本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，具體來說是一種保溫效果好的燒結(jié)煤矸石磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國有著豐富的煤炭資源，品種齊全、開采方便。然而，原煤在采掘和加工的過程中產(chǎn)生了大量的煤矸石，是我國目前年排放量和累計存量最大的工業(yè)廢棄物。目前煤矸石的累計堆存量達45億噸，形成的煤矸石山2600多座，占地1.3萬公頃。煤矸石在不合理的堆放條件下不僅影響煤礦礦區(qū)的環(huán)境質(zhì)量、占壓大量的土地，而且對土壤、大氣、水都會造成污染，存在著很大的安全隱患。高硫煤矸石自燃所釋放出的so2、no2等氣體污染大氣環(huán)境，雨水溶解了煤矸石中的酸性物質(zhì)和金屬元素，流入水體或滲透到地下，污染土壤和地下水，引起水環(huán)境的安全問題。
煤矸石呈層狀結(jié)構(gòu)，灰黑色，易風化，易碎易磨，是很好的制磚原料。其化學組成以sio2為主，其次是al2o3、fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、so2等，具體成分見表1。煤矸石中的sio2、al2o3及fe2o3的總含量在80%以上，是一種天然的黏土質(zhì)原料，可以替代黏土配料燒制磚塊。粉煤灰的主要化學成分為sio2、al2o3、fe2o3等，占總量的90%。煤矸石、粉煤灰用于燒磚可大量節(jié)約粘土，性能則與黏土磚差不多。煤矸石、粉煤灰屬于工業(yè)廢棄物，利用其生產(chǎn)新型墻體材料是利用廢渣，節(jié)約能源，變廢為寶的新途徑、新方法、新思路，同時也保護耕地，減少污染，改善建筑功能，具有重大的社會經(jīng)濟效益。
表1煤矸石化學成分
隨著全球能源的日益稀缺，建筑物的墻體保溫已成為建筑節(jié)能領(lǐng)域的重要課題。膨脹珍珠巖屬于無機玻璃質(zhì)溶巖礦物，是將火山巖或松脂巖礦砂經(jīng)過高溫焙燒膨脹后制成的一種玻璃質(zhì)白色顆粒狀多孔材料。膨脹珍珠巖成本低，易獲得，導熱系數(shù)低，利用其作為保溫骨料，可以降低燒結(jié)煤矸石的導熱系數(shù)，達到保溫效果。當燒結(jié)溫度大于1200℃時，膨脹珍珠巖全部轉(zhuǎn)變成玻璃相，并在其所在位置留下封閉的孔洞，也能有效降低材料的導熱系數(shù)。?；⒅閷儆跓o機玻璃質(zhì)溶巖礦物，是將火山巖或松脂巖礦砂經(jīng)過技術(shù)處理加工及表面溶融，形成內(nèi)部蜂窩狀孔﹑表面玻化封閉的球形細顆粒，由于其優(yōu)異的絕熱、防火、吸音等性能，廣泛的應(yīng)用于建筑保溫材料中。
另外，專利申請《一種保溫效果好的免燒煤矸石磚及其制備方法》（申請?zhí)?01510044314.6）公開了一種保溫效果好的免燒煤矸石磚及其制備方法。該專利申請采用了水泥、碳化硅、氫氧化鎂等作為膠凝材料，增加了制磚成本，并加入了粘土，與煤矸石的比例為1/10~1/6，使用粘土會破壞耕地和植被，惡化周圍環(huán)境。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提供一種燒結(jié)煤矸石保溫磚及其制備方法，充分利用工業(yè)廢料，節(jié)能環(huán)保，不使用粘土，不破壞耕地，磚質(zhì)優(yōu)于普通粘土磚，降低成本。
為了實現(xiàn)上述的目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種燒結(jié)煤矸石保溫磚，以煤矸石粉、粉煤灰、膨脹珍珠巖、玻化微珠、水為原料，按以下配方燒制而成：
煤矸石粉50%~70%，
粉煤灰30%~50%，
?；⒅楹?或膨脹珍珠巖110%~130%；
所述煤矸石粉、粉煤灰為質(zhì)量百分比，兩種原料質(zhì)量總計100%；
所述?；⒅椤⑴蛎浾渲閹r為體積百分比，即玻化微珠和/或膨脹珍珠巖體積占煤矸石粉、粉煤灰混合料體積的百分比。
優(yōu)選的，所述煤矸石粉為煤矸石原料進行破碎、磨粉、高細磨粉、高溫或燃燒處理后的粉末，煤矸石粉要有合理的顆粒級配：
最大粒徑小于2mm，其中0.3mm以下的顆粒占50%以上。
所述粉煤灰為煤矸石經(jīng)破碎、磨粉、高細磨粉、高溫或燃燒處理時收集的粉煤灰，不足部分由煤電廠廢棄物粉煤灰補充。
所述玻化微珠、膨脹珍珠巖的粒徑范圍5目~10目。
上述燒結(jié)煤矸石保溫磚的制備方法，包括如下步驟：
（1）、對煤矸石進行粗碎，破碎后的煤矸石粒徑小于50mm；
（2）、對煤矸石顆粒進行二次破碎，二次破碎后的煤矸石最大粒徑小于2mm，其中0.3mm以下的顆粒占50%以上；
（3）、對煤矸石顆粒進行高溫或燃燒處理，形成煤矸石粉，溫度為300~400℃，采用收集裝置收集煙氣中的細灰即粉煤灰；
（4）、對粒徑為5~10目的?；⒅?膨脹珍珠巖進行噴水預濕，使膨脹珍珠巖處于飽和但不泌水的狀態(tài)；
（5）、按照配比將煤矸石粉、粉煤灰、水、玻化微珠/膨脹珍珠巖混合后進行強力攪拌；
（6）、攪拌均勻的混合物進入陳化倉進行陳化36~42小時，陳化后的物料水份保持在17%~18%之間；
（7）、物料進行二次攪拌后送入高壓真空擠磚機，按照尺寸要求擠壓成型，成型壓力30mpa，獲得磚坯；
（8）、將磚坯進行干燥，干燥溫度110℃，干燥至磚坯殘余水分≤6%；
（9）、將干燥后的磚坯入窯爐進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為700~1200℃，燒結(jié)時間1h~3h，然后爐內(nèi)自然降溫至常溫。
另外，燒結(jié)煤矸石保溫磚可根據(jù)需求制成實心或空心磚。燒結(jié)煤矸石保溫磚之空心磚的孔洞率、孔型及孔洞排布、孔內(nèi)絕熱填充等根據(jù)實際要求而定。
本發(fā)明燒結(jié)煤矸石保溫磚及其制備方法的有益之處在于：
1、煤矸石中含有未燃盡的碳，對煤矸石顆粒進行高溫或燃燒處理時會產(chǎn)生一部分熱量，干燥或燒磚時可將這部分熱量充分利用，降低生產(chǎn)成本。實現(xiàn)熱量在生產(chǎn)內(nèi)循環(huán)使用，節(jié)約能源。
2、使用燒結(jié)煤矸石保溫磚可以直接減輕煤矸石長期露天堆放造成的環(huán)境污染。同時，在燒磚過程中，煤矸石粉末燃燒過程中產(chǎn)生的固體廢棄物粉煤灰可以直接收集利用，杜絕了生產(chǎn)過程中對環(huán)境的二次污染。
3、使墻體具有保溫隔熱、吸聲等功能，是一種較為理想的綠色建材產(chǎn)品。
4、原料粒徑細，磚坯的塑性大，成型容易，同時坯體的致密性好，抗凍性和抗壓強度高。并且由于粒度小，因體積膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)力減小，可避免產(chǎn)生爆裂。提高磚塊的成品率。
5、采用本發(fā)明制出的磚強度高，原料的可塑性高，磚坯干燥收縮小，不易開裂。
總之，本發(fā)明利用煤矸石、粉煤灰中含有豐富的礦物成分sio2、al2o3、fe2o3等，經(jīng)過高溫烘焙，各種礦物質(zhì)全部熔融，結(jié)晶，發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生大量的玻璃質(zhì)凝膠，使磚塊強度達到最大。結(jié)合膨脹珍珠巖、?；⒅閷嵯禂?shù)低以及膨脹珍珠巖經(jīng)高溫可轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａ嗖⒃谄渌谖恢昧粝路忾]的孔洞等特點，制備出保溫效果好、強度高的燒結(jié)煤矸石保溫磚。另外煤矸石中含有碳粉，燒磚時可將這部分熱量充分利用，減少燒結(jié)磚的生產(chǎn)能耗。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。
實施例1
1、燒結(jié)煤矸石保溫磚按以下配方燒制而成：
煤矸石粉60%
粉煤灰40%
?；⒅?10%
膨脹珍珠巖0%
所述煤矸石粉、粉煤灰為質(zhì)量百分比，兩種原料質(zhì)量總計100%；
所述玻化微珠為體積百分比，即?；⒅轶w積占煤矸石粉、粉煤灰混合料的110%。
2、燒結(jié)煤矸石保溫磚由以下具體步驟制成：
（1）、對煤矸石進行粗碎，破碎后的煤矸石粒徑小于50mm；
（2）、對煤矸石顆粒進行二次破碎，二次破碎后的煤矸石最大粒徑小于2mm，其中0.3mm以下的顆粒占50%以上；具體如下表：
（3）、對煤矸石顆粒進行高溫或燃燒處理，形成煤矸石粉，溫度為300~400℃，采用收集裝置收集煙氣中的細灰即粉煤灰；
（4）、對粒徑為5~10目的?；⒅檫M行噴水預濕，使?；⒅樘幱陲柡偷幻谒臓顟B(tài)；
（5）、按照配比將煤矸石粉、粉煤灰、水、玻化微珠混合后進行強力攪拌；
（6）、攪拌均勻的混合物進入陳化倉進行陳化36~42小時，陳化后的物料水分保持在17%~18%之間。
（7）、物料進行二次攪拌后送入高壓真空擠磚機，按照尺寸要求擠壓成型，成型壓力30mpa，獲得磚坯；
（8）、將磚坯進行干燥，干燥溫度110℃，干燥至磚坯殘余水分≤6%；
（9）、將干燥后的磚坯入窯爐進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度可根據(jù)磚塊的需求強度設(shè)置為700℃，燒結(jié)時間1h~3h，然后爐內(nèi)自然降溫至常溫。
由以上配方和制備方法制得的燒結(jié)煤矸石保溫磚，密度為900kg/m3，導熱系數(shù)為0.06w/(m·k)，抗壓強度為18mpa。
實施例2
1、燒結(jié)煤矸石保溫磚按以下配方燒制而成：
煤矸石粉70%
粉煤灰30%
?；⒅?%
膨脹珍珠巖120%
所述煤矸石粉、粉煤灰為質(zhì)量百分比，兩種原料質(zhì)量總計100%；
所述膨脹珍珠巖為體積百分比，即膨脹珍珠巖體積占煤矸石粉、粉煤灰混合料體積的120%。
2、燒結(jié)煤矸石保溫磚由以下具體步驟制成：
（1）、對煤矸石進行粗碎，破碎后的煤矸石粒徑小于50mm；
（2）、對煤矸石顆粒進行二次破碎，二次破碎后的煤矸石最大粒徑小于2mm，其中0.3mm以下的顆粒占50%以上；具體如下表：
（3）、對煤矸石顆粒進行高溫或燃燒處理，形成煤矸石粉，溫度為300~400℃，采用收集裝置收集煙氣中的細灰即粉煤灰；
（4）、對粒徑為5~10目的膨脹珍珠巖進行噴水預濕，使膨脹珍珠巖處于飽和但不泌水的狀態(tài)；
（5）、按照配比將煤矸石粉、粉煤灰、水、膨脹珍珠巖混合后進行強力攪拌；
（6）、攪拌均勻的混合物進入陳化倉進行陳化36~42小時，陳化后的物料水分保持在17%~18%之間；
（7）、物料進行二次攪拌后送入高壓真空擠磚機，按照尺寸要求擠壓成型，成型壓力30mpa，獲得磚坯；
（8）、將磚坯進行干燥，干燥溫度110℃，干燥至磚坯殘余水分≤6%；
（9）、將干燥后的磚坯入窯爐進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度可根據(jù)磚塊的需求強度設(shè)置為1200℃，燒結(jié)時間1h~3h，然后爐內(nèi)自然降溫至常溫。
由以上配方和制備方法制得的燒結(jié)煤矸石保溫磚，密度為800kg/m3，導熱系數(shù)為0.05w/(m·k)，抗壓強度為14mpa。
本實施例中，燒結(jié)溫度為1200℃，膨脹珍珠巖全部轉(zhuǎn)變成玻璃相，并在其所在位置留下封閉的孔洞，復合材料的強度有所下降，有效降低材料的導熱系數(shù)，提高保溫性能。
實施例3
1、燒結(jié)煤矸石保溫磚按以下配方燒制而成：
煤矸石粉50%
粉煤灰50%
?；⒅?0%
膨脹珍珠巖60%
所述煤矸石粉、粉煤灰為質(zhì)量百分比，兩種原料質(zhì)量總計100%；
所述?；⒅?膨脹珍珠巖為體積百分比，即?；⒅?膨脹珍珠巖體積占煤矸石粉、粉煤灰混合料體積的130%。
2、燒結(jié)煤矸石保溫磚由以下具體步驟制成：
（1）、對煤矸石進行粗碎，破碎后的煤矸石粒徑小于50mm；
（2）、對煤矸石顆粒進行二次破碎，二次破碎后的煤矸石最大粒徑小于2mm，其中0.3mm以下的顆粒占50%以上；具體如下表：
（3）、對煤矸石顆粒進行高溫或燃燒處理，形成煤矸石粉，溫度為300~400℃，采用收集裝置收集煙氣中的細灰即粉煤灰；
（4）、對粒徑為5~10目的膨脹珍珠巖/?；⒅檫M行噴水預濕，使膨脹珍珠巖/?；⒅樘幱陲柡偷幻谒臓顟B(tài)；
（5）、按照配比將煤矸石粉、粉煤灰、水、膨脹珍珠巖/?；⒅榛旌虾筮M行強力攪拌；
（6）、攪拌均勻的混合物進入陳化倉進行陳化36~42小時，陳化后的物料水分保持在17%~18%之間；
（7）、物料進行二次攪拌后送入高壓真空擠磚機，按照尺寸要求擠壓成型，成型壓力30mpa，獲得磚坯；
（8）、將磚坯進行干燥，干燥溫度110℃，干燥至磚坯殘余水分≤6%；
（9）、將干燥后的磚坯入窯爐進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度可根據(jù)磚塊的需求強度設(shè)置為900℃，燒結(jié)時間1h~3h，然后爐內(nèi)自然降溫至常溫。
由以上配方和制備方法制得的燒結(jié)煤矸石保溫磚，密度為880kg/m3，導熱系數(shù)為0.055w/(m·k)，抗壓強度為16mpa。
本實施例中，燒結(jié)溫度為900℃，膨脹珍珠巖部分轉(zhuǎn)變成玻璃相，并在其所在位置留下封閉的孔洞，復合材料的強度有所下降，材料的導熱系數(shù)有效降低，提高了保溫性能。
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照本發(fā)明實施例進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋權(quán)利要求保護范圍中。