CN107827438A - 煤矸石保温板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矸石保温板及其制备方法，本发明以煤矸石为主要原料，加入粉煤灰、黏土和膨胀珍珠岩，按以下配方烧制而成：煤矸石50%～70%，粉煤灰20%～40%，黏土10%～30%，或膨胀珍珠岩0.8～1.5倍。煤矸石粉、粉煤灰和黏土为质量百分比，三种原料质量总计100%；膨胀珍珠岩为体积比。制作方法：将原料研磨至要求的粒径，按配方要求进行配比，加入10%～20%的水，陈化24～96h后，掺入要求粒径的膨胀珍珠岩，搅拌均匀后使用真空挤砖机挤出成型，按焙烧曲线焙烧成板。本发明能大量利用工业废料、节约能源和资源，成本低，能耗小，制备出保温效果好、强度高的煤矸石保温板。

Description

煤矸石保温板及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体为一种保温效果好的烧结煤矸石板及其制备方法。
背景技术
煤矸石是矿业固体废物的一种，是在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物，是矿业固体废物的一种，包括洗煤厂的洗矸、煤炭生产中的手选矸、半煤巷和岩巷掘进中排出的煤和岩石以及和煤矸石一起堆放的煤系之外的白矸等的混合物。中国历年已积存煤矸石约1000Mt，并且每年仍继续排放约100Mt。煤矸石不仅影响土地资源的利用，占用大量的土地面积，另一方面还在影响着比堆放面积更大的土地资源，使得周围的耕地变得贫瘠，不能被利用。煤矸石露天堆放会产生大量扬尘，不仅降低矸石山周围的环境空气质量，影响矿区居民的身体健康，还常常影响周围的生态环境，污染水源，破坏环境。所以煤矸石的资源化利用显得尤为重要。
中国专利CN 106517988 A公开了一种煤矸石自保温复合砌块及其制备方法，包括承重块体，防护块体和夹设在承重块体和防护块体之间的拉结件和保温块体。
中国专利CN 101973756 A公开了煤矸石和建筑垃圾空心陶瓷保温板及其制备方法，以煤矸石和建筑垃圾为原料，按照煤矸石50～70%、建筑垃圾10～30%、页岩5～15%、尾矿渣5～10%配方配料。
另外，专利申请《烧结煤矸石保温砖及其制备方法》（申请号201710488768.1）公开了一种保温效果好的烧结煤矸石砖及其制备方法，以煤矸石粉、粉煤灰、膨胀珍珠岩、水为原料，按以下配方烧制而成：煤矸石粉50%～70%，粉煤灰30%～50%，膨胀珍珠岩110%～130%。
发明内容
本发明旨在提供一种煤矸石保温板及其制备方法，充分利用工业废料，减少污染，降低成本，减少粘土使用，制作出导热系数小于0.04 W/(m·K)，抗压强度大于0.5MPa的保温板。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种煤矸石保温板，以煤矸石粉、粉煤灰、黏土、膨胀珍珠岩、水为原料，按以下配方烧制而成：
煤矸石粉 50%～70%，
粉煤灰 20%～50%，
黏土 10%～30%；
膨胀珍珠岩 0.6～1.2倍；
其中，煤矸石粉、粉煤灰和黏土为质量百分比，三种原料质量总计100%。
膨胀珍珠岩为混料的倍数，即膨胀珍珠岩体积与煤矸石粉、粉煤灰和黏土混合料体积的比例。
上述煤矸石保温板的制备方法，包括如下步骤：
（1）、对煤矸石进行粗碎，破碎后的煤矸石粒径小于50mm；
（2）、对煤矸石颗粒进行二次破碎，二次破碎后进行球磨，使其达到40目以下；
（3）、将粉煤灰和黏土过60目筛，并按比例将原料进行混合；
（4）、将混料中加入10%～20%的水，充分搅拌，陈化24～96h；
（5）、将粒径为10～100目的膨胀珍珠岩按比例与混料充分混合，强力搅拌；
（6）、将二次搅拌后的混料送入高压真空挤砖机，按照尺寸要求挤压成型，成型压力15～30MPa，获得砖坯；
（7）、将砖坯进行干燥，干燥温度105～110℃，干燥至砖坯两次称量质量差小于3%；
（8）、将干燥后的砖坯入窑炉进行烧结，按焙烧曲线进行焙烧，烧结温度为950～1100℃，烧结时间1h～2h，然后炉内自然降温至常温。
其中，焙烧曲线如下：室温—（20℃/min：约10min）—>200℃—（保温30min:30min）—>200℃—（3℃/min:60h）—>500℃—（保温2h:2h）—>500℃—（2℃/min）—>焙烧温度1020～1080℃—（保温1h:1h）—>焙烧温度1020～1080℃（停机）。
另外，煤矸石保温板可根据需求制成实心或空心板。煤矸石保温砖之空心砖的孔洞率、孔型及孔洞排布、孔内绝热填充等根据实际要求而定，使用真空挤出机按要求挤出即可。
本发明在于产品创新，利用工业废料制作出质量优良、机械性能好的保温板，为煤矸石的资源化利用提供了新途径、新方法。
本发明具有如下优点：
1、本产品大量利用煤矸石、粉煤灰等工业废料为原料，二者使用量高达70%以上；
2、本产品内部呈微孔结构，其导热系数低于0.04W/(m·K)，具有良好的保温隔热效果，同时具有良好的隔音效果；
3、本产品原料粒径细，砖坯的塑性大，成型容易，同时坯体的致密性好，抗冻性和抗压强度高；
4、本产品在焙烧过程中有合理的升温曲线，减少烧制过程中的开裂，同时由于粒度小，可避免产生爆裂，提高保温板的成品率。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例进行详细说明。
实施例1
1、烧结煤矸石保温砖按以下配方烧制而成：
煤矸石 60%
粉煤灰 20%
黏土 20%；
膨胀珍珠岩 0.9倍；
煤矸石、粉煤灰、黏土为质量百分比，三种原料质量总计100%；
膨胀珍珠岩为体积百分比，即膨胀珍珠岩体积是煤矸石、粉煤灰和黏土混合料体积的0.9倍。
2、烧结煤矸石保温砖由以下具体步骤制成：
（1）、对煤矸石进行粗碎，破碎后的煤矸石粒径小于50mm；
（2）、对煤矸石颗粒进行二次破碎，二次破碎后进行球磨，使其达到40目以下，筛取40～80目；
（3）、将粉煤灰和黏土过60目筛，并按比例将原料进行混合；
（4）、将混料中加入15%的水，充分搅拌，陈化48h；
（5）、将粒径为60～80目的膨胀珍珠岩按比例与混料充分混合，强力搅拌；
（6）、将二次搅拌后的混料送入高压真空挤砖机，按照尺寸要求挤压成型，成型压力20MPa，获得砖坯；
（7）、将砖坯进行干燥，干燥温度105℃，干燥至砖坯两次称量质量差小于3%；
（8）、将干燥后的砖坯入窑炉进行烧结，按焙烧曲线进行焙烧，烧结温度为1020℃，烧结时间2h，然后炉内自然降温至常温。
其中，焙烧曲线如下：室温—（20℃/min：约10min）—>200℃—（保温30min:30min）—>200℃—（3℃/min:60h）—>500℃—（保温2h:2h）—>500℃—（2℃/min:4h20min）—>1020℃—（保温1h:1h）—>1020℃（停机）。
由以上配方和制备方法制得的烧结煤矸石保温砖，密度为159kg/m3，导热系数为0.038W/(m·K)，抗压强度为0.5MPa。
实施例2
1、烧结煤矸石保温砖按以下配方烧制而成：
煤矸石 50%
粉煤灰 20%
黏土 30%；
膨胀珍珠岩 1.2倍；
煤矸石、粉煤灰、黏土为质量百分比，三种原料质量总计100%；
膨胀珍珠岩为体积百分比，即膨胀珍珠岩体积是煤矸石、粉煤灰和黏土混合料体积的1.2倍。
2、烧结煤矸石保温砖由以下具体步骤制成：
（1）、对煤矸石进行粗碎，破碎后的煤矸石粒径小于50mm；
（2）、对煤矸石颗粒进行二次破碎，二次破碎后进行球磨，使其达到40目以下，筛取40～100目；
（3）、将粉煤灰和黏土过60目筛，并按比例将原料进行混合；
（4）、将混料中加入15%的水，充分搅拌，陈化72h；
（5）、将粒径为60～100目的膨胀珍珠岩按比例与混料充分混合，强力搅拌；
（6）、将二次搅拌后的混料送入高压真空挤砖机，按照尺寸要求挤压成型，成型压力20MPa，获得砖坯；
（7）、将砖坯进行干燥，干燥温度105℃，干燥至砖坯两次称量质量差小于3%；
（8）、将干燥后的砖坯入窑炉进行烧结，按焙烧曲线进行焙烧，烧结温度为1050℃，烧结时间2h，然后炉内自然降温至常温。
其中，焙烧曲线如下：室温—（20℃/min：约10min）—>200℃—（保温30min:30min）—>200℃—（3℃/min:60h）—>500℃—（保温2h:2h）—>500℃—（2℃/min:4h35min）—>1050℃—（保温1h:1h）—>1050℃（停机）。
由以上配方和制备方法制得的烧结煤矸石保温砖，密度为162kg/m3，导热系数为0.041W/(m·K)，抗压强度为0.6MPa。
实施例3
1、烧结煤矸石保温砖按以下配方烧制而成：
煤矸石 60%
粉煤灰 10%
黏土 30%；
膨胀珍珠岩 0.6倍；
煤矸石、粉煤灰、黏土为质量百分比，三种原料质量总计100%；
膨胀珍珠岩为体积百分比，即膨胀珍珠岩体积是煤矸石、粉煤灰和黏土混合料体积的0.6倍。
2、烧结煤矸石保温砖由以下具体步骤制成：
（1）对煤矸石进行粗碎，破碎后的煤矸石粒径小于50mm；
（2）对煤矸石颗粒进行二次破碎，二次破碎后进行球磨，使其达到40目以下，筛取60～100目；
（3）将粉煤灰和黏土过60目筛，并按比例将原料进行混合；
（4）将混料中加入20%的水，充分搅拌，陈化96h；
（5）将粒径为60～100目的膨胀珍珠岩按比例与混料充分混合，强力搅拌；
（6）将二次搅拌后的混料送入高压真空挤砖机，按照尺寸要求挤压成型，成型压力25MPa，获得砖坯；
（7）将砖坯进行干燥，干燥温度105℃，干燥至砖坯两次称量质量差小于3%；
（8）将干燥后的砖坯入窑炉进行烧结，按焙烧曲线进行焙烧，烧结温度为1080℃，烧结时间2h，然后炉内自然降温至常温。
其中，焙烧曲线如下：室温—（20℃/min：约10min）—>200℃—（保温30min:30min）—>200℃—（3℃/min:60h）—>500℃—（保温2h:2h）—>500℃—（2℃/min:4h50min）—>1080℃—（保温1h:1h）—>1080℃（停机）。
由以上配方和制备方法制得的烧结煤矸石保温砖，密度为153kg/m3，导热系数为0.039W/(m·K)，抗压强度为0.5MPa。
本实施例中，经烧结，膨胀珍珠岩部分转变成玻璃相，并在其所在位置留下封闭的孔洞，复合材料的强度有所下降，材料的导热系数有效降低，提高了保温性能。本发明能大量利用工业废料、节约能源和资源，成本低，能耗小，制备出保温效果好、强度高的煤矸石保温板。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明原理的前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种煤矸石保温板，其特征在于：以煤矸石粉、粉煤灰、黏土、膨胀珍珠岩、水为原料，按以下配方烧制而成：
煤矸石粉 50%～70%，
粉煤灰 20%～50%，
黏土 10%～30%；
膨胀珍珠岩 0.6～1.2倍；
所述煤矸石粉、粉煤灰和黏土为质量百分比，三种原料质量总计100%；
所述膨胀珍珠岩为混料的倍数，即膨胀珍珠岩体积与煤矸石粉、粉煤灰和黏土混合料体积的比例。
2.一种权利要求1所述的煤矸石保温板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、对煤矸石进行粗碎，破碎后的煤矸石粒径小于50mm；
（2）、对煤矸石颗粒进行二次破碎，二次破碎后进行球磨，使其达到40目以下；
（3）、将粉煤灰和黏土过60目筛，并按比例将原料进行混合；
（4）、将混料中加入10%～20%的水，充分搅拌，陈化24～96h；
（5）、将粒径为10～100目的膨胀珍珠岩按比例与混料充分混合，搅拌；
（6）、将二次搅拌后的混料送入高压真空挤砖机，按照尺寸要求挤压成型，成型压力15～30MPa，获得砖坯；
（7）、将砖坯进行干燥，干燥温度105～110℃，干燥至砖坯两次称量质量差小于3%；
（8）、将干燥后的砖坯入窑炉进行烧结，按焙烧曲线进行焙烧，烧结温度为950～1100℃，烧结时间1h～2h，然后炉内自然降温至常温；
其中，焙烧曲线如下：在室温下以20℃/min的升温速率升温至200℃，保温30min后，以3℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h后，以2℃/min的升温速率升温至1020～1080℃，保温1h后自然降温即可。
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