CN111875352A - 一种利用煤矸石制备空心砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新型建筑材料制备技术领域，公开了一种利用煤矸石制备空心砖的方法，通过对煤矸石可塑性研究以及烧结过程的条件把控，保证了空心砖性能的情况下大幅利用煤矸石，具有低成本、低能耗、高产出的特点；本发明充分发挥了煤矸石的原料价格和节能优势，制备得到质量稳定的产品，改善了煤矸石制备空心砖的性能，提高了固体废料的使用添加量。以煤矸石为主要制备原料，添加改性粉煤灰，降低坯料焙烧敏感性，优化砖坯质量，起到吸附固定硫、碳的效果，抑制二氧化硫、硫化氢、二氧化碳等有害气体的产生，防止砖坯崩解开裂，制备得到的空心砖在耐磨、耐酸、耐碱等性能上表现均好，具有质轻、强度高的特点。

Description

一种利用煤矸石制备空心砖的方法
技术领域
本发明属于新型建筑材料制备技术领域，具体涉及一种利用煤矸石制备空心砖的方法。
背景技术
砖的种类很多，按所用原材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、灰砂砖和炉渣砖等；按生产工艺可分为烧结砖和非烧结砖。其中烧结砖在我国有几千的发展历史，烧结砖：凡以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为原料，经成型和高温焙烧而制得的用于砌筑承重和非承重墙体的砖统称为烧结砖。由于资源的枯竭以及环境污染的加深，传统的黏土制备烧结砖工艺已经取缔，而我国空心砖需求量依然很大。
随着我国经济的快速发展，在各种能源消耗中，建筑行业的消耗量所占比重最大而且增长速度也是最快的。如果继续使用粘土生产烧结砖，必然会导致土地资源的减少，影响农业生产活动。
利用煤矸石固体废弃物制备空心砖已有研究，但目前处理禾综合利用的数量还不到三分之一，主要在于煤矸石利用中存在的对环境造成较大污染的问题，而且还会对生产设备造成严重的腐蚀损坏，排放的大量二氧化硫会使得治理成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种利用煤矸石制备空心砖的方法，提高了煤矸石制备空心砖的利用率，并且极大减轻了空心砖加工生产中对于有害污染物的排放量。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用煤矸石制备空心砖的方法，具体的，包括以下工艺步骤：
将煤矸石原料粉碎至过30-40目筛，加入质量浓度为0.7-0.8%的碳酸氢钠水溶液，调节泥团含水量在10-15%之间，然后添加质量分数占泥团质量2-3%的改性粉煤灰，混合搅拌均匀，置于150-190℃下热处理7-9小时，进一步细碎至过160-170目筛， 然后将所述物料放入搅拌桶中，加水搅拌均匀后陈化30-36小时，倒入搅拌机搅拌混合，然后放入液压挤出机中挤出成型，成型压力为2.2-2.4MPa，挤出后经过人工切割，放置在托盘上干燥5-7小时，在空气相对湿度为80-85%、温度为45-50℃下养护12-16小时，然后置于115-125℃烘箱中烘干至恒重，干燥好的砖坯置于290-330℃预热的电炉中升温焙烧，升温速度为55-57℃/小时，升温至890-900℃，保温煅烧1.5-2.0小时，然后自然冷却至室温即可；陈化前物料含水量在11-14%之间。
所述改性粉煤灰制备方法为：将3.4-3.5千克粉煤灰置于50-55℃下风干至含水量在2-4%之间，进行粉碎，细磨至粒径在0.05-0.08毫米之间，加入20-22克氢氧化镍，高速搅拌混合均匀，置于马弗炉中，升温至170-180℃，焙烧3-4小时，自然冷却至室温，制备得到的改性粉煤灰粒径范围在0.4-0.8微米之间，呈现多孔型蜂窝状组织，表面积大，具有很好的吸附活性，分散至煤矸石中，烧结中，降低烧结温度，缩短烧结时间，吸附煤矸石中的有害成分，将成分中的氧化钙转化为钙基固硫剂，且增强了砖块的力学强度，使得砖坯在烧结过程中易于控制，能够提高煤矸石作为砖坯的可塑性和合格出品率。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决煤矸石在空心砖制备中污染排放量较大，砖体性能不佳导致的利用率低等问题，本发明提供了一种利用煤矸石制备空心砖的方法，通过对煤矸石可塑性研究以及烧结过程的条件把控，保证了空心砖性能的情况下大幅利用煤矸石，具有低成本、低能耗、高产出的特点；本发明充分发挥了煤矸石的原料价格和节能优势，制备得到质量稳定的产品，改善了煤矸石制备空心砖的性能，提高了固体废料的使用添加量。以煤矸石为主要制备原料，添加改性粉煤灰，降低坯料焙烧敏感性，优化砖坯质量，起到吸附固定硫、碳的效果，抑制二氧化硫、硫化氢、二氧化碳等有害气体的产生，防止砖坯崩解开裂，制备得到的空心砖在耐磨、耐酸、耐碱等性能上表现均好，具有质轻、强度高的特点。解决了煤矸石在烧结生产中耗能高污染大、产品质量低的问题，对空心砖的抗性、防水性、防裂性等性能进一步得到提高，满足现代建筑行业的需求。孔洞率达到40-42%范围，密度在0.95-0.97kg/dm3范围，抗压强度达到24-28MPa，导热系数低至0.31-0.34W/m·k，具有极好的抗压保温性能。提高了煤矸石的综合利用率，减少了其它辅助添加剂材料的复掺，降低了成本，制备得到的空心砖完全符合国家的规定，能够实现提高以煤矸石为代表的固体废弃物在空心砖行业的整体利用率以及提高市场竞争力的现实意义，制备得到的产品具有非常大的市场发展优势，有利于人们对于建筑环保节能材料的认识提升。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为采用本发明的实施例中不同陈化时间坯料的可塑性指数变化与对比例组的对比效果。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种利用煤矸石制备空心砖的工艺方法：将煤矸石原料粉碎至过30目筛，加入质量浓度为0.7%的碳酸氢钠水溶液，调节泥团含水量在10-15%之间，然后添加质量分数占泥团质量2%的改性粉煤灰，混合搅拌均匀，置于150℃下热处理7小时，进一步细碎至过160目筛，然后将所述物料放入搅拌桶中，加水搅拌均匀后陈化30小时，倒入搅拌机搅拌混合，然后放入液压挤出机中挤出成型，成型压力为2.2MPa，挤出后经过人工切割，放置在托盘上干燥5小时，在空气相对湿度为80%、温度为45℃下养护12小时，然后置于115℃烘箱中烘干至恒重，干燥好的砖坯置于290℃预热的电炉中升温焙烧，升温速度为55℃/小时，升温至890℃，保温煅烧1.5小时，然后自然冷却至室温即可；陈化前物料含水量在11-14%之间。
进一步的，所述改性粉煤灰制备方法为：将3.4千克粉煤灰置于50℃下风干至含水量在2-4%之间，进行粉碎，细磨至粒径在0.05-0.08毫米之间，加入20克氢氧化镍，高速搅拌混合均匀，置于马弗炉中，升温至170℃，焙烧3小时，自然冷却至室温，制备得到的改性粉煤灰粒径范围在0.4-0.8微米之间。
所用煤矸石和粉煤灰原料来自安徽宿州祁东煤矿。
按照实施例1的制备方法生产空心砖试样，试样尺寸为100毫米×60毫米×40毫米，测定试样的力学性能，取10块试样的平均水平，测试标准以GB13544-2000、GB/T2542-92的方法进行，结果得到：吸水率为10.4%，抗压强度达到26.5MPa。
其它性能：试样导热系数为0.34W/m·k，孔洞率达到41%，密度为0.96kg/dm3。
实施例2
一种利用煤矸石制备空心砖的工艺方法：将煤矸石原料粉碎至过35目筛，加入质量浓度为0.75%的碳酸氢钠水溶液，调节泥团含水量在10-15%之间，然后添加质量分数占泥团质量2.5%的改性粉煤灰，混合搅拌均匀，置于170℃下热处理8小时，进一步细碎至过165目筛，然后将所述物料放入搅拌桶中，加水搅拌均匀后陈化33小时，倒入搅拌机搅拌混合，然后放入液压挤出机中挤出成型，成型压力为2.3MPa，挤出后经过人工切割，放置在托盘上干燥6小时，在空气相对湿度为83%、温度为48℃下养护14小时，然后置于120℃烘箱中烘干至恒重，干燥好的砖坯置于310℃预热的电炉中升温焙烧，升温速度为56℃/小时，升温至895℃，保温煅烧1.8小时，然后自然冷却至室温即可；陈化前物料含水量在11-14%之间。
进一步的，所述改性粉煤灰制备方法为：将3.45千克粉煤灰置于52℃下风干至含水量在2-4%之间，进行粉碎，细磨至粒径在0.05-0.08毫米之间，加入21克氢氧化镍，高速搅拌混合均匀，置于马弗炉中，升温至175℃，焙烧3.5小时，自然冷却至室温，制备得到的改性粉煤灰粒径范围在0.4-0.8微米之间。
所用煤矸石和粉煤灰原料来自安徽宿州祁东煤矿。
按照实施例1的制备方法生产空心砖试样，试样尺寸为100毫米×60毫米×40毫米，测定试样的力学性能，取10块试样的平均水平，测试标准以GB13544-2000、GB/T2542-92的方法进行，结果得到：吸水率为10.5%，抗压强度达到27.4MPa。
其它性能：试样导热系数为0.32W/m·k，孔洞率达到40%，密度为0.97kg/dm3。
实施例3
一种利用煤矸石制备空心砖的工艺方法：将煤矸石原料粉碎至过40目筛，加入质量浓度为0.8%的碳酸氢钠水溶液，调节泥团含水量在10-15%之间，然后添加质量分数占泥团质量3%的改性粉煤灰，混合搅拌均匀，置于190℃下热处理9小时，进一步细碎至过170目筛，然后将所述物料放入搅拌桶中，加水搅拌均匀后陈化36小时，倒入搅拌机搅拌混合，然后放入液压挤出机中挤出成型，成型压力为2.4MPa，挤出后经过人工切割，放置在托盘上干燥7小时，在空气相对湿度为85%、温度为50℃下养护16小时，然后置于125℃烘箱中烘干至恒重，干燥好的砖坯置于330℃预热的电炉中升温焙烧，升温速度为57℃/小时，升温至900℃，保温煅烧2.0小时，然后自然冷却至室温即可；陈化前物料含水量在11-14%之间。
进一步的，所述改性粉煤灰制备方法为：将3.5千克粉煤灰置于55℃下风干至含水量在2-4%之间，进行粉碎，细磨至粒径在0.05-0.08毫米之间，加入22克氢氧化镍，高速搅拌混合均匀，置于马弗炉中，升温至180℃，焙烧4小时，自然冷却至室温，制备得到的改性粉煤灰粒径范围在0.4-0.8微米之间。
所用煤矸石和粉煤灰原料来自安徽宿州祁东煤矿。
按照实施例1的制备方法生产空心砖试样，试样尺寸为100毫米×60毫米×40毫米，测定试样的力学性能，取10块试样的平均水平，测试标准以GB13544-2000、GB/T2542-92的方法进行，结果得到：吸水率为10.4%，抗压强度达到26.8Pa。
其它性能：试样导热系数为0.33W/m·k，孔洞率达到40%，密度为0.96kg/dm3。
对比例1
使用石灰石代替实施例3中一半量的改性粉煤灰，其余保持不变。
对比例2
使用石灰石代替实施例3中全部量的改性粉煤灰，其余保持不变。
一、性能实验
使用实施例1-3和对比例1-2的方法制备空心砖坯料，使用可塑性测试仪测定不同陈化时间坯料的可塑性指数，将各组陈化泥料置于制样期中，制备成尺寸为：直径30毫米，高40毫米的圆柱体试样，使用测试仪进行测试，自动计算显示泥料的可塑性指数值，所得实验数据为5组样品的平均值，保持试验中无关变量一致，统计有效平均值（实验前利用统计学方法进行试验设计，然后进行试验并记录试验数据，分析得到试验结果，过程中充分利用统计学工具对结果加以最大程度的解释），结果如图1所示。
本发明解决了煤矸石在烧结生产中耗能高污染大、产品质量低的问题，对空心砖的抗性、防水性、防裂性等性能进一步得到提高，满足现代建筑行业的需求。 具有极好的抗压保温性能。提高了煤矸石的综合利用率，减少了其它辅助添加剂材料的复掺，降低了成本，制备得到的空心砖完全符合国家的规定，能够实现提高以煤矸石为代表的固体废弃物在空心砖行业的整体利用率以及提高市场竞争力的现实意义，制备得到的产品具有非常大的市场发展优势，有利于人们对于建筑环保节能材料的认识提升。

Claims (5)

1.一种利用煤矸石制备空心砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将3.4-3.5千克粉煤灰置于50-55℃下风干至含水量在2-4%之间，进行粉碎，细磨至粒径在0.05-0.08毫米之间，加入20-22克氢氧化镍，高速搅拌混合均匀，置于马弗炉中，升温至170-180℃，焙烧3-4小时，自然冷却至室温，制备得到改性粉煤灰；
（2）将煤矸石原料粉碎至过30-40目筛，加入碳酸氢钠水溶液，调节泥团含水量在10-15%之间，然后添加质量分数占泥团质量2-3%的改性粉煤灰，混合搅拌均匀，置于150-190℃下热处理7-9小时，进一步细碎至过160-170目筛， 然后将所述物料放入搅拌桶中，加水搅拌均匀后陈化30-36小时；
（3）将步骤（2）陈化物料倒入搅拌机搅拌混合，然后放入液压挤出机中挤出成型，成型压力为2.2-2.4MPa，挤出后经过人工切割，放置在托盘上干燥5-7小时，在空气相对湿度为80-85%、温度为45-50℃下养护12-16小时，然后置于115-125℃烘箱中烘干至恒重，干燥好的砖坯置于290-330℃预热的电炉中升温焙烧，升温至890-900℃，保温煅烧1.5-2.0小时，然后自然冷却至室温即可。
2.如权利要求1所述一种利用煤矸石制备空心砖的方法，其特征在于，步骤（1）所述制备得到的改性粉煤灰粒径范围在0.4-0.8微米之间。
3.如权利要求1所述一种利用煤矸石制备空心砖的方法，其特征在于，步骤（1）所述碳酸氢钠水溶液质量浓度为0.7-0.8%。
4.如权利要求1所述一种利用煤矸石制备空心砖的方法，其特征在于，步骤（2）所述陈化前物料含水量在11-14%之间。
5.如权利要求1所述一种利用煤矸石制备空心砖的方法，其特征在于，步骤（3）所述升温焙烧速度为55-57℃/小时。
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