CN106673563A - 煤矸石免烧砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种煤矸石免烧砖。所述煤矸石免烧砖由以下质量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥12‑16份、煤矸石22‑25份、粉煤灰4‑7份、减水剂0.03‑0.05份、电石渣6‑9份、河沙5‑7份和水13‑16份。本申请以煤矸石、电石渣为原料，实现了资源的回收再利用。本发明的生产方法简单，生产成本低。制得的免烧砖抗冻性好、收缩率低、密度小、抗压强度高。

Description

煤矸石免烧砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种煤矸石免烧砖及其制备方法。
背景技术
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废弃物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。煤矸石大量堆存占据大量的土地，露天堆放还会造成造成粉尘飞扬，严重破坏周围生态环境，造成对空气、土壤、水系的污染和危害，且极易引发地质灾害。此外，煤矸石山经常发生自燃，不仅浪费资源，且产生大量烟尘和有害气体。自燃的煤矸石山在一定条件下还会发生爆燃，诱发矸石山崩塌与滑坡，直接危害附近的建筑设施和人身安全。
公开号为CN102765914A的发明专利申请公开了一种建筑垃圾免烧砖，由以下原料按重量份数制成：建筑垃圾破碎料30-57份、煤矸石颗粒25-50份、水泥8-15份、粉煤灰3-18份、羟硅密封固化剂0.01-0.025份以及水8-12份。通过利用建筑垃圾、废砖瓦、废瓷器等固体废弃物资源，将其筛分，去除杂物后进行粉碎处理，使建筑垃圾成为建筑材料，并制成不同规格的空心砌块。制得的免烧砖抗冻差，收缩率高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗冻性好、收缩率低的煤矸石免烧砖。
为实现以上目的，本发明的技术方案为：
煤矸石免烧砖，由以下质量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥12-16份、煤矸石22-25份、粉煤灰4-7份、减水剂0.03-0.05份、电石渣6-9份、河沙5-7份和水13-16份。
所述普通硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。具有强度高、水化热大，抗冻性好、干缩小，耐磨性较好、抗碳化性较好、耐腐蚀性差、不耐高温的特性。
所述煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废弃物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。
所述粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5-300μm。并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50％—80％，有很强的吸水性。
所述减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。
所述电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。
所述河沙是天然石在自然状态下，经水的作用力长时间反复冲撞、摩擦产生的，其成份较为复杂、表面有一定光滑性，杂质含量多的非金属矿石。河沙颗粒圆滑，比较洁净，来源广。
进一步，所述普通硅酸盐水泥为425R普通硅酸盐水泥。
进一步，所述煤矸石为粘土岩类煤矸石。
进一步，所述粉煤灰为II级粉煤灰。
所述II级粉煤灰为符合《GB/T 1596-2005用于水泥和混凝土中的粉煤灰》关于II级粉煤灰相关规定的粉煤灰。
进一步，所述减水剂由木质素磺酸盐和聚丙烯酸酯接枝共聚物按照2:3的质量比组成。
所述木质素磺酸盐又称磺化木质素，是亚硫酸盐法造纸木浆的副产品，可用作混凝土减水剂、耐火材料、陶瓷等。用石灰、氯化钙、碱式醋酸铅等沉淀剂，经过沉淀、分离、烘干等工艺而制得。本申请的木质素磺酸盐为木质素磺酸钠。
进一步，所述河沙的粒径为0.075-0.1mm。
所述粒径即当被测颗粒的某种物理特性或物理行为与某一直径的同质球体(或组合)最相近时，就把该球体的直径(或组合)作为被测颗粒的等效粒径(或粒度分布)。
本发明的目的还在于保护所述煤矸石免烧砖的制备方法，其具体步骤为：
A.预处理：将普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、减水剂、电石渣分别进行破碎和粉碎；
B.配料：将经过预处理的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、减水剂、煤矸石、未经过预处理的河沙和经过预处理的电石渣依次加入混料机中，然后加入水，搅拌；
C.成型：将步骤B所得混合物置于制砖机中挤压成型，得到砖坯；
D.养护：将砖坯进行蒸汽养护，即得所述煤矸石免烧砖。
进一步，步骤A所述破碎过程中普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、减水剂和电石渣的破碎比分别为1.8、2.1、1.5、2.5、3.2。
所述破碎比是衡量破碎机的破碎效果，是原料粒度与破碎后产品粒度之比。
进一步，步骤A所述粉碎是指将普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、减水剂和电石渣粉碎至粒径为1-1.5mm。
进一步，步骤B所述搅拌是指于350-450转/分钟的转速下搅拌13-16分钟。
进一步，步骤C所述压制过程的压力为34-37MPa。
进一步，步骤C所述砖坯的规格为240mm×115mm×53mm。
进一步，步骤D所述蒸汽养护的温度为31-35℃，压力为1.2-1.5MPa，时间为6-9小时。
本发明的有益效果在于：
本申请以煤矸石、电石渣为原料，实现了资源的回收再利用。本发明的生产方法简单，生产成本低。制得的免烧砖抗冻性好、收缩率低、密度小、抗压强度高。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。优选实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。
实施例1
煤矸石免烧砖，由以下原料制备而成：425R普通硅酸盐水泥16kg、粘土岩类煤矸石25kg、II级粉煤灰4kg、木质素磺酸钠0.02kg、聚丙烯酸酯接枝共聚物0.03kg、电石渣9kg、粒径为0.075-0.1mm的河沙7kg和水13kg。
所述煤矸石免烧砖的制备方法为：
A.预处理：将普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、电石渣分别进行破碎(425R普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物和电石渣的破碎比分别为1.8、2.1、1.5、2.5、2.5、3.2)和粉碎(至粒径为1-1.5mm)；
B.配料：将经过预处理的425R普通硅酸盐水泥、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、煤矸石、未经过预处理的河沙和经过预处理的电石渣依次加入混料机中，然后加入水，搅拌(于3500转/分钟的转速下搅拌16分钟)；
C.成型：将步骤B所得混合物置于制砖机中挤压(压力为34MPa)成型，得到砖坯(规格为240mm×115mm×53mm)；
D.养护：将砖坯进行蒸汽养护(温度为35℃，压力为1.2MPa，时间为6小时)，即得所述煤矸石免烧砖。
实施例2
煤矸石免烧砖，由以下原料制备而成：425R普通硅酸盐水泥12kg、粘土岩类煤矸石22kg、II级粉煤灰7kg、木质素磺酸钠0.012kg、聚丙烯酸酯接枝共聚物0.018kg、电石渣6kg、粒径为0.075-0.1mm的河沙5kg和水16kg。
所述煤矸石免烧砖的制备方法为：
A.预处理：将普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、电石渣分别进行破碎(425R普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物和电石渣的破碎比分别为1.8、2.1、1.5、2.5、2.5、3.2)和粉碎(至粒径为1-1.5mm)；
B.配料：将经过预处理的425R普通硅酸盐水泥、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、煤矸石、未经过预处理的河沙和经过预处理的电石渣依次加入混料机中，然后加入水，搅拌(于450转/分钟的转速下搅拌13分钟)；
C.成型：将步骤B所得混合物置于制砖机中挤压(压力为37MPa)成型，得到砖坯(规格为240mm×115mm×53mm)；
D.养护：将砖坯进行蒸汽养护(温度为31℃，压力为1.2MPa，时间为9小时)，即得所述煤矸石免烧砖。
实施例3
煤矸石免烧砖，由以下原料制备而成：425R普通硅酸盐水泥13kg、粘土岩类煤矸石24kg、II级粉煤灰5kg、木质素磺酸钠0.016kg、聚丙烯酸酯接枝共聚物0.024kg、电石渣8kg、粒径为0.075-0.1mm的河沙6kg和水15kg。
所述煤矸石免烧砖的制备方法为：
A.预处理：将普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、电石渣分别进行破碎(425R普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物和电石渣的破碎比分别为1.8、2.1、1.5、2.5、2.5、3.2)和粉碎(至粒径为1-1.5mm)；
B.配料：将经过预处理的425R普通硅酸盐水泥、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、煤矸石、未经过预处理的河沙和经过预处理的电石渣依次加入混料机中，然后加入水，搅拌(于400转/分钟的转速下搅拌15分钟)；
C.成型：将步骤B所得混合物置于制砖机中挤压(压力为35MPa)成型，得到砖坯(规格为240mm×115mm×53mm)；
D.养护：将砖坯进行蒸汽养护(温度为32℃，压力为1.3MPa，时间为7小时)，即得所述煤矸石免烧砖。
对比例1
煤矸石免烧砖，由以下原料制备而成：425R普通硅酸盐水泥10kg、粘土岩类煤矸石27kg、II级粉煤灰6kg、木质素磺酸钠0.02kg、聚丙烯酸酯接枝共聚物0.03kg、电石渣7kg、粒径为0.075-0.1mm的河沙5kg和水14kg。
所述煤矸石免烧砖的制备方法为：
A.预处理：将普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、电石渣分别进行破碎(425R普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物和电石渣的破碎比分别为1.8、2.1、1.5、2.5、2.5、3.2)和粉碎(至粒径为1-1.5mm)；
B.配料：将经过预处理的425R普通硅酸盐水泥、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、煤矸石、未经过预处理的河沙和经过预处理的电石渣依次加入混料机中，然后加入水，搅拌(于380转/分钟的转速下搅拌13分钟)；
C.成型：将步骤B所得混合物置于制砖机中挤压(压力为36MPa)成型，得到砖坯(规格为240mm×115mm×53mm)；
D.养护：将砖坯进行蒸汽养护(温度为33℃，压力为1.3MPa，时间为8小时)，即得所述煤矸石免烧砖。
对比例2
煤矸石免烧砖，由以下原料制备而成：425R普通硅酸盐水泥13kg、粘土岩类煤矸石24kg、II级粉煤灰6kg、木质素磺酸钠0.02kg、聚丙烯酸酯接枝共聚物0.02kg、电石渣6kg、粒径为0.075-0.1mm的河沙6kg和水16kg。
所述煤矸石免烧砖的制备方法为：
A.预处理：将普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、电石渣分别进行破碎(425R普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物和电石渣的破碎比分别为1.8、2.1、1.5、2.5、2.5、3.2)和粉碎(至粒径为1-1.5mm)；
B.配料：将经过预处理的425R普通硅酸盐水泥、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、煤矸石、未经过预处理的河沙和经过预处理的电石渣依次加入混料机中，然后加入水，搅拌(于440转/分钟的转速下搅拌16分钟)；
C.成型：将步骤B所得混合物置于制砖机中挤压(压力为36MPa)成型，得到砖坯(规格为240mm×115mm×53mm)；
D.养护：将砖坯进行蒸汽养护(温度为32℃，压力为1.2MPa，时间为6小时)，即得所述煤矸石免烧砖。
对比例3
煤矸石免烧砖，由以下原料制备而成：425R普通硅酸盐水泥15kg、粘土岩类煤矸石24kg、II级粉煤灰5kg、木质素磺酸钠0.02kg、聚丙烯酸酯接枝共聚物0.03kg、电石渣6kg、粒径为0.075-0.1mm的河沙7kg和水13kg。
所述煤矸石免烧砖的制备方法为：
A.预处理：将普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、电石渣分别进行破碎(425R普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物和电石渣的破碎比分别为1.8、2.1、1.5、2.5、2.5、3.2)和粉碎(至粒径为1-1.5mm)；
B.配料：将经过预处理的木质素磺酸钠、聚丙烯酸酯接枝共聚物、煤矸石、425R普通硅酸盐水泥、粉煤灰、未经过预处理的河沙和经过预处理的电石渣依次加入混料机中，然后加入水，搅拌(于370转/分钟的转速下搅拌14分钟)；
C.成型：将步骤B所得混合物置于制砖机中挤压(压力为37MPa)成型，得到砖坯(规格为240mm×115mm×53mm)；
D.养护：将砖坯进行蒸汽养护(温度为34℃，压力为1.4MPa，时间为6-9小时)，即得所述煤矸石免烧砖。
煤矸石免烧砖性能检测
对实施例1-3及对比例1-3制得的煤矸石免烧砖进行抗压强度、密度、吸水率、干燥收缩值、抗冻性和碳化系数方面的测试。
其中，抗压强度的测试方法为：取5个样品，切断(断开的半截砖长度不小于100mm)。将断开的半截砖置于室温条件下的水中浸泡15min后取出，并以断口相反的方向叠放，两者之间用厚度不超过5mm的水泥净浆粘结。水泥净浆采用强度等级为32.5MPa的普通硅酸盐水泥调制(稠度适宜)。上下两面用厚度不超过3mm的同种水泥净浆抹平。制成的试件上下两面须互相平行，并垂直于侧面。测量每个试件连接面的长(L)、宽(B)(精确至1mm)。分别将10块试件平放在加压板的中央，垂直于受压面加荷。加荷速度为(5±0.5)kN/s，直至试件破坏为止，分别记录最大破坏载荷F(单位为N)。抗压强度(精确到0.1MPa)的计算公式为：F/(L×B)。取10个试件的平均值为最终结果。结果如表1所示；
密度按照《GB/T 2542-2012砌墙砖试验方法》进行测试，试样数量为5个，结果如表1所示；
吸水率按照《GB/T 2542-2012砌墙砖试验方法》进行测试，试样数量为5个，结果如表1所示；
干燥收缩值按照《GB/T 2542-2012砌墙砖试验方法》进行测试，试样数量为3个，结果如表1所示。
抗冻性按照《GB/T 2542-2012砌墙砖试验方法》进行测试，试样数量为5个，结果如表1所示；
碳化系数按照《GB/T 4111-2013混凝土砌块和砖试验方法》进行测试，试样数量为5个，结果如表1所示。
表1煤矸石免烧砖性能测试结果
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.煤矸石免烧砖，其特征在于，由以下质量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥12-16份、煤矸石22-25份、粉煤灰4-7份、减水剂0.03-0.05份、电石渣6-9份、河沙5-7份和水13-16份。
2.根据权利要求1所述的煤矸石免烧砖，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥为425R普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的煤矸石免烧砖，其特征在于，所述煤矸石为粘土岩类煤矸石。
4.根据权利要求1所述的煤矸石免烧砖，其特征在于，所述粉煤灰为II级粉煤灰。
5.根据权利要求1所述的煤矸石免烧砖，其特征在于，所述减水剂由木质素磺酸盐和聚丙烯酸酯接枝共聚物按照2:3的质量比组成。
6.根据权利要求1所述的煤矸石免烧砖，其特征在于，所述河沙的粒径为0.075-0.1mm。
7.权利要求1所述的煤矸石免烧砖的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
A.预处理：将普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、减水剂、电石渣分别进行破碎和粉碎；
B.配料：将经过预处理的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、减水剂、煤矸石、未经过预处理的河沙和经过预处理的电石渣依次加入混料机中，然后加入水，搅拌；
C.成型：将步骤B所得混合物置于制砖机中挤压成型，得到砖坯；
D.养护：将砖坯进行蒸汽养护，即得所述煤矸石免烧砖。
8.根据权力要去7所述的煤矸石免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤A所述破碎过程中普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰、减水剂和电石渣的破碎比分别为1.8、2.1、1.5、2.5、3.2。
9.根据权力要去7所述的煤矸石免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤C所述压制过程的压力为34-37MPa。
10.根据权力要去7所述的煤矸石免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤D所述蒸汽养护的温度为31-35℃，压力为1.2-1.5MPa，时间为6-9小时。
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