本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種煤矸石基輕質(zhì)高強(qiáng)免燒陶粒及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、煤矸石是采煤過(guò)程中產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)選煤后淘汰的一種固體廢棄物，一般占煤炭產(chǎn)量的15%左右，其主要成分為al2o3和sio2。

2、陶粒是建筑房屋保溫墻體骨料，它是利用粘土、泥質(zhì)巖石為主要原材料，摻加粘結(jié)劑、添加劑等燒制而成，傳統(tǒng)陶粒不僅造成大量土地資源浪費(fèi)，同時(shí)在燒結(jié)過(guò)程中浪費(fèi)燃料能源。而免燒陶粒生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單節(jié)約能源，不需要經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)，依靠原材料特性經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，制成免燒陶粒。為此我們提出一種煤矸石基輕質(zhì)高強(qiáng)免燒陶粒及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種煤矸石基輕質(zhì)高強(qiáng)免燒陶粒及其制備方法，通過(guò)研發(fā)改進(jìn)，提出一種以煤矸石為主要成分的輕質(zhì)高強(qiáng)免燒陶粒及其制備裝置，該陶粒不僅可以提高現(xiàn)有煤矸石陶粒技術(shù)性能，同時(shí)裝置可以提高陶粒成型率，保證陶粒強(qiáng)度。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種煤矸石基輕質(zhì)高強(qiáng)免燒陶粒及其制備方法，所述煤矸石基輕質(zhì)高強(qiáng)免燒陶粒包括如下重量份組分：煤矸石30~40份，水泥20~30份，復(fù)合摻和料30~50份，水40份，引氣劑0.5~2份，穩(wěn)泡劑0.05~0.2份，防水劑0.1~0.25份，羧甲基纖維素0.5~2.0份；

4、進(jìn)一步地，所述煤矸石粉通過(guò)使用顎式破碎機(jī)對(duì)煤矸石破碎，選取粒度小于3mm的煤矸石顆粒，按照固液質(zhì)量1:5加入硫酸，浸泡2h后過(guò)濾、清洗，使用電熱鼓風(fēng)干燥箱對(duì)煤矸石進(jìn)行烘干，含水量控制在1%以下，利用球磨機(jī)，加入煤矸石質(zhì)量1.5%的化學(xué)激發(fā)劑對(duì)煤矸石進(jìn)行機(jī)械研磨，時(shí)間為30min，得到機(jī)械化學(xué)活化煤矸石粉；

5、進(jìn)一步地，所述復(fù)合摻和料的組分構(gòu)成為：40%礦渣、15%工業(yè)副產(chǎn)石膏、35%鋼渣、10%高鈣粉煤灰；

6、進(jìn)一步地，所述煤矸石以重量百分比計(jì)，化學(xué)成分如下：sio2?50.8%、al2o328.1%、fe2o3?6.2%、cao?3.7%，燒失量7.9%，細(xì)度在300目以上；

7、進(jìn)一步地，所述礦渣是?；郀t礦渣粉，28d活性指數(shù)98%，比表面積429?m2/kg，所述鋼渣化學(xué)成分如下：sio2?21%、al2o3?9%、fe2o3?14.35%、cao?44%，所述高鈣粉煤灰化學(xué)成分如下：sio2?54.66%、al2o3?10.05%、fe2o3?7.06%、cao?19.45%；

8、進(jìn)一步地，所述引氣劑5%硝酸鋁、15%硝酸銨、15%亞硝酸鈉、25%尿素、40%碳酸氫鈉和外摻入0.02%的檸檬酸；

9、進(jìn)一步地，所述穩(wěn)泡劑為50%月桂酰二乙醇胺、20%十二醇、5%三聚磷酸鈉、20%脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯鉀鹽、5%羧甲基淀粉醚；

10、進(jìn)一步地，所述防水劑為50%甲基mq硅樹(shù)脂、25%十二烷基三甲氧基硅烷、25%聚丙烯酸鈉。

11、一種煤矸石基輕質(zhì)高強(qiáng)免燒陶粒及其制備方法，包括原料干粉攪拌結(jié)構(gòu)，所述原料干粉攪拌結(jié)構(gòu)包括有支撐架，支撐架共設(shè)置有四根，以軸向?qū)ΨQ(chēng)狀與地面進(jìn)行固定連接，所述支撐架頂部固定連接有混料桶，所述混料桶一側(cè)固定連通有進(jìn)料口，所述混料桶頂部另一側(cè)固定連通有吸塵口，所述混料桶內(nèi)部中間位置豎直設(shè)置有第一轉(zhuǎn)軸，所述第一轉(zhuǎn)軸外側(cè)固定安裝有攪拌葉，所述第一轉(zhuǎn)軸的上方固定連接有第一電機(jī)，所述混料桶底部固定連通有出料口，所述出料口底部固定連通有第一運(yùn)輸履帶，所述第一運(yùn)輸履帶輸出端固定連通有造粒機(jī)進(jìn)料口，所述造粒機(jī)內(nèi)部中間位置豎直設(shè)置有第二轉(zhuǎn)軸，所述第二轉(zhuǎn)軸外側(cè)固定安裝有攪拌葉，所述第二轉(zhuǎn)軸上方固定連接有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上方固定連接有第二電機(jī)，所述造粒機(jī)上端固定連接有彈簧，所述彈簧下端固定連接有擠出盤(pán)，所述造粒機(jī)底部固定連通有陶粒擠出口，所述陶粒擠出口下部連通有出粒盤(pán)，所述擠出盤(pán)將泥料擠出出粒盤(pán)達(dá)到切斷的長(zhǎng)度后切刀組將泥料切斷，所述陶粒擠出口底部固定連通有第二運(yùn)輸履帶，所述第二運(yùn)輸履帶一側(cè)固定連通有噴塵口，所述第二運(yùn)輸履帶輸出端固定連通有旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶進(jìn)粒口，所述旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶固定連通有二氧化碳鋼瓶，所述旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶底部固定連通有出?？冢鲂D(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶頂部固定連通有水箱。

12、優(yōu)選的，所述第一葉片長(zhǎng)度大于第二葉片的長(zhǎng)度，所述第一葉片外側(cè)邊緣位置貼合在混料桶內(nèi)壁上。

13、優(yōu)選的，所述吸塵口將混料桶內(nèi)部漂浮原料進(jìn)行收集，所述噴塵口將儲(chǔ)塵罐內(nèi)收集原料噴涂在半成品陶粒上。

14、優(yōu)選的，所述第二電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第二轉(zhuǎn)軸固定連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在第二電機(jī)啟動(dòng)工作時(shí)，帶動(dòng)第二轉(zhuǎn)軸及第三葉片在造粒機(jī)內(nèi)部不停轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第三葉片為上大下小的蝴蝶狀攪拌葉。

15、優(yōu)選的，所述擠出盤(pán)在第三葉片折疊收起后，通過(guò)彈簧向下擠壓，使泥料更加均勻的由出粒盤(pán)擠出。

16、優(yōu)選的，所述出粒盤(pán)有不同半徑的擠出孔，均勻分布在擠出盤(pán)不同半徑的圓環(huán)線(xiàn)上，與切刀組保持在同一水平面。

17、優(yōu)選的，所述切刀組的切刀數(shù)量為4個(gè)，且4個(gè)切刀均布在出粒盤(pán)轉(zhuǎn)盤(pán)上。

18、優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶在第三電機(jī)通電啟動(dòng)后，能夠以固定速度保持旋轉(zhuǎn)。

19、優(yōu)選的，所述二氧化碳鋼瓶在旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶啟動(dòng)工作時(shí)，不斷向旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶內(nèi)部輸送二氧化碳。

20、一種煤矸石基輕質(zhì)高強(qiáng)免燒陶粒及其制備方法，包括如下步驟：

21、步驟一：使用顎式破碎機(jī)對(duì)煤矸石破碎，選取粒度小于3mm的煤矸石顆粒，按照固液質(zhì)量1:5加入硫酸，浸泡2h后過(guò)濾、清洗，使用電熱鼓風(fēng)干燥箱對(duì)煤矸石進(jìn)行烘干，含水量控制在1%以下，利用球磨機(jī)，加入煤矸石質(zhì)量1.5%的化學(xué)激發(fā)劑對(duì)煤矸石進(jìn)行機(jī)械研磨，時(shí)間為30min，得到機(jī)械化學(xué)活化煤矸石粉；

22、步驟二：按照重量份數(shù)稱(chēng)取煤矸石30~40份，水泥20~30份，復(fù)合摻和料30~50份，水40份，引氣劑0.5~2份，穩(wěn)泡劑0.05~0.2份，防水劑0.1~0.25份，羧甲基纖維素0.5~2.0份；

23、步驟三：通過(guò)進(jìn)料口向混料桶中加入煤矸石、水泥、復(fù)合摻和料、引氣劑、穩(wěn)泡劑、防水劑、羧甲基纖維素原料，第一電機(jī)在通電過(guò)后帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)軸，第一轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)攪拌葉對(duì)混料桶內(nèi)的原料進(jìn)行攪拌混合，促使加入的煤矸石、水泥、復(fù)合摻和料、引氣劑、穩(wěn)泡劑、防水劑、羧甲基纖維素原料能夠混合均勻，在混料桶工作啟動(dòng)同時(shí)，第一風(fēng)機(jī)通過(guò)通塵管道將混料桶內(nèi)漂浮的原料輸送至儲(chǔ)塵罐內(nèi)部，進(jìn)行再次利用；

24、步驟四：混合均勻的原料通過(guò)第一運(yùn)輸履帶進(jìn)入到造粒機(jī)內(nèi)部，造粒機(jī)啟動(dòng)工作，第二電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)第二轉(zhuǎn)軸和第三葉片對(duì)原料進(jìn)行攪拌，泥料混合均勻后，第三葉片折疊收起，擠出盤(pán)向下擠出泥料，通過(guò)出粒盤(pán)達(dá)到切斷的長(zhǎng)度后，切刀通過(guò)旋轉(zhuǎn)將泥料切斷成半成品陶粒；

25、步驟五：半成品陶粒在第二運(yùn)輸履帶工作啟動(dòng)后輸送至旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶，旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶以固定旋轉(zhuǎn)速度自轉(zhuǎn)，直到成品陶粒成形，在旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶工作啟動(dòng)時(shí)，水箱向旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶內(nèi)輸送水汽，二氧化碳鋼瓶向旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶內(nèi)輸送二氧化碳，在第二運(yùn)輸履帶輸送半成品陶粒時(shí)，第二風(fēng)機(jī)通過(guò)通塵管道將儲(chǔ)塵罐內(nèi)收集的原料噴涂在半成品陶粒表面。

26、優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶自然養(yǎng)護(hù)過(guò)程中控制溫度為20±2℃、相對(duì)濕度為50±5%rh；高溫養(yǎng)護(hù)控制溫度為60-80℃，濕度為45±5%rh；碳化養(yǎng)護(hù)過(guò)程中控制壓力范圍為0.3mpa，濕度為60±5%rh。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

28、1.?所選擇的煤矸石、鋼渣和高鈣粉煤灰具有較高含量的sio2和al2o3，礦渣含有大量的cao，鋼渣在形成過(guò)程中經(jīng)歷高溫煅燒，化學(xué)成分與水泥熟料相似，含有c2s、c3s、c4af和c2f等，具有一定的火山灰活性，鋼渣發(fā)生水化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的oh-和ca2+，礦渣通過(guò)水化反應(yīng)生成大量的鈣礬石，消耗ca2+，進(jìn)一步促進(jìn)鋼渣的水化反應(yīng)，工業(yè)副產(chǎn)石膏通過(guò)激發(fā)礦渣促進(jìn)鈣礬石生成，硅鋁化合物在堿性和硫酸鹽作用下發(fā)生解聚，并與堿性成分發(fā)生水化反應(yīng)，再聚合生成水化硅酸鈣凝膠、水化硅鋁酸鈣凝膠等膠凝性水化產(chǎn)物。羧甲基纖維素由于其大分子結(jié)構(gòu)，通過(guò)跨越顆粒界面區(qū)域，可以起到輔助粘結(jié)作用。

29、2.?發(fā)泡劑選擇的硝酸鋁能夠起到催化作用加快硝酸銨和亞硝酸鈉反應(yīng)生成氮?dú)?，碳酸氫鈉和檸檬酸在水的作用下能夠發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成大量的二氧化碳，而尿素可以作為發(fā)泡劑的輔助發(fā)泡材料，通過(guò)降低發(fā)泡溫度，提高發(fā)泡劑性能，使得最終生成的氮?dú)夂投趸即笮【鶆?，分布適中。

30、3.?穩(wěn)泡劑選擇的月桂酰二乙醇胺具有較強(qiáng)的親水性，化學(xué)結(jié)構(gòu)中存在的醇胺基團(tuán)在范德華力作用下能夠在氣泡表面形成薄膜穩(wěn)定氣泡，十二醇能夠作為輔助助劑，減緩氣泡內(nèi)部排液速度，增強(qiáng)氣泡穩(wěn)定性。三聚磷酸鈉能夠降低材料和氣泡之間的表面張力，促進(jìn)各物質(zhì)更加均勻分散。脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯鉀鹽能夠作為陰離子表面活性劑，化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有脂肪醇基和聚氧乙烯醚基，能夠改變分子內(nèi)部排列，使得表面活性劑在氣泡表面均勻分布，增加氣泡表面彈性。羧甲基淀粉醚呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，和羧甲基纖維素具有良好的協(xié)同作用，能夠在固相顆粒和氣泡之間形成薄膜，不僅可以增加漿體流動(dòng)性同時(shí)可以增加氣泡穩(wěn)定性。

31、4.?甲基mq硅樹(shù)脂由單官能團(tuán)硅氧烷鏈結(jié)（m）和四官能團(tuán)硅氧烷鏈結(jié)（q）組成，以si-o鍵為骨架建立分子結(jié)構(gòu)，具有防潮性和憎水性能。十二烷基三甲氧基硅烷由三個(gè)甲氧基長(zhǎng)鏈硅烷組成，具有疏水性。聚丙烯酸鈉能夠生成一層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)抑制水的滲入，具有吸水性。

32、5.?通過(guò)設(shè)置第一電機(jī)通電啟動(dòng)帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)軸，第一轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)長(zhǎng)的第一葉片和短的第二葉片在混料桶內(nèi)部旋轉(zhuǎn)攪拌，有效增強(qiáng)原料干粉攪拌機(jī)構(gòu)對(duì)煤矸石、水泥、復(fù)合摻和料、引氣劑、穩(wěn)泡劑、防水劑、羧甲基纖維素原料混合攪拌的均勻性。

33、6.?通過(guò)設(shè)置可以同時(shí)生產(chǎn)不同半徑的陶粒，并在擠出盤(pán)的作用下能夠更加均勻的擠出泥料，并對(duì)泥料進(jìn)行切割，不僅可以提高生產(chǎn)效率同時(shí)保證陶粒成型率高。

34、7.?通過(guò)設(shè)置第二電機(jī)帶動(dòng)第二轉(zhuǎn)軸和第三葉片在造粒機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)造粒機(jī)內(nèi)部泥料進(jìn)行不斷攪拌，使得攪拌范圍更大，泥料攪拌效果更加均勻，保證陶粒質(zhì)量。

35、8.?通過(guò)設(shè)置吸塵口對(duì)混料桶內(nèi)部漂浮的原料進(jìn)行收集，并將收集到的原料粉塵通過(guò)運(yùn)輸履帶重新進(jìn)行應(yīng)用，防止原料在攪拌時(shí)塵土飛揚(yáng)，同時(shí)能夠?qū)υ线M(jìn)行二次利用，避免資源浪費(fèi)。

36、9.?通過(guò)設(shè)置半成品陶粒在落入旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)箱桶之前，半成品陶粒被噴塵口噴涂一層原料粉末，且旋轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)桶在工作時(shí)，能夠以一定速度保持旋轉(zhuǎn)，可有效防止陶粒之間發(fā)生粘結(jié)。