CN108751942B - 一种用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及陶瓷制品加工技术领域，公开了一种用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法，包括：浸酸、煅烧、改性；本发明提供的用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法，方法简单，能够有效去除天然煤矸石中易挥发的硫化物等物质，提高煤矸石的多孔性，增加煤矸石的安全性和吸水性，利于煤矸石陶质砖的广泛应用；煤矸石粉碎后加入盐酸溶液并进行常温静置，使盐酸与煤矸石粉充分接触，促进煤矸石中的硫化物与盐酸反应后进行挥发，减少后期陶质砖中挥发成分的残留；煤矸石浸酸后进行缓慢加热，使煤矸石中残留的挥发性物质进行充分挥发和燃烧，避免陶质砖使用过程中挥发性成分的逸出，保证人体健康，同时能够增加煤矸石的多孔性和吸附性。

Description

一种用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法
技术领域
本发明主要涉及陶瓷制品加工技术领域，尤其涉及一种用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法。
背景技术
随着人们生活质量的提高和审美观点的改变，瓷砖的使用越来越广泛，但是目前市场上瓷砖的种类琳琅满目，特性和用法差异性很大，根据吸水率的不同可以将瓷砖分为瓷质砖、炻瓷砖、细炻砖、炻质砖和陶质砖，其中陶质砖的吸水率的吸水率大于10%，经常用于室外装修。
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石；煤矸石弃置不用，占用大片土地；煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体；矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害；中国积存煤矸石达10亿吨以上，每年还将排出煤矸石1亿吨，对环境造成了很大的污染。目前有少量煤矸石用于陶瓷的制备，但是制备的陶瓷色泽较深，强度较低，并且使用的过程中会有少量硫化物逸出，会对人体健康产生危害，不适合用于陶质砖，因此需要对煤矸石进行改性。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法。
一种用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法，包括以下步骤：
（1）浸酸：将煤矸石粉碎至120~160目，加入浓度为7~9%的盐酸溶液，加入量为煤矸石重量的50~60%，常温下静置浸泡18~24小时，使盐酸与煤矸石粉充分接触，促进煤矸石中的硫化物与盐酸反应后进行挥发，减少后期陶质砖中挥发成分的残留，得浸酸煤矸石粉；
（2）煅烧：将浸酸煤矸石粉缓慢加热至760~820℃，保温40~60分钟，自然降温至540~600℃，保温30~40分钟，再以2~3℃/分钟的速度降至330~390℃，使煤矸石中残留的挥发性物质进行充分挥发和燃烧，避免陶质砖使用过程中挥发性成分的逸出，保证人体健康，同时能够增加煤矸石的多孔性和吸附性，利于陶质砖吸水率的提高，避免地面产生湿滑，得煅烧煤矸石；
（3）改性：向煅烧煤矸石中加入三叔丁氧基氢化铝锂，加入量为煅烧煤矸石重量的4.3~5.6%，保温真空搅拌2~3小时，使三叔丁氧基氢化铝锂与煤矸石充分结合，使煤矸石的孔隙结构更加稳定，增加煤矸石的强度，使陶质砖能够承受较大的压力，避免使用过程中出现表层断裂和脱落，球磨至300~400目，得改性煤矸石。
所述步骤（2）的缓慢加热，加热速度为1.1~1.3℃/分钟。
所述步骤（3）的真空搅拌，真空度为-46~-44kPa。
所述用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法得到的改性煤矸石。
所述改性煤矸石的使用方法，将改性煤矸石加入陶质砖的原料中，加入量为原料总重量的0.8~7.9%，混合均匀后进行陶质砖的制备。
本发明的优点是：本发明提供的用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法，方法简单，能够有效去除天然煤矸石中易挥发的硫化物等物质，提高煤矸石的多孔性，增加煤矸石的安全性和吸水性，利于煤矸石陶质砖的广泛应用；煤矸石粉碎后加入盐酸溶液并进行常温静置，使盐酸与煤矸石粉充分接触，促进煤矸石中的硫化物与盐酸反应后进行挥发，减少后期陶质砖中挥发成分的残留；煤矸石浸酸后进行缓慢加热，使煤矸石中残留的挥发性物质进行充分挥发和燃烧，避免陶质砖使用过程中挥发性成分的逸出，保证人体健康，同时能够增加煤矸石的多孔性和吸附性，利于陶质砖吸水率的提高，避免地面产生湿滑；煅烧后向煤矸石中加入三叔丁氧基氢化铝锂，并进行高温真空搅拌，使三叔丁氧基氢化铝锂与煤矸石充分结合，使煤矸石的孔隙结构更加稳定，增加煤矸石的强度，使陶质砖能够承受较大的压力，避免使用过程中出现表层断裂和脱落；使用时将改性煤矸石添加于原料中进行后续的制备，无需改变陶质砖原有的制备方法，简单方便。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明。
实施例1
一种用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法，包括以下步骤：
（1）浸酸：将煤矸石粉碎至120目，加入浓度为7%的盐酸溶液，加入量为煤矸石重量的50%，常温下静置浸泡18小时，使盐酸与煤矸石粉充分接触，促进煤矸石中的硫化物与盐酸反应后进行挥发，减少后期陶质砖中挥发成分的残留，得浸酸煤矸石粉；
（2）煅烧：将浸酸煤矸石粉缓慢加热至760℃，加热速度为1.1℃/分钟，保温40分钟，自然降温至540℃，保温30分钟，再以2℃/分钟的速度降至330℃，使煤矸石中残留的挥发性物质进行充分挥发和燃烧，避免陶质砖使用过程中挥发性成分的逸出，保证人体健康，同时能够增加煤矸石的多孔性和吸附性，利于陶质砖吸水率的提高，避免地面产生湿滑，得煅烧煤矸石；
（3）改性：向煅烧煤矸石中加入三叔丁氧基氢化铝锂，加入量为煅烧煤矸石重量的4.3%，保温真空搅拌2小时，真空度为-46kPa，使三叔丁氧基氢化铝锂与煤矸石充分结合，使煤矸石的孔隙结构更加稳定，增加煤矸石的强度，使陶质砖能够承受较大的压力，避免使用过程中出现表层断裂和脱落，球磨至300目，得改性煤矸石。
所述用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法得到的改性煤矸石。
所述改性煤矸石的使用方法，将改性煤矸石加入陶质砖的原料中，加入量为原料总重量的0.8~7.9%，混合均匀后进行陶质砖的制备。
实施例2
一种用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法，包括以下步骤：
（1）浸酸：将煤矸石粉碎至140目，加入浓度为8%的盐酸溶液，加入量为煤矸石重量的55%，常温下静置浸泡21小时，使盐酸与煤矸石粉充分接触，促进煤矸石中的硫化物与盐酸反应后进行挥发，减少后期陶质砖中挥发成分的残留，得浸酸煤矸石粉；
（2）煅烧：将浸酸煤矸石粉缓慢加热至790℃，加热速度为1.2℃/分钟，保温50分钟，自然降温至570℃，保温35分钟，再以2.5℃/分钟的速度降至360℃，使煤矸石中残留的挥发性物质进行充分挥发和燃烧，避免陶质砖使用过程中挥发性成分的逸出，保证人体健康，同时能够增加煤矸石的多孔性和吸附性，利于陶质砖吸水率的提高，避免地面产生湿滑，得煅烧煤矸石；
（3）改性：向煅烧煤矸石中加入三叔丁氧基氢化铝锂，加入量为煅烧煤矸石重量的5.1%，保温真空搅拌2.5小时，真空度为-45kPa，使三叔丁氧基氢化铝锂与煤矸石充分结合，使煤矸石的孔隙结构更加稳定，增加煤矸石的强度，使陶质砖能够承受较大的压力，避免使用过程中出现表层断裂和脱落，球磨至350目，得改性煤矸石。
所述用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法得到的改性煤矸石。
所述改性煤矸石的使用方法，将改性煤矸石加入陶质砖的原料中，加入量为原料总重量的0.8~7.9%，混合均匀后进行陶质砖的制备。
实施例3
一种用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法，包括以下步骤：
（1）浸酸：将煤矸石粉碎至160目，加入浓度为9%的盐酸溶液，加入量为煤矸石重量的60%，常温下静置浸泡24小时，使盐酸与煤矸石粉充分接触，促进煤矸石中的硫化物与盐酸反应后进行挥发，减少后期陶质砖中挥发成分的残留，得浸酸煤矸石粉；
（2）煅烧：将浸酸煤矸石粉缓慢加热至820℃，加热速度为1.3℃/分钟，保温60分钟，自然降温至600℃，保温40分钟，再以3℃/分钟的速度降至390℃，使煤矸石中残留的挥发性物质进行充分挥发和燃烧，避免陶质砖使用过程中挥发性成分的逸出，保证人体健康，同时能够增加煤矸石的多孔性和吸附性，利于陶质砖吸水率的提高，避免地面产生湿滑，得煅烧煤矸石；
（3）改性：向煅烧煤矸石中加入三叔丁氧基氢化铝锂，加入量为煅烧煤矸石重量的5.6%，保温真空搅拌3小时，真空度为-44kPa，使三叔丁氧基氢化铝锂与煤矸石充分结合，使煤矸石的孔隙结构更加稳定，增加煤矸石的强度，使陶质砖能够承受较大的压力，避免使用过程中出现表层断裂和脱落，球磨至400目，得改性煤矸石。
所述用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法得到的改性煤矸石。
所述改性煤矸石的使用方法，将改性煤矸石加入陶质砖的原料中，加入量为原料总重量的0.8~7.9%，混合均匀后进行陶质砖的制备。
对比例1
去除步骤（1）中的盐酸溶液，其余方法，同实施例1。
对比例2
去除步骤（2），其余方法，同实施例1。
对比例3
去除步骤（3），其余方法，同实施例1。
对比例4
去除步骤（3）中的三叔丁氧基氢化铝锂，其余方法，同实施例1。
对比例5
现有自然自然界中的未改性煤矸石。
实施例和对比例煤矸石的特性：
分别选择实施例和对比例的煤矸石，加入现有专利文件CN 105294057 B中实施例1的原料中，加入量为原料中总重量的3%，以专利文件CN 105294057 B未加煤矸石为对照组，搅拌均匀，按照专利文件煤矸石的方法进行陶质砖的制备，以GB/T4100-2006为基准，检测陶质砖强度和吸水率，实施例和对比例煤矸石的特性见表1。
表1：实施例和对比例煤矸石的特性
Figure 24990DEST_PATH_IMAGE002
从表1的结果表明，实施例的用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法制备的改性绢云母，添加于陶质砖后能够增强陶质砖的强度和吸水率，说明本发明提供的用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法具有很好的制备和实用价值。

Claims (4)

1.一种用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）浸酸：将煤矸石粉碎至120~160目，加入浓度为7~9%的盐酸溶液，加入量为煤矸石重量的50~60%，常温下静置浸泡18~24小时，得浸酸煤矸石粉；
（2）煅烧：将浸酸煤矸石粉缓慢加热至760~820℃，保温40~60分钟，自然降温至540~600℃，保温30~40分钟，再以2~3℃/分钟的速度降至330~390℃，得煅烧煤矸石；
（3）改性：向煅烧煤矸石中加入三叔丁氧基氢化铝锂，加入量为煅烧煤矸石重量的4.3~5.6%，保温真空搅拌2~3小时，球磨至300~400目，得改性煤矸石；
所述步骤（2）的缓慢加热，加热速度为1.1~1.3℃/分钟。
2.根据权利要求1所述用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的真空搅拌，真空度为-46~-44kPa。
3.一种权利要求1~2任一项所述用于陶质砖的改性煤矸石的制备方法得到的改性煤矸石。
4.一种权利要求3所述改性煤矸石的使用方法，其特征在于，将改性煤矸石加入陶质砖的原料中，加入量为原料总重量的0.8~7.9%，混合均匀后进行陶质砖的制备。
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