CN101880153B - 一种稀土金属改性煤矸石生产烧结砖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种稀土金属改性煤矸石生产烧结砖的方法，煤矸石经破碎后与粘土和稀土金属制粒，送入搅拌机中加水搅拌混合均匀，然后送入压砖机中压制成型，最后放入烧结窑内烧制出成品，得到了符合GB5101-2003的普通烧结砖，可直接作为建筑材料使用。
Description
一种稀土金属改性煤矸石生产烧结砖的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种稀土金属改性煤矸石生产烧结砖的方法，属于化学工程处理固体废物技术领域。
背景技术
[0002] 我国是一个煤炭为主要能源的国家，煤炭储量居世界前列，年产量居世界第一位。煤矸石就是在煤采掘时与煤同时采出的含煤分低的矸石片、矿层、泥沙的混合物，在国内的堆存数量已达到30亿吨左右，占地I. I亿m2，全国煤矿每年新增I亿多吨。如此数量的煤矸石大多露天堆放，经日晒、雨淋、风化、分解，产生大量的 酸性水或携带金属离子的水，下渗损害地下水质，外流导致地表水的污染。此外，近1/3的矸石山由于硫铁矿和含碳物质的存在发生自燃，产生有害有毒气体，严重污染环境，此外，煤矸石不难对矿区的自然景观造成一定影响，有时会产生滑坡和泥石流现象。因此，煤矸石的资源化利用，为众多学者和工程技术人员所关注。但是煤矸石资源化利用问题，一直没有得到很好解决。近年来也出现了利用煤矸石或粉煤灰生产实心砖、空心砖、砌块的技术，这是一个技术上的进步与革新。
[0003] 在公开号为CN1450026A中公开了一种高掺量煤砰石的建筑材料及其制作方法，其原材料主要由煤矸石、岩石（尾矿）和发泡剂的原材料组成，所述原材料的重要百分比分别为：煤砰石20〜60%,岩石78〜35%,发泡剂2〜5%。其制作方法,按上述的原材料的重量百分比备好材料，分别进行破碎、搅拌、研磨；过100目的筛；装入匣钵或成型模中，按照一定的焙烧温度与时间的工艺关系放入窑中焙烧，将焙烧后的材料从匣体或成型模中取出，验收，并按规格码放整齐，待备用。具有重量轻、强度大，硬度高及耐磨性好的优点。广泛应用于建筑工业中。适合于自动化规模化生产，效率高，因而生产成本低。可以大量节约天然资源，是一个绿色环保的产品。
[0004] 在公开号为CN1311087A中公开了一种煤砰石砖的制作方法,制作方是将煤砰石粉碎，在粉碎物料中粒度为50-60目的细粉占60%以上，最大颗粒在2毫米以下，将破碎好的煤矸石粉送入搅拌机加水搅拌混合均匀，加水量占煤矸石粉总重量的6-9%，搅拌好的物料送入压砖机压制成型，将成型后的砖坯直接放入辊道窑烧制出成品。该制作方法和现有技术相比，具有工艺设计合理、操作简单、节省能源、废物综合利用、保护耕地、占地少、投资少等特点，因而，具有很好的推广价值。
[0005] 在公开号为CN1597595A中公开了一种用工业固体废物和建筑垃圾生产的建材系列产品。它是由下述重量配比的原料和方法制备：粉煤灰18-22份；炉渣38-46份；煤矸石8-13份，建筑垃圾8-13份，石灰5-10份；石膏I. 5-6份，粘结剂O. 05-0. I份。将上述重量配比的原料用物理方法粉碎至粒度为5mm将各组份干混均匀后加不搅拌，入模振动加压成型，产品养护12-24小时后，再经干湿养护5-7天，自然干燥即可。本发明可最大化的改善环境，实现废物的循环利用和资源的再生，可使产品制造成本更低，可使所生产的建材产品的范围更大。本发明既可制造建筑墙体用砌块、标砖、保温砖等，还可生产地面硬化系列如：广场砖、人行道砖；也可生产承重墙体材料；还可制作保温板、抹灰砂浆和其它建筑材料等。[0006] 由于大量煤炭的开采，煤矸石的利用是一个迫在眉睫的问题。寻找一种高效改性煤矸石的活性材料，使其可以生产一种高强度的优质建筑材料是煤矸石利用过程中的一个关键技术。利用稀土金属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处置与大规模的利用。
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种稀土金属改性煤矸石生产烧结砖的方法，原料煤矸石经破碎后与粘土和稀土金属配合制粒，送入搅拌机中加水搅拌混合均匀，然后送入压砖机中压制成型，最后放入烧结窑内烧制出成品，得到了符合GB5101-2003的普通烧结砖，可直接作为建筑材料使用。
[0008] 本发明按以下步骤完成：
[0009] I、将原料煤矸石、粘土和稀土金属分别在90°C〜110°C下烘干至水分质量百分含 量小于3%,时间为2〜4小时；
[0010] 所述煤石干石的主要化学成分质量百分比为C I〜18%,Al2O3 16〜36%, Si0251〜65%, Fe2O3 2. 28 〜14. 63%，CaO O. 42 〜2. 32%，MgO O. 44 〜20. 41 %，TiO2 0.9〜4%，K2O和Na2O I. 45〜3.9%，总量100% ;所述粘土的主要化学成分质量百分比为SiO2 45〜53%,Fe2O3 I 〜15%,Al2O3 25 〜40%,TiO2 O. 8 〜9%，总量 100%，其可塑性指数为 20 〜24 ;稀土金属是稀土金属含量> 99. 9wt%的粉末状产品；
[0011] 2、将干燥过的煤矸石以及粘土分别磨细至粒度彡80 μ m的占95%以上，得到煤矸石粉料与粘土粉料；
[0012] 3、将煤矸石、粘土粉料和稀土金属按重量比为100 ： 6〜25 ： O. I〜I. 8的比例配料混合，连续搅拌20〜30分钟，得到均匀的混合粉料；
[0013] 4、将混合粉料再按比例加入水均匀混合，水的比例占混合粉料重量的5〜10%，然后在20〜40 °C的温度下陈化2〜4天；
[0014] 5、将陈化后的粉料在搅拌机中搅拌，在搅拌的过程中加入温度为30〜40°C的水，并且控制粉料含水率为15 %〜20 %，搅拌至水分分布均匀，得到泥料；
[0015] 6、将泥料加入螺旋挤泥机，螺旋挤泥机的挤出压力为I. 5〜2. 5MPa制得符合规定尺寸和形状的砖坯；
[0016] 7、将砖坯在室温下自然养护3-5天至水分含量为8%以下，送入焙烧窖中焙烧，焙烧温度控制在800〜900°C，焙烧时间为20〜30min出窑，得到改性后的煤矸石砖，进行产品的性能检测，符合普通烧结砖GB5101-2003优等品的要求。与公知技术相比具有的优点
[0017] (I)利用稀土金属作为改性剂，由于稀土金属的强活性，降低了砖坯的煅烧温度，提高了煤矸石烧结砖的性能；
[0018] (2)利用粘土中含有较闻的Al2O3成分,而Al2O3具有较闻的活性,可以有效提闻煤石干石烧结砖的性能；
[0019] (3)该工艺同时利用煤矸石中和粘土含有较高的SiO2成分，将其作为建筑砖进行利用，市场容量巨大，对于解决煤矸石堆存带来的占用土地及污染环境等问题具有实际意义。具体实施方式
[0020] 实施例I :煤矸石的主要化学成分质量百分比为：C 8.6%，Al2O3 18. 19%,Si0260 . 5%, Fe2O3 8. 32%, CaO I. 31%, MgO O. 48%, TiO2 I. I%，K2O 和 Na2O I. 5% ;粘土的化学成分质量百分比为：SiO2 50. 5%, Fe2O3 10. 9%, Al2O3 36. 7%, TiO2 1.9%，其可塑性指数为22 ;稀土金属镧是稀土金属含量> 99. 9wt%的粉末状产品；将该原料煤矸石、粘土和镧分别在100°C下烘干3. 5小时，利用球磨机磨细至粒度彡76 μ m占95%以上，磨细后的煤矸石、粘土和稀土金属镧按重量比为100 ： 18.75 ： I. 44的比例均匀混合，连续搅拌25分钟，得到均匀混合的粉料；然后按粉料重的7. 8%的比例加入水，在35°C下进行陈化72小时后送入双轴搅拌机中进行搅拌，在搅拌的过程中加入温度为35°C的水，控制含水率在18〜20%之间，最终搅拌至水分分布均匀，得到泥料，将制备好的泥料送入挤出压力 为2Mpa的螺旋挤泥机，则可制出符合规定尺寸和形状的连续矩形泥条，又称砖坯，将所得砖坯在室温下自然养护4天至水分含量为8%以下，送入焙烧窖中进行焙烧，焙烧温度控制在850〜880 V，焙烧25min后出窑，得到改性后的煤矸石烧结砖，进行产品的性能检测，符合普通烧结砖GB5101-2003优等品的要求。
[0021] 实施例2 :煤矸石的主要化学成分质量百分比为：C 7.3%, Al2O3 20.2 %,Si0262 . 85%, Fe2O3 5. 31%, CaO I. 02%, MgO O. 51%, TiO2 I. I %，K2O 和 Na2O 1.71%;粘土的化学成分质量百分比为：Si02 5 2 . 8%, Fe2O3 6.1%，Al2O3 38. 7%, TiO2 2.4%，其可塑性指数为22 ;稀土金属铈是稀土金属含量> 99. 9wt%的粉末状产品；将该原料煤矸石、粘土和稀土金属分别在105°C下烘干3小时，利用球磨机磨细至粒度彡76 μ m占95%以上，磨细后的煤矸石、粘土和镧按重量比为100 ： 10.94 ： O. 67的比例均匀混合，连续搅拌28分钟，得到均匀混合的粉料；然后按粉料重的7. 8%的比例加入水，在30°C下进行陈化80小时后送入双轴搅拌机中进行搅拌，在搅拌的过程中加入温度为38°C的水，并且控制含水率在16〜18%，最终搅拌至水分分布均匀，得到泥料，将制备好的泥料送入挤出压力为I. 9Mpa的螺旋挤泥机，则可制出符合规定尺寸和形状的砖坯，将所得砖坯在室温下下自然养护3天后，送入焙烧窖中进行焙烧，焙烧温度控制在860〜900°C，焙烧22min后出窑，得到改性后的煤矸石结烧砖，进行产品的性能检测，符合普通烧结砖GB5101-2003优等品的要求。
Claims (2)
1. 一种稀土金属改性煤矸石生产烧结砖的方法，其特征在于：其按以下步骤完成，1)将原料煤矸石、粘土和稀土金属分别在90°c〜110°C下烘干至水分质量百分含量小于3 %,时间为2〜4小时；2)、将干燥过的煤矸石以及粘土分别磨细至粒度< 80 μ m的占95 %以上，得到煤矸石粉料与粘土粉料；3)、将煤矸石和粘土粉料和稀土金属按重量比为100 ： 6〜25 ： O. I〜I. 8的比例配料混合，连续搅拌20〜30分钟，得到均匀混合的粉料；4)、将混合粉料再按比例加入水均匀混合，其中水的比例占粉料重量的5〜10%，然后在20〜40°C的温度下陈化2〜4天；5)、将陈化后的粉料在搅拌机中搅拌，在搅拌过程中加入温度为30-40°C的水，控制粉料含水率为15%〜20%，搅拌均匀，得到泥料；6)、将泥料加入螺旋挤泥机，螺旋挤泥机的挤出压力为I. 5〜2. 5MPa制得符合规定尺寸和形状的砖坯；7)、将砖坯在室温下自然养护3-5天，送入焙烧窖中焙烧，焙烧温度控制在800-900°C， 焙烧时间为20〜30min，得到成品烧结砖。
2.根据权利要求I所述的稀土金属改性煤矸石生产烧结砖的方法，其特征在于：所述煤矸石的主要化学成分质量百分比为Cl〜18%，Al20316〜36%，Si0251〜65%， Fe2032. 28 〜14. 63%,CaO O. 42 〜2. 32%,MgO O. 44 〜20. 41 %，TiO2O. 9 〜4%，K2O和 Na2OI. 45〜3. 9 %，总量100 %;所述粘土的主要化学成分质量百分比为Si0245〜53 %，Fe2O3I〜 15%,A120325〜40%,TiO2O. 8〜9%，总量100%;稀土金属是稀土金属含量彡99. 9wt%^ 粉末状产品。
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