CN112266227A - 一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法；涉及免烧砖技术领域，包括以下步骤：（1）包覆处理；（2）煤矸石处理；（3）秸秆处理；（4）浆料制备；本发明方法制备的免烧空心砖具有优异的抗压强度，本发明通过对普通硅酸盐水泥进行的处理，能够一定程度上改善水泥的综合性能，从而能够更好的提高制备的免烧空心砖的抗压强度，提高其应用范围。

Description

一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法
技术领域
本发明属于免烧砖技术领域，特别是一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法。
背景技术
随着改革开放政策的不断深化，市场经济的不断发展，城市建设飞速发展，各类市政工程不断的飞速发展，高层建筑、公用设施、民用建筑等不断扩建，需要大量的墙体材料、
传统烧制砖由于需要消耗大量的煤材料，不仅消耗大量的能源，同时，还会对环境产生较大的污染，因此，需要降低烧制砖的使用来保护环境。
现有技术中已有采用免烧空心砖来替代传统烧制砖，具有轻质、防火、保温、隔音等诸多特点，应用市场得到极大的发展。
煤矸石由于其产品附加值低、不适于远距离运输等原因，成为在煤炭开采过程中的大宗工业固体废弃物。随着能源的不断消耗和自然资源的枯竭，发展废物利用显得日益重要。煤矸石虽然是煤炭生产加工过程产生的固体废弃物，但还是有一定的利用价值，是可利用的再生资源。
本发明通过对煤矸石进行一定的处理，来改善其应用性能，从而将其能够更好的应用于免烧空心砖中，提高资源利用率。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，以解决现有技术中的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，包括以下步骤：
（1）包覆处理；
将膨润土与乙醇按10:3-4质量比例混合均匀后，进行球磨2-3小时，然后进行抽滤，干燥，得到球磨膨润土；
将球磨膨润土、水混合后，加热至80-90℃，搅拌均匀后，水浴保温，得到膨润土分散液；
将双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙添加到乙醇中，搅拌均匀，得到混合液；
将混合液滴加到膨润土分散液中，边添加边搅拌，添加完成后，继续搅拌2小时，然后静置3小时后，再进行抽滤，烘干至恒重，得到包覆膨润土；
（2）煤矸石处理：
将采用氯化钙溶液浸泡清洗40min，然后进行过滤，置于太阳下曝晒3天，每天翻动3-5次，然后再进行粉碎，研磨，过筛，得到处理煤矸石；
（3）秸秆处理：
将小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合添加到真空浸渍反应釜中，加热至70-75℃，保温浸渍处理1小时，然后进行过滤，烘干至恒重后，再进行粉碎，得到处理秸秆；
（4）浆料制备：
将包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水依次添加到搅拌机中进行搅拌3-4小时，得到浆料；
将浆料注入模具中，进行压制成型，然后再进行养护定型，得到所需空心砖。
所述球磨膨润土、水混合质量比为1：6-8。
所述双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙、乙醇混合质量比为1:3-4:10。
所述混合液与膨润土分散液质量比为：1:3。
所述氯化钙溶液质量分数为：2.5-3%；
所述煤矸石与氯化钙溶液混合质量比为1：4。
所述混合粉料、复合粉煤灰、水泥、水混合质量比为：80-90：22-25：10-15:20-25。
所述小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合质量比为1:5-5.5；
所述氢氧化钠溶液质量分数为3.2%；
所述真空浸渍反应釜内浸渍真空度为0.012-0.016MPa。
所述包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水混合质量比为：10-12：75-81：18-22:44-48：34-37。
压制压力为12.5-14MPa，保压时间为5min。
所述养护温度为25℃，空气相对湿度为60%，养护时间为21天。
所述水泥中添加有羟甲基纤维素钠与硅酸钠钠；
所述羟甲基纤维素钠质量分数为1.2%，硅酸钠质量分数为5.3%，水泥采用硅酸盐水泥；
据统计，每年烧砖耗用约100万亩土地，其中毁田造砖的有2万亩，减少粮食生产近8000万吨，全国有砖瓦企业约11万个，占地600多万亩。采用本发明方法制备的免烧空心砖能够节约生产耗能，保护环境。传统烧结粘土砖需要消耗大量煤等燃料，我国现在能源比较缺乏，每年我国有很大一部分能源用于生产烧结黏土砖，生产10亿块实心黏土砖要消耗一万吨标准煤。由于煤的燃烧同时产生大量的废渣和有害气体，有很多砖瓦企业就在城市的郊区附近，砖瓦厂林立的烟窗产生大量的有害气体，严重污染了城市的空气，影响人们的身心健康。采用本发明方法的免烧空心砖生产工艺简单，经济成本较低。相较于传统烧结砖，本发明能够利用工业废渣的原料煤矸石，又不需烧结，生产成本比烧结砖低；“吃”渣量大，社会、环境效益突出；棱角整齐、尺寸标准、抗压强度高；密实度大，吸水性小、耐久性能好。
本发明通过引入处理后的水泥,在水化后产生更多胶凝物质,将各成分和煤矸石粒紧密黏结在一起,并堵塞砖内毛细孔,提高免烧空心砖的抗水能力;通过采用经过包覆处理后的膨润土，将为煤矸石等细集料提供依附,大小颗粒相互搭配,物料之间能够密实填充、紧密接触,在压力作用下物料间物理咬合作用增强,提高成型后砖样的致密性与耐水性;通过引入处理秸秆能够进一步的起到“加筋”作用,提高免烧空心砖的力学性能。
有益效果：
本发明方法制备的免烧空心砖具有优异的抗压强度，本发明通过对普通硅酸盐水泥进行的处理，能够一定程度上改善水泥的综合性能，从而能够更好的提高制备的免烧空心砖的抗压强度，提高其应用范围。
本发明方法经过大量的试验，优选出更适用于本发明方法制备的免烧空心砖的养护温度，能够一定程度进一步的提高免烧砖的抗压强度，提高其力学性能。
具体实施方式
一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，包括以下步骤：
（1）包覆处理；
将膨润土与乙醇按10:3-4质量比例混合均匀后，进行球磨2-3小时，然后进行抽滤，干燥，得到球磨膨润土；
将球磨膨润土、水混合后，加热至80-90℃，搅拌均匀后，水浴保温，得到膨润土分散液；
将双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙添加到乙醇中，搅拌均匀，得到混合液；
将混合液滴加到膨润土分散液中，边添加边搅拌，添加完成后，继续搅拌2小时，然后静置3小时后，再进行抽滤，烘干至恒重，得到包覆膨润土；
（2）煤矸石处理：
将采用氯化钙溶液浸泡清洗40min，然后进行过滤，置于太阳下曝晒3天，每天翻动3-5次，然后再进行粉碎，研磨，过筛，得到处理煤矸石；
（3）秸秆处理：
将小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合添加到真空浸渍反应釜中，加热至70-75℃，保温浸渍处理1小时，然后进行过滤，烘干至恒重后，再进行粉碎，得到处理秸秆；
（4）浆料制备：
将包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水依次添加到搅拌机中进行搅拌3-4小时，得到浆料；
将浆料注入模具中，进行压制成型，然后再进行养护定型，得到所需空心砖。
所述球磨膨润土、水混合质量比为1：6-8。
所述双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙、乙醇混合质量比为1:3-4:10。
所述混合液与膨润土分散液质量比为：1:3。
所述氯化钙溶液质量分数为：2.5-3%；
所述煤矸石与氯化钙溶液混合质量比为1：4。
所述混合粉料、复合粉煤灰、水泥、水混合质量比为：80-90：22-25：10-15:20-25。
所述小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合质量比为1:5-5.5；
所述氢氧化钠溶液质量分数为3.2%；
所述真空浸渍反应釜内浸渍真空度为0.012-0.016MPa。
所述包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水混合质量比为：10-12：75-81：18-22:44-48：34-37。
压制压力为12.5-14MPa，保压时间为5min。
所述养护温度为25℃，空气相对湿度为60%，养护时间为21天。
所述水泥中添加有羟甲基纤维素钠与硅酸钠钠；
所述羟甲基纤维素钠质量分数为1.2%，硅酸钠质量分数为5.3%，水泥采用硅酸盐水泥。
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，包括以下步骤：
（1）包覆处理；
将膨润土与乙醇按10:3质量比例混合均匀后，进行球磨2小时，然后进行抽滤，干燥，得到球磨膨润土；将球磨膨润土、水混合后，加热至80℃，搅拌均匀后，水浴保温，得到膨润土分散液；将双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙添加到乙醇中，搅拌均匀，得到混合液；将混合液滴加到膨润土分散液中，边添加边搅拌，添加完成后，继续搅拌2小时，然后静置3小时后，再进行抽滤，烘干至恒重，得到包覆膨润土；所述球磨膨润土、水混合质量比为1：6。所述双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙、乙醇混合质量比为1:3:10。所述混合液与膨润土分散液质量比为：1:3。
（2）煤矸石处理：
将采用氯化钙溶液浸泡清洗40min，然后进行过滤，置于太阳下曝晒3天，每天翻动3次，然后再进行粉碎，研磨，过筛，得到处理煤矸石；所述氯化钙溶液质量分数为：2.5%；所述煤矸石与氯化钙溶液混合质量比为1：4。
（3）秸秆处理：
将小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合添加到真空浸渍反应釜中，加热至70℃，保温浸渍处理1小时，然后进行过滤，烘干至恒重后，再进行粉碎，得到处理秸秆；所述混合粉料、复合粉煤灰、水泥、水混合质量比为：80：22：10:20。所述小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合质量比为1:5；所述氢氧化钠溶液质量分数为3.2%；所述真空浸渍反应釜内浸渍真空度为0.012MPa。
（4）浆料制备：
将包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水依次添加到搅拌机中进行搅拌3小时，得到浆料；将浆料注入模具中，进行压制成型，然后再进行养护定型，得到所需空心砖。所述包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水混合质量比为：10：75：18:44：34。压制压力为12.5MPa，保压时间为5min。所述养护温度为25℃，空气相对湿度为60%，养护时间为21天。所述水泥中添加有羟甲基纤维素钠与硅酸钠钠；所述羟甲基纤维素钠质量分数为1.2%，硅酸钠质量分数为5.3%，水泥采用硅酸盐水泥。
实施例2
一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，包括以下步骤：
（1）包覆处理；
将膨润土与乙醇按10:4质量比例混合均匀后，进行球磨3小时，然后进行抽滤，干燥，得到球磨膨润土；将球磨膨润土、水混合后，加热至90℃，搅拌均匀后，水浴保温，得到膨润土分散液；将双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙添加到乙醇中，搅拌均匀，得到混合液；将混合液滴加到膨润土分散液中，边添加边搅拌，添加完成后，继续搅拌2小时，然后静置3小时后，再进行抽滤，烘干至恒重，得到包覆膨润土；所述球磨膨润土、水混合质量比为1：8。所述双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙、乙醇混合质量比为1:4:10。所述混合液与膨润土分散液质量比为：1:3。
（2）煤矸石处理：
将采用氯化钙溶液浸泡清洗40min，然后进行过滤，置于太阳下曝晒3天，每天翻动5次，然后再进行粉碎，研磨，过筛，得到处理煤矸石；所述氯化钙溶液质量分数为：3%；所述煤矸石与氯化钙溶液混合质量比为1：4。
（3）秸秆处理：
将小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合添加到真空浸渍反应釜中，加热至75℃，保温浸渍处理1小时，然后进行过滤，烘干至恒重后，再进行粉碎，得到处理秸秆；所述混合粉料、复合粉煤灰、水泥、水混合质量比为：90：25：15:25。所述小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合质量比为1:5.5；所述氢氧化钠溶液质量分数为3.2%；所述真空浸渍反应釜内浸渍真空度为0.016MPa。
（4）浆料制备：
将包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水依次添加到搅拌机中进行搅拌4小时，得到浆料；将浆料注入模具中，进行压制成型，然后再进行养护定型，得到所需空心砖。所述包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水混合质量比为：12：81：22:48：37。压制压力为14MPa，保压时间为5min。所述养护温度为25℃，空气相对湿度为60%，养护时间为21天。所述水泥中添加有羟甲基纤维素钠与硅酸钠钠；所述羟甲基纤维素钠质量分数为1.2%，硅酸钠质量分数为5.3%，水泥采用硅酸盐水泥。
实施例3
一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，包括以下步骤：
（1）包覆处理；
将膨润土与乙醇按10:3.4质量比例混合均匀后，进行球磨2.3小时，然后进行抽滤，干燥，得到球磨膨润土；将球磨膨润土、水混合后，加热至83℃，搅拌均匀后，水浴保温，得到膨润土分散液；将双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙添加到乙醇中，搅拌均匀，得到混合液；将混合液滴加到膨润土分散液中，边添加边搅拌，添加完成后，继续搅拌2小时，然后静置3小时后，再进行抽滤，烘干至恒重，得到包覆膨润土；所述球磨膨润土、水混合质量比为1：7。所述双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙、乙醇混合质量比为1:3.3:10。所述混合液与膨润土分散液质量比为：1:3。
（2）煤矸石处理：
将采用氯化钙溶液浸泡清洗40min，然后进行过滤，置于太阳下曝晒3天，每天翻动4次，然后再进行粉碎，研磨，过筛，得到处理煤矸石；所述氯化钙溶液质量分数为：2.7%；所述煤矸石与氯化钙溶液混合质量比为1：4。
（3）秸秆处理：
将小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合添加到真空浸渍反应釜中，加热至73℃，保温浸渍处理1小时，然后进行过滤，烘干至恒重后，再进行粉碎，得到处理秸秆；所述混合粉料、复合粉煤灰、水泥、水混合质量比为：82：23：14:21。所述小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合质量比为1:5.1；所述氢氧化钠溶液质量分数为3.2%；所述真空浸渍反应釜内浸渍真空度为0.015MPa。
（4）浆料制备：
将包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水依次添加到搅拌机中进行搅拌3-4小时，得到浆料；将浆料注入模具中，进行压制成型，然后再进行养护定型，得到所需空心砖。所述包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水混合质量比为：10.5：79：21:47：35。压制压力为12.8MPa，保压时间为5min。所述养护温度为25℃，空气相对湿度为60%，养护时间为21天。所述水泥中添加有羟甲基纤维素钠与硅酸钠钠；所述羟甲基纤维素钠质量分数为1.2%，硅酸钠质量分数为5.3%，水泥采用硅酸盐水泥。
实施例4
一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，包括以下步骤：
（1）包覆处理；
将膨润土与乙醇按10:3.6质量比例混合均匀后，进行球磨2.4小时，然后进行抽滤，干燥，得到球磨膨润土；将球磨膨润土、水混合后，加热至83℃，搅拌均匀后，水浴保温，得到膨润土分散液；将双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙添加到乙醇中，搅拌均匀，得到混合液；将混合液滴加到膨润土分散液中，边添加边搅拌，添加完成后，继续搅拌2小时，然后静置3小时后，再进行抽滤，烘干至恒重，得到包覆膨润土；所述球磨膨润土、水混合质量比为1：7。所述双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙、乙醇混合质量比为1:3.6:10。所述混合液与膨润土分散液质量比为：1:3。
（2）煤矸石处理：
将采用氯化钙溶液浸泡清洗40min，然后进行过滤，置于太阳下曝晒3天，每天翻动5次，然后再进行粉碎，研磨，过筛，得到处理煤矸石；所述氯化钙溶液质量分数为：2.7%；所述煤矸石与氯化钙溶液混合质量比为1：4。
（3）秸秆处理：
将小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合添加到真空浸渍反应釜中，加热至72℃，保温浸渍处理1小时，然后进行过滤，烘干至恒重后，再进行粉碎，得到处理秸秆；所述混合粉料、复合粉煤灰、水泥、水混合质量比为：86：24：13:22。所述小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合质量比为1:5.2；所述氢氧化钠溶液质量分数为3.2%；所述真空浸渍反应釜内浸渍真空度为0.014MPa。
（4）浆料制备：
将包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水依次添加到搅拌机中进行搅拌3.5小时，得到浆料；将浆料注入模具中，进行压制成型，然后再进行养护定型，得到所需空心砖。所述包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水混合质量比为：11：78：19:45：36。压制压力为13.4MPa，保压时间为5min。所述养护温度为25℃，空气相对湿度为60%，养护时间为21天。所述水泥中添加有羟甲基纤维素钠与硅酸钠钠；所述羟甲基纤维素钠质量分数为1.2%，硅酸钠质量分数为5.3%，水泥采用硅酸盐水泥。
对实施例中水泥进性能参数检测：
表1
Figure 278240DEST_PATH_IMAGE002
由表1可以看出，本发明中的水泥性能具有一定的改善，尤其是凝结时间、抗压强度和抗折强度均有小幅度的提高。
试验
免烧砖的抗压强度测试参考 GB/T 21144-2007《混凝土实心砖》；
实施例与对比例免烧砖试样规格相同，每组10个，测试结果取平均值；
表2
Figure 726539DEST_PATH_IMAGE004
对比例1：与实施例1区别在于水泥采用普通硅酸盐水泥；
由表2可以看出，本发明方法制备的免烧空心砖具有优异的抗压强度，本发明通过对普通硅酸盐水泥进行的处理，能够一定程度上改善水泥的综合性能，从而能够更好的提高制备的免烧空心砖的抗压强度，提高其应用范围。
继续上述试验，以实施例1为基础试样，对比不同养护温度对免烧空心砖抗压强度的影响；
实施例与对比例免烧砖试样规格相同，每组10个，测试结果取平均值；
表3
Figure 37435DEST_PATH_IMAGE006
由表3抗压看出，本发明方法经过大量的试验，优选出更适用于本发明方法制备的免烧空心砖的养护温度，能够一定程度进一步的提高免烧砖的抗压强度，提高其力学性能。
由表2可以看出，本发明方法中镀锌液组分经过大量实验研究得到的最佳配比，改变引入元素质量比会直接影响形成的镀层的耐腐蚀性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）包覆处理；
将膨润土与乙醇按10:3-4质量比例混合均匀后，进行球磨2-3小时，然后进行抽滤，干燥，得到球磨膨润土；
将球磨膨润土、水混合后，加热至80-90℃，搅拌均匀后，水浴保温，得到膨润土分散液；
将双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙添加到乙醇中，搅拌均匀，得到混合液；
将混合液滴加到膨润土分散液中，边添加边搅拌，添加完成后，继续搅拌2小时，然后静置3小时后，再进行抽滤，烘干至恒重，得到包覆膨润土；
（2）煤矸石处理：
将采用氯化钙溶液浸泡清洗40min，然后进行过滤，置于太阳下曝晒3天，每天翻动3-5次，然后再进行粉碎，研磨，过筛，得到处理煤矸石；
（3）秸秆处理：
将小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合添加到真空浸渍反应釜中，加热至70-75℃，保温浸渍处理1小时，然后进行过滤，烘干至恒重后，再进行粉碎，得到处理秸秆；
（4）浆料制备：
将包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水依次添加到搅拌机中进行搅拌3-4小时，得到浆料；
将浆料注入模具中，进行压制成型，然后再进行养护定型，得到所需空心砖。
2.根据权利要求1所述的一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，其特征在于：所述球磨膨润土、水混合质量比为1：6-8。
3.根据权利要求1所述的一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，其特征在于：所述双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、硬脂酸钙、乙醇混合质量比为1:3-4:10。
4.根据权利要求1所述的一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，其特征在于：所述混合液与膨润土分散液质量比为：1:3。
5.根据权利要求1所述的一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，其特征在于：：所述氯化钙溶液质量分数为：2.5-3%；
所述煤矸石与氯化钙溶液混合质量比为1：4。
6.根据权利要求1所述的一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，其特征在于：所述混合粉料、复合粉煤灰、水泥、水混合质量比为：80-90：22-25：10-15:20-25。
7.根据权利要求1所述的一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，其特征在于：所述小麦秸秆、氢氧化钠溶液混合质量比为1:5-5.5；
所述氢氧化钠溶液质量分数为3.2%；
所述真空浸渍反应釜内浸渍真空度为0.012-0.016MPa。
8.根据权利要求1所述的一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，其特征在于：所述包覆膨润土、处理煤矸石、处理秸秆、水泥、水混合质量比为：10-12：75-81：18-22:44-48：34-37。
9.根据权利要求1所述的一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，其特征在于：压制压力为12.5-14MPa，保压时间为5min。
10.根据权利要求1所述的一种具有高抗压强度的煤矸石基空心砖制备方法，其特征在于：所述养护温度为25℃，空气相对湿度为60%，养护时间为21天。
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