粒度為50-60目的細(xì)粉占60%以上，最大顆粒在2毫米以下，將破碎好 的煤矸石粉送入攪拌機(jī)加水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，加水量占煤矸石粉總重量?-9%，攪拌好的物 料送入壓磚機(jī)壓制成型，將成型后的磚坯直接放入輥道窯燒制出成品。該制作方法和現(xiàn)有 技術(shù)相比，具有工藝設(shè)計(jì)合理、操作簡(jiǎn)單、節(jié)省能源、廢物綜合利用、保護(hù)耕地、占地少、投資 少等特點(diǎn)，因而，具有很好的推廣價(jià)值。在公開號(hào)為CN1597595A中公開了一種用工業(yè)固體廢物和建筑垃圾生產(chǎn)的建材系 列產(chǎn)品。它是由下述重量配比的原料和方法制備粉煤灰18-22份；爐渣38-46份；煤矸石 8-13份，建筑垃圾8-13份，石灰5-10份；石膏1. 5-6份，粘結(jié)劑0. 05-0. 1份。將上述重量 配比的原料用物理方法粉碎至粒度為5mm將各組份干混均勻后加不攪拌，入模振動(dòng)加壓成 型，產(chǎn)品養(yǎng)護(hù)12-24小時(shí)后，再經(jīng)干濕養(yǎng)護(hù)5-7天，自然干燥即可。本發(fā)明可最大化的改善環(huán) 境，實(shí)現(xiàn)廢物的循環(huán)利用和資源的再生，可使產(chǎn)品制造成本更低，可使所生產(chǎn)的建材產(chǎn)品的 范圍更大。本發(fā)明既可制造建筑墻體用砌塊、標(biāo)磚、保溫磚等，還可生產(chǎn)地面硬化系列如廣 場(chǎng)磚、人行道磚；也可生產(chǎn)承重墻體材料；還可制作保溫板、抹灰砂漿和其它建筑材料等。
由于大量煤炭的開采，煤矸石的利用是一個(gè)迫在眉睫的問題。尋找一種高效改性 煤矸石的活性材料，使其可以生產(chǎn)一種高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)建筑材料是煤矸石利用過程中的一個(gè) 關(guān)鍵技術(shù)。利用稀土金屬和粘土配合后改性煤矸石可以大大改善煤矸石的性能，使煤矸石 得到更好的處置與大規(guī)模的利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種稀土金屬改性煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚的方法，原料煤矸石經(jīng) 破碎后與粘土和稀土金屬配合制粒，送入攪拌機(jī)中加水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，然后送入壓磚機(jī)中 壓制成型，最后放入燒結(jié)窯內(nèi)燒制出成品，得到了符合GB5101-2003的普通燒結(jié)磚，可直接 作為建筑材料使用。本發(fā)明按以下步驟完成1、將原料煤矸石、粘土和稀土金屬分別在90°C 110°C下烘干至水分質(zhì)量百分含 量小于3%，時(shí)間為2 4小時(shí)；所述煤矸石的主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C 1 18% ,Al2O3 16 36%，Si0251 65%, Fe2O3 2. 28 14. 63%，CaO 0. 42 2. 32%，MgO 0. 44 20. 41 %，TiO2 0. 9 4%， K2O和Na2O 1.45 3.9%，總量100% ；所述粘土的主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比為SiO2 45 53%,Fe2O3 1 15%,Al2O3 25 40%,TiO2 0. 8 9%，總量 100%，其可塑性指數(shù)為 20 24 ；稀土金屬是稀土金屬含量> 99. 9wt%的粉末狀產(chǎn)品；2、將干燥過的煤矸石以及粘土分別磨細(xì)至粒度彡80 μ m的占95%以上，得到煤矸 石粉料與粘土粉料；3、將煤矸石、粘土粉料和稀土金屬按重量比為100 6 25 0. 1 1. 8的比例 配料混合，連續(xù)攪拌20 30分鐘，得到均勻的混合粉料；4、將混合粉料再按比例加入水均勻混合，水的比例占混合粉料重量的5 10%， 然后在20 40°C的溫度下陳化2 4天；5、將陳化后的粉料在攪拌機(jī)中攪拌，在攪拌的過程中加入溫度為30 40°C的水， 并且控制粉料含水率為15% 20%，攪拌至水分分布均勻，得到泥料；6、將泥料加入螺旋擠泥機(jī)，螺旋擠泥機(jī)的擠出壓力為1. 5 2. 5MPa制得符合規(guī)定 尺寸和形狀的磚坯；7、將磚坯在室溫下自然養(yǎng)護(hù)3-5天至水分含量為8%以下，送入焙燒窖中焙燒，焙 燒溫度控制在800 900°C，焙燒時(shí)間為20 30min出窯，得到改性后的煤矸石磚，進(jìn)行產(chǎn) 品的性能檢測(cè)，符合普通燒結(jié)磚GB5101-2003優(yōu)等品的要求。與公知技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)(1)利用稀土金屬作為改性劑，由于稀土金屬的強(qiáng)活性，降低了磚坯的煅燒溫度， 提高了煤矸石燒結(jié)磚的性能；(2)利用粘土中含有較高的Al2O3成分，而Al2O3具有較高的活性，可以有效提高煤 矸石燒結(jié)磚的性能；(3)該工藝同時(shí)利用煤矸石中和粘土含有較高的SiO2成分，將其作為建筑磚進(jìn)行 利用，市場(chǎng)容量巨大，對(duì)于解決煤矸石堆存帶來(lái)的占用土地及污染環(huán)境等問題具有實(shí)際意 義。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 煤矸石的主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C 8.6%，Al2O3 18. 19%, Si0260 . 5%, Fe2O3 8. 32%, CaO 1. 31%, MgO 0. 48%, TiO2 1. 1 %，K2O 禾口 Na2O 1. 5% ；粘土 的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為SiO2 50. 5%, Fe2O3 10. 9%, Al2O3 36. 7%, TiO2 1.9%，其可塑 性指數(shù)為22 ；稀土金屬鑭是稀土金屬含量> 99. 9wt%的粉末狀產(chǎn)品；將該原料煤矸石、粘 土和鑭分別在100°C下烘干3. 5小時(shí)，利用球磨機(jī)磨細(xì)至粒度< 76 μ m占95%以上，磨細(xì) 后的煤矸石、粘土和稀土金屬鑭按重量比為100 18.75 1.44的比例均勻混合，連續(xù)攪 拌25分鐘，得到均勻混合的粉料；然后按粉料重的7. 8%的比例加入水，在35°C下進(jìn)行陳 化72小時(shí)后送入雙軸攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，在攪拌的過程中加入溫度為35°C的水，控制含水 率在18 20%之間，最終攪拌至水分分布均勻，得到泥料，將制備好的泥料送入擠出壓力 為2Mpa的螺旋擠泥機(jī)，則可制出符合規(guī)定尺寸和形狀的連續(xù)矩形泥條，又稱磚坯，將所得 磚坯在室溫下自然養(yǎng)護(hù)4天至水分含量為8%以下，送入焙燒窖中進(jìn)行焙燒，焙燒溫度控制 在850 880°C，焙燒25min后出窯，得到改性后的煤矸石燒結(jié)磚，進(jìn)行產(chǎn)品的性能檢測(cè)，符 合普通燒結(jié)磚GB5101-2003優(yōu)等品的要求。實(shí)施例2 煤矸石的主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C 7.3%, Al2O3 20.2 %, Si0262 . 85%, Fe2O3 5. 31%, CaO 1. 02%, MgO 0. 51%, TiO2 1. 1 %，K2O 禾Π Na2O 1.71%;粘 土的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為=SiO2 52. 8%, Fe2O3 6. 1%, Al2O3 38. 7%, TiO2 2.4%，其可塑 性指數(shù)為22 ；稀土金屬鈰是稀土金屬含量> 99. 9wt%的粉末狀產(chǎn)品；將該原料煤矸石、粘 土和稀土金屬分別在105°C下烘干3小時(shí)，利用球磨機(jī)磨細(xì)至粒度彡76 μ m占95%以上，磨 細(xì)后的煤矸石、粘土和鑭按重量比為100 10.94 0.67的比例均勻混合，連續(xù)攪拌28分 鐘，得到均勻混合的粉料；然后按粉料重的7. 8%的比例加入水，在30°C下進(jìn)行陳化80小時(shí) 后送入雙軸攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，在攪拌的過程中加入溫度為38°C的水，并且控制含水率在 16 18%，最終攪拌至水分分布均勻，得到泥料，將制備好的泥料送入擠出壓力為1.9Mpa 的螺旋擠泥機(jī)，則可制出符合規(guī)定尺寸和形狀的磚坯，將所得磚坯在室溫下下自然養(yǎng)護(hù)3 天后，送入焙燒窖中進(jìn)行焙燒，焙燒溫度控制在860 900°C，焙燒22min后出窯，得到改性 后的煤矸石結(jié)燒磚，進(jìn)行產(chǎn)品的性能檢測(cè)，符合普通燒結(jié)磚GB5101-2003優(yōu)等品的要求。
權(quán)利要求
一種稀土金屬改性煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚的方法，其特征在于其按以下步驟完成，1)將原料煤矸石、粘土和稀土金屬分別在90℃～110℃下烘干至水分質(zhì)量百分含量小于3％，時(shí)間為2～4小時(shí)；2)將干燥過的煤矸石以及粘土分別磨細(xì)至粒度≤80μm的占95％以上，得到煤矸石粉料與粘土粉料；3)將煤矸石和粘土粉料和稀土金屬按重量比為100∶6～25∶0.1～1.8的比例配料混合，連續(xù)攪拌20～30分鐘，得到均勻混合的粉料；4)將混合粉料再按比例加入水均勻混合，其中水的比例占粉料重量的5～10％，然后在20～40℃的溫度下陳化2～4天；5)將陳化后的粉料在攪拌機(jī)中攪拌，在攪拌過程中加入溫度為30-40℃的水，控制粉料含水率為15％～20％，攪拌均勻，得到泥料；6)將泥料加入螺旋擠泥機(jī)，螺旋擠泥機(jī)的擠出壓力為1.5～2.5MPa制得符合規(guī)定尺寸和形狀的磚坯；7)將磚坯在室溫下自然養(yǎng)護(hù)3-5天，送入焙燒窖中焙燒，焙燒溫度控制在800～900℃，焙燒時(shí)間為20～30min，得到成品煤矸石磚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土金屬改性煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚的方法，其特征在于所 述煤矸石的主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C 1 18%，A1203 16 36%，Si02 51 65%， Fe203 2. 28 14.63%，Ca0 0. 42 2. 32%，MgO 0. 44 20. 41 %，Ti02 0 . 9 4%，1(20和 Na201.45 3.9%，總量100% ；所述粘土的主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比為Si02 45 53%， Fe203l 15%，A1203 25 40%，Ti02 0 . 8 9%，總量100% ；稀土金屬是稀土金屬含量 ≥99. 9襯％的粉末狀產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稀土金屬改性煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚的方法，煤矸石經(jīng)破碎后與粘土和稀土金屬制粒，送入攪拌機(jī)中加水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，然后送入壓磚機(jī)中壓制成型，最后放入燒結(jié)窯內(nèi)燒制出成品，得到了符合GB5101-2003的普通燒結(jié)磚，可直接作為建筑材料使用。
文檔編號(hào)B09B3/00GK101880153SQ20101019957
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者劉天成, 卿山, 寧平, 王紅斌, 馬林轉(zhuǎn) 申請(qǐng)人:云南民族大學(xué)