CN108117376B - 一种烧结多孔砖的制备方法 - Google Patents

一种烧结多孔砖的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种烧结多孔砖的制备方法。它涉及一种制备方法。本发明的目的是为了解决现有油田钻井产生的废弃物量大且处理成本高，难以实现有效回收再利用的问题。本发明包括三个步骤，步骤一：原料制备过程：该步骤包括称重、破碎、破碎、混料和陈化，步骤二：成型及切坯过程：该步骤包括陈化处理后的混合料经过搅拌后进入挤砖机挤出成型，挤出压力小于或等于3.0Mpa，挤出泥条依次经过切条、切坯、分坯以及编组系统后形成砖坯进入窑车，确保窑车上砖坯的含水率在0％～18％之间；步骤三：干燥与焙烧过程：码好砖坯的窑车引至隧道窑，液压顶车机顶入隧道窑，依次经过干燥、升温、焙烧和降温处理；本发明用于制备烧结多孔砖。

Description

一种烧结多孔砖的制备方法
技术领域
本发明涉及一种制备方法，具体涉及一种烧结多孔砖的制备方法。
背景技术
烧结多孔砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰、淤泥及其它固体废弃物等为主要原料，经焙烧而成，主要用于建筑物承重部位。普通烧结砖有自重大、体积小、生产能耗高、施工效率低等缺点，用烧结多孔砖和烧结空心砖代替烧结普通砖，可使建筑物自重减轻30％左右，节约粘土20％～30％，节省燃料10％～20％，墙体施工功效提高40％，并改善砖的隔热隔声性能。通常在相同的热工性能要求下，用空心砖砌筑的墙体厚度比用实心砖砌筑的墙体减薄半砖左右，所以推广使用多孔砖和空心砖是加快我国墙体材料改革，促进墙体材料工业技术进步的重要措施之一。烧结多孔砖和烧结空心砖的生产工艺与普通烧结砖相同，但由于坯体有孔洞，增加了成型的难度，因而对原料的可塑性要求很高。钻井废弃物主要是由粘土、钻屑、加重材料、化学添加剂、无机盐、油组成的多相稳定悬浮液，钻井废弃物的量大且处理成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种烧结多孔砖的制备方法，以解决现有油田钻井产生的废弃物量大且处理成本高，难以实现有效回收再利用的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：该制备方法包括以下步骤：
步骤一：原料制备过程：
称重：按质量份数称量泥浆6～8份、煤矸石2～3份以及粉煤灰1～2份；
破碎：称量后的泥浆和煤矸石混合并进行一次破碎处理，一次破碎后进行二次细破碎处理；
细筛：二次细破碎后的颗粒混合物经孔径为2.0mm的滚筒筛进行过筛；
混料：将称量后的粉煤灰加入筛下料内，再加水进行搅拌形成泥料，确保泥料的含水率在18％～25％之间；
陈化：进入陈化库进行陈化处理，陈化处理时间至少为24小时；
步骤二：成型及切坯过程：
陈化处理后的混合料经过搅拌后进入挤砖机挤出成型，挤出压力小于或等于3.0Mpa，挤出泥条依次经过切条、切坯、分坯以及编组系统后形成砖坯进入窑车，确保窑车上砖坯的含水率在0％～18％之间，挤砖机产生的废坯料进行回收处理；
步骤三：干燥与焙烧过程：
码好砖坯的窑车引至隧道窑，液压顶车机顶入隧道窑，依次经过干燥、升温、焙烧和降温处理；
干燥：干燥温度在40～50℃，干燥时间为50～60min；
升温：将砖坯所处的环境温度进行梯度式升温,每次升温幅度为80～100℃，直至达到预定的焙烧温度；
焙烧：确保焙烧温度在900～1000℃之间，焙烧时间为50～60min；
降温：将经过焙烧处理的砖坯进行降温，将砖坯所处的环境温度进行梯度式降温,每次降温幅度为100～150℃，当温度降低到70～80℃时，即形成成品烧结多孔砖。
本发明包含的有益效果是：
一、本发明操作步骤科学合理，制备过程安全可靠。通过本发明能够有效利用油田钻井废弃物制备多孔烧结砖，既解决了油田钻井废弃物量大且难以有效处理的难题，还提供了一种制备多孔烧结砖的方法，制备出多孔烧结砖的性能优质，符合对多孔烧结砖的各项要求。
二、本发明使油田钻井废弃物得以回收再利用，有效降低油田钻井废弃物的处理成本，使其创造更大的价值。此外，还有效解决了多孔烧结砖的原料问题，有利于降低多孔烧结砖的制造成本。本发明适于推广使用。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式中的制备方法包括以下步骤：
步骤一：原料制备过程：
按质量份数称量泥浆6～8份、煤矸石2～3份以及粉煤灰1～2份，将称量后的泥浆和煤矸石混合后进行一次破碎处理，一次破碎处理的时间为1～2min，一次破碎后进行二次细破碎处理，二次破碎处理的时间为1～2min，
细筛：二次细破碎后的颗粒混合物经孔径为2.0mm的滚筒筛进行过筛；
混料：筛下料内加入称量后的粉煤灰后再加水进行搅拌形成泥料，确保泥料的含水率在18％～25％之间；
陈化：进入陈化库进行陈化处理，陈化处理时间至少为24小时；
步骤二：成型及切坯过程：
陈化处理后的混合料经过搅拌后进入挤砖机挤出成型，挤出压力小于或等于3.0Mpa，挤出泥条依次经过切条、切坯、分坯以及编组系统后形成砖坯进入窑车，确保窑车上砖坯的含水率在0％～18％之间，挤砖机产生的废坯料进行回收处理；
步骤三：干燥与焙烧过程：
码好砖坯的窑车引至隧道窑，液压顶车机顶入隧道窑，依次经过干燥、升温、焙烧和降温处理；
干燥：干燥温度在40～50℃，干燥时间为50～60min；
升温：将砖坯所处的环境温度升温，升温速度80～100℃/每车长距离；
焙烧：将砖坯所处的环境温度继续升温，确保焙烧温度在900～1000℃之间，焙烧时间为50～60min；
降温：将经过焙烧处理的砖坯进行降温，降温速度100～150℃/每车长距离，当温度降低到70～80℃时，即形成成品烧结多孔砖；
本步骤中梯度式升温过程为将砖坯所处的环境温度进行梯度式升温,码砖车每次行进一个车长的距离，温度上升80～100℃；梯度式降温过程为将砖坯所处的环境温度进行梯度式降温,码砖车每次行进一个车长的距离，温度下降100～150℃；码砖车为现有设备，其长度为两米。
步骤四：成品检验与堆放步骤，经过干燥与焙烧过程形成的成品砖由窑车运转系统送至卸车位，由自动卸垛机将成品从窑车上卸下，按制品外观质量分等码放到成品堆场，空窑车经清扫、保养后通过回车线送至码坯位置，等待进入下一个循环过程。
本实施方式的干燥步骤的热源自焙烧窑余热，通过调节系统通风温度及风量大小，确保砖坯干燥质量，焙烧窑焙烧采用内燃烧砖工艺，热源来自砖坯内燃料。
本实施方式的步骤一中筛下料内加入称量后的粉煤灰后再加水通过搅拌机进行搅拌形成泥料，搅拌时间为1～2min；泥料进入陈化库之前通过搅拌机进行搅拌，搅拌时间为1～2min。
本实施方式中挤砖机产生的废坯料返回步骤一中的混料步骤重新进行搅拌混合处理，废坯料的含水率控制在0％～15％之间。
本实施方式的步骤三中干燥步骤的热源自焙烧窑余热，通过调节系统通风温度及风量大小，确保砖坯干燥质量。系统通风温度及风量调节过程与现有烧窑过程中的调温和调风过程同理
本实施方式中涉及的各种设备均为现有产品，市场购买可得。
本实施方式中的泥浆为钻井泥浆或油污泥浆，当泥浆为油污泥浆时，该制备方法还包括脱油处理步骤，脱油处理步骤设置在步骤一之前，油污泥浆运到砖厂后依次经过水浸步骤和蒸发步骤，将油带走，当泥浆含油量小于0.1％时就满足烧砖要求，再进行步骤一的操作。水浸步骤和蒸发步骤为现有技术，其他能够实现泥浆去油的方法均可。
当泥浆为钻井泥浆时，钻井泥浆取自油田钻井废弃物，钻井废弃物的处理采用集中处理的方式，根据油田每年钻井计划，分区域在钻井作业一定范围内建立小型可移动式的集中处理站，这样可以方便钻井单位废弃物运输节省大量费用；集中处理站负责区域内废弃泥浆收集储存，对废弃泥浆通过工艺设备进行固液分离，分离出的固相部分运至生产厂区经过理化处理后用于生产烧结砖，液相部分通过水处理装置处理后达到相应需求的国家标准要求。
本发明对钻井泥浆成分要求如下表一：
表一钻井泥浆化学成分(％)
Figure BDA0001531906670000041
本发明中步骤一的原料按照质量份数称取泥浆：粉煤灰：煤矸石的比例，具体操作按照发热量原则来控制，由煤矸石、粉煤灰内燃提供热量，泥浆没有发热量。从化学成分看，三种原料掺混后，化学成分在制砖原料的要求范围之内即可，具体要求如下表二：
表二原料混合料塑性指数
Figure BDA0001531906670000042
本发明中工艺技术方案和设备选择原则为：
采用多级破碎工艺，保证原料的颗粒细度和级配，增加掺混设备，充分混练是最重要的，此工艺过程可增强混合料的可塑性，陈化时间约为24小时，不但有利于水份的均匀化，也有利于提高物料的成型性能，防止坯体干燥收缩不均和灰爆裂现象出现，能使制品表面光滑。
选择全硬塑成型工艺，采用高挤出压力和高真空度的硬塑挤砖机，以确保产量、质量。适合一次码烧技术，不需晾坯，对原料适应面宽。
具体实施方式二：本实施方式包括以下步骤：
步骤一：由装载机把堆场中的进行计量，将质量份数为7份的钻井泥浆和2份的煤矸石分别送入料斗，再由胶带输送机送至锤式破碎机，破碎后经胶带输送机送至二级破碎机进行细破，破碎后，经孔径为2.0mm的滚筒筛过筛，筛下料由密封胶带输送机送入强力搅拌机加水,再加1份粉煤灰进行搅拌，含水率控制在18～25％，筛上料再返回细式粉碎机粉碎；粉煤灰计量后直接送入强力搅拌机，经强力搅拌机加水搅拌后的原料进入陈化库陈化24个小时，陈化后的原料颗粒表面和内部性能更加均匀，更趋一致，可提高物料塑性及成型性能并对整条线正常稳定生产起较大作用。出料采用液压多斗机取料。
步骤二：陈化后的混合料经强力搅拌挤出机处理，以保证泥料的均匀，改善原料性能，然后进真空硬塑挤砖机主机挤出成型，挤出泥条经过自动化切条、切坯、分坯、编组系统后由机器手码坯机码至窑车。废坯头由回坯皮带送回搅拌挤出机再次使用，砖坯成型水份为18％以下。
步骤三：干燥与焙烧
码好砖坯的窑车由重车牵引机引至隧道窑，液压顶车机顶入隧道窑，经干燥、升温、焙烧、降温，烧好后的成品砖从焙烧窑出口端由牵引机牵出进入卸车端摆渡车。干燥窑热源来自焙烧窑余热，通过调节系统通风温度及风量大小，确保砖坯干燥质量。焙烧窑焙烧采用内燃烧砖工艺，热源来自砖坯内燃料。其他未提及的内容与具体实施方式一相同。
步骤四：成品检验与堆放
焙烧后的产品由窑车运转系统送至卸车位，由自动卸垛机将成品从窑车上卸下，按制品外观质量分等码放到成品堆场。空窑车经清扫、保养后通过回车线送至码坯位置，进入下一个循环。
本实施方式中未提及的内容与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式中当制备原料为钻井泥浆时，各步骤具体要求如下几点
第一点：原料配比的原则为钻井泥浆的质量份数与添加物份数相比为7:3，添加物份数指的是煤矸石的质量份数与粉煤灰的质量份数之和，煤矸石和粉煤灰的比例按混合料的发热量来实施调整添加。钻井泥浆的各个成分如下表三：
表三钻井泥浆的化学成分
Figure BDA0001531906670000051
第二点：原料制备：强力搅拌机搅拌后泥料，含水率为18％-25％，泥料的最大粒度＜2.0mm。
第三点：成型性能指标：泥条成型水份≥15％，最大挤出压力为3.0Mpa。
第四点：隧道窑的长度为210m～230m，分四段，烘干、升温、焙烧、降温，烘干段温度40～50℃，码砖车每50min前进一车距离，升温80℃～100℃，焙烧温度950℃，根据Al2O3含量确定，Al2O3含量越高，焙烧温度越高，当含量为11.51％时，焙烧温度950℃，焙烧50分钟后，码砖车前进一车距离，降温速度100℃～150℃/每车长距离，出窑温度控制在70℃～80℃。本实施方式中未提及的内容与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：当泥浆为油污泥浆时，具体制备多孔烧结砖的过程如下：
步骤一：原料制备过程：
脱油：处理后的油污泥浆运到砖厂后依次经过水浸步骤和蒸发步骤，将油带走，当泥浆的含油量小于0.1％时，准备进入下一步称量环节。
称量：按质量份数称量泥浆6～8份、煤矸石2～3份以及粉煤灰1～2份，将称量后的泥浆和煤矸石混合后利用破碎机进行一次破碎处理，一次破碎处理的时间为1～2min，一次破碎后利用破碎机进行二次细破碎处理，二次破碎处理的时间为1～2min，
细筛：二次细破碎后的颗粒混合物经孔径为1.5～2.5mm的滚筒筛进行过筛；
混料：筛下料内加入称量后的粉煤灰后再加水进行搅拌形成泥料，确保泥料的含水率在18％～25％之间；
陈化：进入陈化库进行陈化处理，陈化处理时间至少为24小时；
步骤二：成型及切坯过程：
陈化处理后的混合料经过搅拌后进入挤砖机挤出成型，挤出压力小于或等于3.0Mpa，挤出泥条依次经过切条、切坯、分坯以及编组系统后形成砖坯进入窑车，确保窑车上砖坯的含水率在0％～18％之间，挤砖机产生的废坯料进行回收处理；
步骤三：干燥与焙烧过程：
码好砖坯的窑车引至隧道窑，液压顶车机顶入隧道窑，依次经过干燥、升温、焙烧和降温处理；
干燥：干燥温度在40～50℃，干燥时间为50～60min；
升温：将砖坯所处的环境温度升温80～100℃；
焙烧：将砖坯所处的环境温度继续升温，确保焙烧温度在900～1000℃之间，焙烧时间为50～60min；
降温：将经过焙烧处理的砖坯进行降温，当温度降低到70～80℃时，即形成成品烧结多孔砖；
步骤四：成品检验与堆放步骤，经过干燥与焙烧过程形成的成品砖由窑车运转系统送至卸车位，由自动卸垛机将成品从窑车上卸下，按制品外观质量分等码放到成品堆场，空窑车经清扫、保养后通过回车线送至码坯位置，等待进入下一个循环过程。
本实施方式中对制备原料的要求与具体实施方式三中的第一点相同，本实施方式中烧结多孔砖过程中的未提及其他步骤与现有技术相同，本实施方式中未提及的内容与具体实施方式一相同。

Claims (5)

1.一种烧结多孔砖的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
步骤一：原料制备过程：
称重：原料配比的原则为钻井泥浆的质量份数与添加物份数相比为7:3，添加物份数指的是煤矸石的质量份数与粉煤灰的质量份数之和，煤矸石和粉煤灰的比例按混合料 的发热量来实施调整添加；
破碎：将称量后的泥浆和煤矸石混合并进行一次破碎处理，一次破碎后进行二次细破碎处理；
细筛：二次细破碎后的颗粒混合物经孔径为2.0mm的滚筒筛进行过筛，形成筛下料；
混料：将称量后的粉煤灰加入筛下料内，再加水进行强力搅拌机搅拌形成泥料，确保泥料的含水率 在18％～25％之间，泥料的最大粒度 ＜2.0mm；
陈化：进入陈化库进行陈化处理，陈化处理时间至少为24小时；采用多级破碎工艺，保证原料的颗粒细度和级配，增加掺混设备，充分混练，增强混合料的可塑性，陈化时间为24小时，不但有利于水份的均匀化，也有利于提高物料的成型性能，防止坯体干燥收缩不均和灰爆裂现象出现，能使制品表面光滑；
步骤二：成型及切坯过程：
陈化处理后的混合料经过搅拌后进入挤砖机挤出成型，成型性能指标：泥条成型水份≥15％，最大挤出压力为3.0MPa； 挤出泥条依次经过切条、切坯、分坯以及编组系统后形成砖坯进入窑车，确保窑车上砖坯的 含水率在0％～18％之间，挤砖机产生的废坯料进行回收处理；
步骤三：干燥与焙烧过程：
码好砖坯的窑车引至隧道窑，隧道窑的长度为210m～230m，分四段，烘干段、升温段、焙烧段、降温段; 液压顶车机顶入隧道窑，依次经过干燥、升温、焙烧和降温处理；
干燥：干燥温度在40～50℃，码砖车每50min前进一车距离；
升温：将砖坯所处的环境温度进行梯度式升温，每次升温幅度为80～100℃，直至达到预定的焙烧温度；
焙烧：焙烧温度950℃，根据Al2O3含量确定，Al2O3含量越高，焙烧温度越高，当含量为11.51％时，焙烧温度950℃，焙烧50分钟后， 码砖车前进一车距离；
降温：将经过焙烧处理的砖坯进行降温，将砖坯所处的环境温度进行梯度式降温，降温速度100℃～150℃/每车长距离，出窑温度控制在70℃～80℃，即形成成品烧结多孔砖。
2.根据权利要求1所述的一种烧结多孔砖的制备方法，其特征在于，在步骤一中筛下料内加入称量后的粉煤灰后，再加水通过搅拌机进行搅拌形成泥料，搅拌时间为1～2min；泥料进入陈化库之前通过搅拌机进行搅拌，搅拌时间为1～2min。
3.根据权利要求2所述的一种烧结多孔砖的制备方法，其特征在于，挤砖机产生的废坯料返回步骤一中的混料步骤重新进行搅拌混合处理，废坯料的含水率控制在0％～15％之间。
4.根据权利要求1所述的一种烧结多孔砖的制备方法，其特征在于，步骤三中干燥步骤的热源来自焙烧窑余热，通过调节系统通风温度及风量大小，确保砖坯干燥质量。
5.根据权利要求1所述的一种烧结多孔砖的制备方法，其特征在于，该制备方法还包括步骤四，步骤四为成品检验与堆放步骤，经过干燥与焙烧过程形成的成品砖由窑车运转系统送至卸车位，由自动卸垛机将成品烧结多孔砖从窑车上卸下，按制品外观质量分等码放到成品堆场，空窑车经清扫、保养后通过回车线送至码坯位置，等待进入下一个循环过程。
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