本發(fā)明屬于建筑材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤矸石陶粒及其制備方法。

背景技術(shù)：

煤矸石是煤炭開采過程中，伴隨煤炭而生產(chǎn)的一種材料，這種材料在經(jīng)過選煤后被淘汰的一種廢料，這種廢料開采后堆積在礦山周邊，占據(jù)大片土地，并經(jīng)過常年的風(fēng)吹雨淋日曬破壞了周邊的自然環(huán)境。為解決這些煤矸石造成環(huán)境資源的破壞，亟待解決煤矸石的利用問題。目前，很多科研工作者都在積極研究利用這些煤矸石，但多以煤矸石作為骨料替代混凝土中的石子，生產(chǎn)建筑用混凝土，也有利用煤矸石生產(chǎn)陶粒，但是，大多數(shù)都是把煤矸石直接進行燒結(jié)，生產(chǎn)出碎石型陶粒，或者生產(chǎn)強度較低的煤矸石陶粒，這些陶粒雖然均符合gb/t17431-2010《輕集料及其試驗方法》的標(biāo)準(zhǔn)，但是用煤矸石生產(chǎn)高強陶粒是煤矸石利用的關(guān)鍵問題。這個問題亟待解決。

中國專利cn01141408.1公開了“一種煤矸石陶粒及其制備方法”，其中，采用75～85％煤矸石，摻入粘土、頁巖、無煙煤粉，燒結(jié)制備陶粒。中國專利cn200610019343.8公開了“一種煤矸石陶粒的制備方法”，該煤矸石陶粒包括的原料組分及其重量百分比配比為：煤矸石30～95％，長石5～70％，石英0～5％，鐵尾礦0～10％，燒結(jié)制備陶粒。本發(fā)明涉及到的陶粒，采用煤矸石粉和廢拋光石粉為主要原料，摻入粉煤灰、發(fā)泡劑和助劑等物質(zhì)。燒結(jié)制備的陶粒，在選材上采用了煤矸石和拋光石粉等工業(yè)廢料，制備的陶粒，其堆積密度為510kg/m³，筒壓強度可達(dá)到6.31mpa，均優(yōu)于前人成果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有煤矸石陶粒生產(chǎn)技術(shù)存在的不足，提供一種煤矸石陶粒及其制備方法，該煤矸石陶粒以煤矸石和廢棄拋光石粉為主要成分。該煤矸石陶?？梢蕴岣攥F(xiàn)有煤矸石陶粒的筒壓強度和吸水率等技術(shù)性能，具有質(zhì)量較輕的特點。

本發(fā)明的一種煤矸石陶粒，由煤矸石粉、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑、助劑和水玻璃溶液制得；

按質(zhì)量比：煤矸石粉∶拋光石粉∶粉煤灰＝(1.8～2.2)∶(0.5～1)∶(0.5～1)；

按質(zhì)量比，發(fā)泡劑∶煤矸石粉+拋光石粉+粉煤灰總質(zhì)量＝(3～7)∶100；

按質(zhì)量比，助劑∶煤矸石粉+拋光石粉+粉煤灰總質(zhì)量＝(0.5～1)∶100；

按質(zhì)量比，水玻璃溶液∶煤矸石粉+拋光石粉+粉煤灰總質(zhì)量＝(6～7)∶100；

所述的煤矸石粉為，煤矸石經(jīng)過破碎，用球磨機進行粉磨后過篩，制得煤矸石粉；

所述的煤矸石粉的粒徑為0.10～0.16mm。

所述的拋光石粉，成分包括sio2、al2o3、mgo和cao；其中，sio2質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥65％，al2o3質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥15％。

所述的發(fā)泡劑為碳酸鈉。

所述的助劑為二氧化錳。

所述的水玻璃溶液，水玻璃的模數(shù)為2.6～3.0，水玻璃溶液的濃度為1～2％。

本發(fā)明的煤矸石陶粒，其堆積密度為510～650kg/m³，1d吸水率為5～7％，筒壓強度為6.0～8.0mpa。

本發(fā)明的一種煤矸石陶粒的制備方法，包括以下步驟：

(1)備料

將煤矸石粉磨，篩分，制得煤矸石粉；

(2)混料

按照配比，將煤矸石、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑和助劑，混合均勻，制得混合粉料，向混合粉料中，加入水玻璃溶液，燜料，制得混合物料；

(3)造球

將混合物料進行造球，然后自然干燥，得到干燥的陶球；

(4)焙燒

將干燥的陶球，在450～550℃進行預(yù)燒，保溫10～20min，再繼續(xù)升溫至1100～1250℃焙燒，保溫30～60min后，隨爐冷卻至400～600℃，取出，自然冷卻至室溫，制得煤矸石陶粒。

所述步驟(1)中，所述的篩分為采用0.16mm篩子進行過篩；

所述步驟(2)中，所述的燜料為塑料薄膜覆蓋混合物料，常溫靜止放置，放置時間根據(jù)混合物料的量決定，優(yōu)選10～30min；

所述的燜料的目的在于，使得混合物料達(dá)到均勻潤濕的狀態(tài)；

所述步驟(3)中，所述的造球，采用手工成型或滾動成型；

所述的手工成型一般適用于實驗室或小批量的生產(chǎn)，滾動成型一般適用于工業(yè)生產(chǎn)或大批量生產(chǎn)。

所述步驟(4)采用先低溫預(yù)燒、保溫后，在進行高溫焙燒的方式，具有節(jié)能優(yōu)點。

評價制備超輕煤矸石陶粒的工藝方法以堆積密度為主要評價指標(biāo)，吸水率和筒壓強度為輔助評價指標(biāo)。

所述步驟(4)中，焙燒條件優(yōu)選為500～550℃下預(yù)熱10～15min，1100～1200℃恒溫，恒溫時間為30～45min。

本發(fā)明的一種煤矸石陶粒及其制備方法，相比于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點：

1.本方法無需使用粘土和膠黏劑，煤矸石、拋光石粉、粉煤灰等工業(yè)廢料，既節(jié)省大量土地，也可以降低成本。

2.本發(fā)明制備的煤矸石陶粒具有堆積密度低(510.78kg/m³)，質(zhì)量輕，筒壓強度高(6.31mpa)的優(yōu)點。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

以下實施例中，煤矸石陶粒的測試標(biāo)準(zhǔn)按照gb/t17431-2010《輕集料及其試驗方法》進行測試。

實施例1

一種煤矸石陶粒，由煤矸石粉、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑碳酸鈉、助劑二氧化錳和水玻璃溶液制得；按質(zhì)量，煤矸石粉：5.0kg；拋光石粉：2.8kg；粉煤灰：2.8kg；碳酸鈉：0.42kg；二氧化錳：0.11kg；水玻璃溶液：0.74kg；

煤矸石粉為，煤矸石經(jīng)過破碎，用球磨機進行粉磨后過篩，制得粒徑為0.10～0.16mm煤矸石粉；

拋光石粉，成分包括：sio2、al2o3、mgo和cao；其中，sio2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65％，al2o3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％。

水玻璃溶液，水玻璃的模數(shù)為2.6～3.0，水玻璃溶液的濃度為1％。

一種煤矸石陶粒的制備方法，包括以下步驟：

(1)備料

將煤矸石粉磨，采用0.16mm篩子進行過篩，制得煤矸石粉；

(2)混料

按照配比，將煤矸石、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑和助劑，混合均勻，制得混合粉料，向混合粉料中，加入水玻璃溶液，用塑料薄膜覆蓋，常溫靜止放置10min，燜料，制得混合物料；

(3)造球

將混合物料進行造球，然后自然干燥，得到干燥的陶球；

(4)焙燒

將干燥的陶球，在500℃進行預(yù)燒，保溫15min，再繼續(xù)升溫至1100℃焙燒，分別保溫30min、45min、60min后，隨爐冷卻至400℃，取出，自然冷卻至室溫，制得煤矸石陶粒。

本實施例制備的煤矸石陶粒性能測試結(jié)果見表1。

實施例2

一種煤矸石陶粒，由煤矸石粉、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑碳酸鈉、助劑二氧化錳和水玻璃溶液制得；按質(zhì)量，煤矸石粉：5.0kg；拋光石粉：2.5kg；粉煤灰：2.5kg；碳酸鈉：0.4kg；二氧化錳：0.1kg；水玻璃溶液：0.6kg；

煤矸石粉為，煤矸石經(jīng)過破碎，用球磨機進行粉磨后過篩，制得粒徑為0.10～0.16mm煤矸石粉；

拋光石粉，成分包括：sio2、al2o3、mgo和cao；其中，sio2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67％，al2o3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18％。

水玻璃溶液，水玻璃的模數(shù)為2.6～3.0，水玻璃溶液的濃度為2％。

一種煤矸石陶粒的制備方法，包括以下步驟：

(1)備料

將煤矸石粉磨，采用0.16mm篩子進行過篩，制得煤矸石粉；

(2)混料

按照配比，將煤矸石、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑和助劑，混合均勻，制得混合粉料，向混合粉料中，加入水玻璃溶液，用塑料薄膜覆蓋，常溫靜止放置30min，燜料，制得混合物料；

(3)造球

將混合物料進行造球，然后自然干燥，得到干燥的陶球；

(4)焙燒

將干燥的陶球，在500℃進行預(yù)燒，保溫15min，再繼續(xù)升溫至1100℃焙燒，分別保溫30min、45min、60min后，隨爐冷卻至400℃，取出，自然冷卻至室溫，制得煤矸石陶粒。

本實施例制備的煤矸石陶粒性能測試結(jié)果見表1。

實施例3

一種煤矸石陶粒，由煤矸石粉、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑碳酸鈉、助劑二氧化錳和水玻璃溶液制得；按質(zhì)量，煤矸石粉：5.0kg；拋光石粉：2.3kg；粉煤灰：2.3kg；碳酸鈉：0.38kg；二氧化錳：0.96kg；水玻璃溶液：0.58kg；

煤矸石粉為，煤矸石經(jīng)過破碎，用球磨機進行粉磨后過篩，制得粒徑為0.10～0.16mm煤矸石粉；

拋光石粉，成分包括：sio2、al2o3、mgo和cao；其中，sio2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65％，al2o3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％。

水玻璃溶液，水玻璃的模數(shù)為2.6～3.0，水玻璃溶液的濃度為1％。

一種煤矸石陶粒的制備方法，包括以下步驟：

(1)備料

將煤矸石粉磨，采用0.16mm篩子進行過篩，制得煤矸石粉；

(2)混料

按照配比，將煤矸石、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑和助劑，混合均勻，制得混合粉料，向混合粉料中，加入水玻璃溶液，用塑料薄膜覆蓋，常溫靜止放置10min，燜料，制得混合物料；

(3)造球

將混合物料進行造球，然后自然干燥，得到干燥的陶球；

(4)焙燒

將干燥的陶球，在500℃進行預(yù)燒，保溫15min，再繼續(xù)升溫至1100℃焙燒，分別保溫30min、45min、60min后，隨爐冷卻至400℃，取出，自然冷卻至室溫，制得煤矸石陶粒。

本實施例制備的煤矸石陶粒性能測試結(jié)果見表1。

實施例4

一種煤矸石陶粒，由煤矸石粉、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑碳酸鈉、助劑二氧化錳和水玻璃溶液制得；按質(zhì)量，煤矸石粉：5.0kg；拋光石粉：1.25kg；粉煤灰：1.25kg；碳酸鈉：0.25kg；二氧化錳：0.38kg；水玻璃溶液：0.45kg；

煤矸石粉為，煤矸石經(jīng)過破碎，用球磨機進行粉磨后過篩，制得粒徑為0.10～0.16mm煤矸石粉；

拋光石粉，成分包括：sio2、al2o3、mgo和cao；其中，sio2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65％，al2o3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％。

水玻璃溶液，水玻璃的模數(shù)為2.6～3.0，水玻璃溶液的濃度為1％。

一種煤矸石陶粒的制備方法，包括以下步驟：

(1)備料

將煤矸石粉磨，采用0.16mm篩子進行過篩，制得煤矸石粉；

(2)混料

按照配比，將煤矸石、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑和助劑，混合均勻，制得混合粉料，向混合粉料中，加入水玻璃溶液，用塑料薄膜覆蓋，常溫靜止放置10min，燜料，制得混合物料；

(3)造球

將混合物料進行造球，然后自然干燥，得到干燥的陶球；

(4)焙燒

將干燥的陶球，在450℃進行預(yù)燒，保溫20min，再繼續(xù)升溫至1250℃焙燒，保溫30min后，隨爐冷卻至600℃，取出，自然冷卻至室溫，制得煤矸石陶粒。、

本實施例制備的煤矸石陶粒性能測試結(jié)果見表1。

實施例5

一種煤矸石陶粒，由煤矸石粉、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑碳酸鈉、助劑二氧化錳和水玻璃溶液制得；按質(zhì)量，煤矸石粉：5.0kg；拋光石粉：2.5kg；粉煤灰：2.5kg；碳酸鈉：0.7kg；二氧化錳：0.1kg；水玻璃溶液：0.7kg；

煤矸石粉為，煤矸石經(jīng)過破碎，用球磨機進行粉磨后過篩，制得粒徑為0.10～0.16mm煤矸石粉；

拋光石粉，成分包括：sio2、al2o3、mgo和cao；其中，sio2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68％，al2o3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％。

水玻璃溶液，水玻璃的模數(shù)為2.6～3.0，水玻璃溶液的濃度為2％。

一種煤矸石陶粒的制備方法，包括以下步驟：

(1)備料

將煤矸石粉磨，采用0.16mm篩子進行過篩，制得煤矸石粉；

(2)混料

按照配比，將煤矸石、拋光石粉、粉煤灰、發(fā)泡劑和助劑，混合均勻，制得混合粉料，向混合粉料中，加入水玻璃溶液，用塑料薄膜覆蓋，常溫靜止放置10min，燜料，制得混合物料；

(3)造球

將混合物料進行造球，然后自然干燥，得到干燥的陶球；

(4)焙燒

將干燥的陶球，在550℃進行預(yù)燒，保溫10min，再繼續(xù)升溫至1200℃焙燒，保溫30min后，隨爐冷卻至600℃，取出，自然冷卻至室溫，制得煤矸石陶粒。

本實施例制備的煤矸石陶粒性能測試結(jié)果見表1。

表1