CN105732086A - 一种全水洗煤矸石自保温砌块及其制备方法 - Google Patents

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沈明道
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Abstract

本发明公开了一种全水洗煤矸石自保温砌块及其制备方法，其特征在于所述的全水洗煤矸石自保温砌块，按质量比由水 10～15%；水洗煤矸石80～88%；成孔剂 2～5%制成；所述的制备方法包括粉碎、加水拌匀、常温陈化、挤压、切条、低温干燥、高温烧结等步骤。本发明所用原料来源方便，可有效降低自保温砌块的烧制耗能，降低生产成本，加大了矿物废料的利用率，且对环境友好；砌块强度等级高，密度等级、砌块吸水率、传热系数低，可达到国家建筑节能设计标准关于冬冷夏热地区公共建筑节能65%要求墙体传热系数小于1 W(m2·k).的要求，工艺简单，生产成本低，易于推广应用。

Description

一种全水洗煤矸石自保温砌块及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种砌块及其制备方法，更确切地说涉及一种适用于建筑工程的一种全水洗煤矸石自保温砌块及其制备方法。
背景技术
煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中产生的固体废弃物，是目前排放量最大的工业固体废弃物之一。每年的排放量相当于当年煤炭产量的10％左右，目前已累计堆存45亿多吨，占地约1．2万公顷，是目前我国排放量最大的工业固体废弃物之一。煤矸石长期堆存，占用大量土地，同时造成自燃，污染大气和地下水质，以及土壤污染等问题。
现有利用煤矸石制备自保温砌块技术，基本都需要再加入相当比例的页岩和煤粉，才能达到相关国家标准要求；由此产生很多新的环境问题，因此研究全煤矸石自保温砌块的制备技术意义重大。
水洗煤矸石为洗煤厂洗选生产过程中排出的洗矸石，较其他煤炭开采过程中产生的煤矸石具有莫式硬度低，易于破碎；颗粒大小均匀，粒径小；风化时间较长；物理化学性质相对稳定等特点，是制造烧结材料的理想原料。由于自身热量高，性能组分稳定，在经过处理后可以成为全水洗煤矸石自保温砌块的原料。
发明内容
本发明的第一目的在于克服现有技术的不足提供一种全水洗煤矸石自保温砌块，有效降低自保温砌块的烧制耗能且降低生产成本，强度高，密度小；传热系数低。
本发明的第二目的在于提供全水洗煤矸石自保温砌块的制备方法，工艺简单。
一种全水洗煤矸石自保温砌块，其特征在于：按质量比由如下物质制成：
水10～12%；水洗煤矸石83～88%；成孔剂2～5%。
所述的水洗煤矸石莫氏硬度在4～5之间；颗粒大小均匀，粒径3～50mm；灰份含量70-80%，发热量260—300kcal/kg。
所述的成孔剂为稻草、麦壳、锯末、秸秆粉等有机物的任意一种，可单独加入，也可任意比例地混合加入。
上述的全水洗煤矸石自保温砌块的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1、将水洗煤矸石进行破碎至粒径小于1mm，将成孔剂粉碎至粒径小于2mm，将两者按质量比混合加水搅拌均匀，含水率控制在9～11%之间，在常温下共同封闭陈化，陈化时间不少于72小时，一般3～15天；
2、陈化后的混合料经过双极真空硬塑挤出机挤压成型，真空度小于或等于-0.092MPa，挤出压强3.5～4.5MPa，切条成坯体；
3、低温45C0～110C0干燥，干燥后坯体含水≤3%，在1050C0～1150C0烧结成型。
本发明所述的“自保温”是指仅靠砌块自身的材质、结构、形状就能使墙体热工性能等物理性能指标符合相应标准。
本发明所述的全水洗煤矸石自保温砌块是指砌块材料的性质是100%水洗煤矸石，不含其他材料。
上述技术方案可知，本发明具有以下有益效果：
1、作为原料的水洗煤矸石具有以下特点：
a.莫式硬度低，易于破碎。水洗煤矸石在矿层中主要夹在煤层中间，属于炭质页岩。相对于煤矿掘进过程中的巷道矸石，其莫氏硬度较低，一般为4，并且其颗粒较小，易于破碎陈化。
b.颗粒大小均匀，粒径均小于50mm，一般在1～50mm范围。粒径小于50mm的煤矸石大多存在于煤层之中，属于炭质页岩，其矿物成分和含量相对稳定，有利于成型、干燥和焙烧。
临选厂为集中式选煤厂，各生产矿生产的原煤出井时经过干选将大块矸石进行风选分离，在运输到选煤厂时在经手选逃出大块状矸石，经过多次筛选的原煤在进入旋流器之前料粒度已经控制在50mm以下，这种集中各矿原煤洗选方式使临选水洗煤矸石各种矿物成分均衡，为制备砌块原料所需的塑性、强度、烧结温度提供了先决条件。
c.风化时间较长。煤矸石是热的不良导体，在温度的变化下，表层与内部受热不均，产生膨胀与收缩，长期作用结果使岩石发生崩解破碎。在气温的日变化和年变化都较突出的地区，煤矸石中的水分不断冻融交替，冰冻时体积膨胀，好像一把把楔子插入岩石体内直到把岩石劈开、崩碎。以上两种作用属物理风化作用。风化作用较长的煤矸石内部疏解，提高了破碎效率和塑性指数。
d.物理化学性质相对稳定。临选厂的水洗煤矸石灰份在70-80%，并且发热量稳定在260—300kcal/kg。经过水洗的矸石杂质含量较低。稳定的发热量掺配少量的高热值原料后，进入隧道窑后便能稳定均匀自燃，从而使窑炉温度保持稳定，进而保证烧结质量。
e.可增大陈化效果。陈化是将破碎后的原料加水湿润，使其进一步疏解，从而提高原料成型性能，改善其干燥性能，提高产品质量。
2、本发明采用了全水洗煤矸石作为原料可有效降低自保温砌块的烧制耗能，且降低生产成本。
3、本发明采用了全水洗煤矸石作为原料，不再添加页岩等辅助原料，降低成本的同时，加大了矿物废料的利用率，且对环境友好。
4、本发明所生产出来的自保温砌块，经国家授权建材检验机构检测判定：砌块强度等级高，密度低于800kg/m3、等级低，砌块吸水率低，传热系数低，能够达到国家建筑节能设计标准关于冬冷夏热地区公共建筑节能65%要求墙体传热系数小于1W(m2·k).的要求，工艺简单，生产成本低，易于推广应用。
具体实施方式
实施例1
所述自保温砌块按重量份计，由以下组分制成：水：10份；水洗煤矸石：87份；成孔剂：3份；所述成孔剂为秸秆。
制备方法：
1、将全水洗煤矸石进行破碎至粒径小于1mm，将成孔剂粉碎至粒径小于2mm，将两者按质量比混合均匀，加水共同封闭陈化，常温陈化时间72小时；
2、混合料经过双极真空硬塑挤出机挤压成型，真空度-0.093兆帕，挤出压强3.5～4.5MPa，切割成坯条；
3、经低温45C0～100C0干燥，坯体含水控制在3%以内,在1050C0～1150C0烧结成型。
所生产的自保温砌块外观尺寸：240mm×190mm×240mm；砌块导热系数K值为0.97W(m2·k).；砌块孔洞率50%；砌块强度MU5.1MPa；砌块密度783kg/m3；砌块吸水率9.1%。
实施例2
所述自保温砌块按重量份计，由以下组分制成：水：10份；水洗煤矸石：85份；成孔剂：5份；所述成孔剂为锯末。
制备方法：
1、将全水洗煤矸石进行破碎至粒径小于1.5mm，将成孔剂粉碎至粒径小于2mm，将两者按质量比混合加水搅拌均匀，含水率控制在9～11%之间，共同封闭陈化，在常温下陈化时间4天；
2、陈化后的混合料经过双极真空硬塑挤出机，挤压成型，真空度-0.095MPa，挤出压强在4.0MPa，切割成坯条；
3、经低温45C0～100C0干燥，坯体含水控制在3%以内,在1050C0～1150C0烧结成型。
所生产的自保温砌块外观尺寸：240mm×190mm×240mm；砌块导热系数K值0.89W(m2·k).；砌块孔洞率51%；砌块强度等级MU5.01MPa；砌块密度735kg/m3；砌块吸水率9.37%。
实施例3
所述自保温砌块按重量份计，由以下组分制成：水：11份；水洗煤矸石：86份；成孔剂：3份；所述成孔剂为麦壳。
制备方法：
1、将全水洗煤矸石进行破碎至粒径小于2mm，将成孔剂粉碎至粒径小于1mm，将两者按质量比混合加水搅拌均匀，含水率控制在9～11%之间，共同封闭陈化，在常温下陈化时间4天；
2、陈化后的混合料经过双极真空硬塑挤出机，挤压成型，真空度-0.098MPa，挤出压强在3.5MPa，切条；
3、经低温41C0～90C0干燥，坯体含水控制在3%以内,在1050C0～1150C0烧结成型。
所生产的自保温砌块外观尺寸：240mm×190mm×240mm；砌块导热系数K值小于0.96W(m2·k).；砌块孔洞率51%；砌块强度等级MU5.09MPa；砌块密度769kg/m3；砌块吸水率9.25%。

Claims (4)

1.一种全水洗煤矸石自保温砌块，其特征在于：按质量比由如下物质制成：
水10～15%；水洗煤矸石80～88%；成孔剂2～5%。
2.如权利要求1所述的全水洗煤矸石自保温砌块，其特征在于：所述的水洗煤矸石莫氏硬度在4～5之间，颗粒大小均匀，粒径3～50mm，灰份含量70-80%，发热量260—300kcal/kg。
3.如权利要求1所述的全水洗煤矸石自保温砌块，其特征在于：所述的成孔剂为稻草、麦壳、锯末、秸秆粉的任意一种，可单独加入，也可任意比例地混合加入。
4.如权利要求1所述的全水洗煤矸石自保温砌块的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将水洗煤矸石进行破碎至粒径小于1mm，将成孔剂粉碎至粒径小于2mm，将两者按质量比混合加水搅拌均匀，含水率控制在9～11%之间，在常温下共同封闭陈化，陈化时间不少于72小时，一般3～15天；
（2）陈化后的混合料经过双极真空硬塑挤出机挤压成型，真空度小于或等于-0.092MPa，挤出压强3.5～4.5MPa，切条成坯体；
（3）低温45C0～110C0干燥，干燥后坯体含水≤3%，在1050C0～1150C0烧结成型。
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