CN115959922A - 一种煤基固废保温骨料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于骨料技术领域。本发明提供了一种煤基固废保温骨料的制备方法。将煤矸石、粉煤灰和水混合后进行造粒，得到生料球；将生料球干燥后顺次进行预热和烧结，得到煤基固废保温骨料；所述煤基固废保温骨料包含粗骨料和细骨料；当煤矸石和粉煤灰的质量比为80:18～22时，得到粗骨料；当煤矸石和粉煤灰的质量比为85:13～17时，得到细骨料。本发明制备的保温骨料在满足强度的前提下，导热系数显著降低，将其用于制备混凝土墙体，粗骨料的替代率可达100％，细骨料的替代率可达30％，不仅能有效提高混凝土墙体的保温隔热性能，降低建筑能耗，而且工艺简单，有利于实现规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及骨料技术领域，尤其涉及一种煤基固废保温骨料及其制备方法和应用。
背景技术
煤矸石和粉煤灰主要是煤炭开采、加工、燃烧过程中产生的煤基固废资源。大量的煤矸石和粉煤灰不仅会占据大量的土地，严重浪费土地资源，还会对土壤、地表水、地下水和周围农田、土地及农作物以及空气质量造成严重污染。因此，将粉煤灰和煤矸石等煤基固废高效资源化利用刻不容缓。实践表明，煅烧后的煤矸石和粉煤灰的成孔能力和胶凝作用物理性能可使其制备成多孔骨料，用来替代砂石骨料制作保温骨料混凝土墙体，既可以提高墙体的保温性能，实现低能耗混凝土建筑应用，又可以高效回收利用固废资源，缓解砂石骨料资源的紧迫需求，缓解能源危机和生态问题。
保温性能取决于多孔混凝土的孔隙率、孔径分布及孔隙空间分布等孔结构特征，虽然可以通过增加混凝土的孔隙，或增加较小的孔径分布和均匀的孔空间分布，提高墙体结构的保温隔热性，但是高孔隙率或最大孔径较小时会降低抗压强度。以采矿废料制备多孔材料替代骨料的轻骨料混凝土虽然可以提高其保温隔热能力，但是极大的降低了其结构承重能力，这就限制了煤基固废骨料在保温混凝土墙体中的利用，阻碍了煤基固废保温骨料混凝土的推广与应用。基于此，采用有效措施制备具有低导热率和足够的抗压强度特性的结构性保温材料，实现煤矸石、粉煤灰在低能耗混凝土建筑中的高效利用具有良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种煤基固废保温骨料及其制备方法和应用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种煤基固废保温骨料的制备方法，包含如下步骤：
1)将煤矸石、粉煤灰和水混合后进行造粒，得到生料球；
2)将生料球干燥后顺次进行预热和烧结，得到煤基固废保温骨料；
所述煤基固废保温骨料包含粗骨料和细骨料；
当煤矸石和粉煤灰的质量比为80:18～22时，得到粗骨料；
当煤矸石和粉煤灰的质量比为85:13～17时，得到细骨料。
作为优选，步骤1)所述煤矸石的粒径为110～130目。
作为优选，所述粗骨料的粒径为5～20mm；所述细骨料的粒径为0.6～4.75mm。
作为优选，步骤1)中，煤矸石、粉煤灰和水混合的具体工艺为煤矸石和粉煤灰混合为原料，原料和水独立的分多次添加进行混合。
作为优选，步骤1)所述造粒的转速为50～70r/min。
作为优选，步骤2)所述干燥的温度为100～110℃，干燥的时间为1.5～2.5h。
作为优选，制备粗骨料时，步骤2)所述预热的温度为400～600℃，预热的时间为10～30min，加热至预热温度的升温速率为14～16℃/min；制备细骨料时，步骤2)所述预热的温度为350～450℃，预热的时间为20～30min；加热至预热温度的升温速率为8～12℃/min。
作为优选，制备粗骨料时，步骤2)所述烧结的温度为1000～1200℃，烧结的时间为10～30min；制备细骨料时，步骤2)所述烧结的温度为1150～1250℃，烧结的时间为25～45min；制备粗骨料和细骨料的过程中，加热至烧结温度的升温速率独立的为8～12℃/min。
本发明还提供了一种由所述制备方法制备得到的煤基固废保温骨料。
本发明还提供了所述的煤基固废保温骨料在混凝土墙体中的应用。
本发明的有益效果包括以下几点：
1)本发明制备的煤基固废保温骨料在满足强度的前提下，保温粗骨料的导热系数为0.1559～0.2408W/(m·K)，保温细骨料的导热系数为0.138～0.225W/(m·K)。
2)本发明利用煤基固废为原料制备的保温骨料用于制备混凝土墙体，在保证强度的前提下，保温粗骨料的替代率为100％时，其导热系数可降低至0.9W/(m·K)，保温细骨料的替代率为30％时，其导热系数可降低至0.73W/(m·K)，不仅能有效提高混凝土墙体的保温隔热性能，而且能降低混凝土墙体结构的建筑能耗。
3)本发明的制备方法可有效利用煤基固废材料煤矸石和粉煤灰，不仅能减少环境污染和固废资源浪费，降低成本，而且工艺简单，有利于实现规模化生产。
附图说明
图1为制备煤基固废保温骨料的工艺流程图；
图2为实施例1制备的生料球；
图3为实施例1制备的煤基固废保温粗骨料。
具体实施方式
本发明提供了一种煤基固废保温骨料的制备方法，包含如下步骤：
1)将煤矸石、粉煤灰和水混合后进行造粒，得到生料球；
2)将生料球干燥后顺次进行预热和烧结，得到煤基固废保温骨料；
所述煤基固废保温骨料包含粗骨料和细骨料；
当煤矸石和粉煤灰的质量比为80:18～22时，得到粗骨料；
当煤矸石和粉煤灰的质量比为85:13～17时，得到细骨料。
本发明中，当煤矸石和粉煤灰的质量比为80:18～22时，得到粗骨料，优选为80:19～21，进一步优选为80:19.5～20.5，更优选为4:1。
本发明中，当煤矸石和粉煤灰的质量比为85:13～17时，得到细骨料，优选为85:14～16，进一步优选为85:14.5～15.5，更优选为85:15。
本发明中，步骤1)所述煤矸石的粒径优选为110～130目，进一步优选为115～125目，更优选为120目。
本发明中，步骤1)所述煤矸石优选为顺次经过冲洗、晾干、磨碎、粉磨、过筛和干燥处理，得到的粉末状煤矸石；所述冲洗优选为用水冲洗至煤矸石表面无残留的泥土等杂质；所述晾干的时间优选为1～3天，进一步优选为2天；所述磨碎的装置优选为颚式破碎机，磨碎之后煤矸石的粒径优选为2～5mm，进一步优选为3～4mm，更优选为3.5mm；所述粉磨的装置优选为试磨机，粉磨的时间优选为25～35min，进一步优选为28～32min，更优选为30min；所述干燥的装置优选为鼓风干燥箱；干燥的温度优选为95～115℃，进一步优选为100～110℃，更优选为105℃；干燥的时间优选为1～3h，进一步优选为1.5～2.5h，更优选为2h；所述煤矸石优选为内蒙古自治区鄂尔多斯市的煤矸石，颜色呈灰黑色，主要化学成分如表1所示。
表1煤矸石原料化学成分
本发明中，步骤1)所述粉煤灰优选为呼和浩特市华能金桥热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，其主要化学成分如表2所示。
表2Ⅰ级粉煤灰化学成分
本发明中，步骤1)所述煤矸石和粉煤灰优选为内蒙古煤炭业产生的固废，不仅减小了原材料的运输成本，而且降低了制造成本。
本发明中，所述粗骨料的粒径优选为5～20mm，进一步优选为10～15mm，更优选为12～13mm；所述细骨料的粒径优选为0.6～4.75mm，进一步优选为1.6～3.75mm，更优选为2.6～2.75mm。
本发明中，步骤1)中，煤矸石、粉煤灰和水混合的具体工艺优选为煤矸石和粉煤灰混合为原料，原料和水优选为独立的分多次添加进行混合；所述煤矸石和粉煤灰混合的时间优选为8～12min，进一步优选为9～11min，更优选为10min。
本发明中，步骤1)所述造粒的转速优选为50～70r/min，进一步优选为55～65r/min，更优选为60r/min。
本发明中，步骤1)所述造粒的装置优选为圆锅造粒机。
本发明中，步骤1)所述得到生料球的具体工艺优选为称取部分原料于圆锅造粒机中，然后接通电源，设置造粒的转速，待造粒机转动一定圈数后向内部的原料独立的分多次添加原料和分多次喷洒水，直至将所有原料添加完，得到一定粒径的生料球，停止造粒机的滚动；所述部分原料与原料总质量的比优选为0.05～0.15:1，进一步优选为0.08～0.12:1，更优选为0.1:1；所述造粒机转动的圈数优选为55～65圈，进一步优选为58～62圈，更优选为60圈；分多次喷洒水和分多次添加原料时，水和原料的质量比优选为3～5:14～17，进一步优选为3.5～4.5:15～16，更优选为4:15.5。
本发明中，步骤2)所述干燥的温度优选为100～110℃，进一步优选为102～108℃，更优选为104～106℃；干燥的时间优选为1.5～2.5h，进一步优选为1.8～2.2h，更优选为2h。
本发明中，步骤2)所述干燥的装置优选为鼓风干燥箱；干燥的作用为防止生料球在后续预热和烧结过程中裂开。
本发明中，制备粗骨料时，步骤2)所述预热的温度优选为400～600℃，进一步优选为450～550℃，更优选为500℃；所述预热的时间优选为10～30min，进一步优选为15～25min，更优选为20min；加热至预热温度的升温速率优选为14～16℃/min，进一步优选为14.5～15.5℃/min，更优选为15℃/min；制备细骨料时，步骤2)所述预热的温度优选为350～450℃，进一步优选为380～420℃，更优选为400℃；所述预热的时间优选为20～30min，进一步优选为22～28min，更优选为24～26min；加热至预热温度的升温速率优选为8～12℃/min，进一步优选为9～11℃/min，更优选为10℃/min。
本发明中，步骤2)所述预热的作用为增加生料球颗粒间的空隙；在预热的过程中，内部气体发生的化学反应为2C+O2→2CO、C+O2→CO2和2CO+O2→2CO2。
本发明中，制备粗骨料时，步骤2)所述烧结的温度优选为1000～1200℃，进一步优选为1050～1150℃，更优选为1100℃；烧结的时间优选为10～30min，进一步优选为15～25min，更优选为20min；制备细骨料时，步骤2)所述烧结的温度优选为1150～1250℃，进一步优选为1180～1220℃，更优选为1200℃；烧结的时间优选为25～45min，进一步优选为30～40min，更优选为35min；制备粗骨料和细骨料的过程中，加热至烧结温度的升温速率独立的优选为8～12℃/min，进一步优选为9～11℃/min，更优选为10℃/min。
本发明中，步骤2)所述预热和烧结优选为在箱式高温炉中进行。
本发明中，步骤2)所述烧结的过程中，生料球的作用为产生液相和气体来保证烧结后的生料球有足够的强度和孔隙；在烧结的过程中，内部气体发生的化学反应为CaCO3→CaO+CO2、MgCO3→MgO+CO2和Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2；生料球内部的煤矸石和粉煤灰颗粒会逐渐熔化生成液相，SiO2和Al2O3等成分在高温下会发生固相反应生成玻璃质结构，主要成分是以莫来石(3Al2O3·2SiO2)为主、钙长石(CaAl2Si2O8)和β-方石英为辅组成的矿物相，其可以在多孔陶粒的内部形成支撑骨架结构，并以此来保证陶粒的强度，主要发生的化学反应为：3SiO2+3Al2O3→3Al2O3·2SiO2+SiO2和4SiO2+Al6Si2O13+3CaO→3CaAl2Si2O8。
本发明中，步骤2)所述烧结后优选为将炉内温度降至预热温度，然后取出制备的煤基固废保温骨料并置于室内冷却至室温；将炉内温度降至预热温度的降温速率优选为8～12℃/min，进一步优选为9～11℃/min，更优选为10℃/min。
本发明还提供了一种由所述制备方法制备得到的煤基固废保温骨料。
本发明还提供了所述的煤基固废保温骨料在混凝土墙体中的应用。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将8kg煤矸石(内蒙古自治区鄂尔多斯市的煤矸石，用水冲洗至表面无残留的泥土等杂质后晾干2天，然后利用颚式破碎机将其破碎成粒径为4mm的颗粒，之后经过试磨机粉磨30min后过120目方孔筛，最后置于温度为105℃的鼓风干燥箱中干燥2h)和2kg粉煤灰(呼和浩特市华能金桥热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰)混合10min后，得到原料；先称取1kg原料于圆锅造粒机中，然后接通电源，设置造粒时的转速为60r/min，当造粒机转动60圈后，向内部的原料表面喷洒40g水，再添加150g原料，不断向造粒机内部重复喷洒水和添加原料的过程(每次喷洒水的质量为40g，添加原料的质量为150g)，直至将所有原料添加完，得到粒径为5mm的生料球，停止造粒机的滚动。
将生料球在温度为105℃的鼓风干燥箱干燥2h，然后将箱式高温炉从室温开始以15℃/min的升温速率升温至400℃，再将放有生料球的坩埚置于炉内预热10min，然后再以10℃/min的升温速率升温至1000℃烧结10min，最后以8℃/min的降温速率降温至400℃，取出坩埚置于室内冷却至室温，得到煤基固废保温粗骨料。
实施例2
将实施例1的预热时间调整为20min，烧结温度调整为1200℃，烧结时间调整为20min，其他同实施例1，得到煤基固废保温粗骨料。
实施例3
将实施例1的预热时间调整为30min，烧结温度调整为1100℃，烧结时间调整为30min，其他同实施例1，得到煤基固废保温粗骨料。
实施例4
将实施例1的预热温度调整为500℃，烧结温度调整为1200℃，烧结时间调整为30min，其他同实施例1，得到煤基固废保温粗骨料。
实施例5
将实施例4的预热时间调整为20min，烧结温度调整为1100℃，烧结时间调整为10min，其他同实施例4，得到煤基固废保温粗骨料。
实施例6
将实施例4的预热时间调整为30min，烧结温度调整为1000℃，烧结时间调整为20min，其他同实施例4，得到煤基固废保温粗骨料。
实施例7
将实施例1的预热温度调整为600℃，烧结温度调整为1100℃，烧结时间调整为20min，其他同实施例1，得到煤基固废保温骨料。
实施例8
将实施例7的预热时间调整为20min，烧结温度调整为1000℃，烧结时间调整为30min，其他同实施例7，得到煤基固废保温粗骨料。
实施例9
将实施例7的预热时间调整为30min，烧结温度调整为1200℃，烧结时间调整为10min，其他同实施例7，得到煤基固废保温粗骨料。
实施例10
将8kg煤矸石(内蒙古自治区鄂尔多斯市的煤矸石，用水冲洗至表面无残留的泥土等杂质后晾干1天，然后利用颚式破碎机将其破碎成粒径为2mm的颗粒，之后经过试磨机粉磨25min后过110目方孔筛，最后置于温度为95℃的鼓风干燥箱中干燥1h)和1.8kg粉煤灰(呼和浩特市华能金桥热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰)混合8min后，得到原料；先称取0.8kg原料于圆锅造粒机中，然后接通电源，设置造粒时的转速为50r/min，当造粒机转动55圈后，向内部的原料表面喷洒30g水，再添加150g原料，不断向造粒机内部重复喷洒水和添加原料的过程(每次喷洒水的质量为30g，添加原料的质量为150g)，直至将所有原料添加完，得到粒径为8mm的生料球，停止造粒机的滚动。
将生料球在温度为100℃的鼓风干燥箱干燥1.5h，然后将箱式高温炉从室温开始以14℃/min的升温速率升温至400℃，再将放有生料球的坩埚置于炉内预热10min，然后再以8℃/min的升温速率升温至1000℃烧结10min，最后以10℃/min的降温速率降温至400℃，取出坩埚置于室内冷却至室温，得到煤基固废保温粗骨料。
实施例11
将8kg煤矸石(内蒙古自治区鄂尔多斯市的煤矸石，用水冲洗至表面无残留的泥土等杂质后晾干3天，然后利用颚式破碎机将其破碎成粒径为5mm的颗粒，之后经过试磨机粉磨35min后过130目方孔筛，最后置于温度为115℃的鼓风干燥箱中干燥3h)和2.2kg粉煤灰(呼和浩特市华能金桥热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰)混合12min后，得到原料；先称取1.5kg原料于圆锅造粒机中，然后接通电源，设置造粒时的转速为70r/min，当造粒机转动65圈后，向内部的原料表面喷洒50g水，再添加145g原料，不断向造粒机内部重复喷洒水和添加原料的过程(每次喷洒水的质量为50g，添加原料的质量为145g)，直至将所有原料添加完，得到粒径为20mm的生料球，停止造粒机的滚动。
将生料球在温度为115℃的鼓风干燥箱干燥3h，然后将箱式高温炉从室温开始以16℃/min的升温速率升温至600℃，再将呈有生料球的坩埚置于炉内预热25min，然后再以12℃/min的升温速率升温至1200℃烧结25min，最后以12℃/min的降温速率降温至600℃，取出坩埚置于室内冷却至室温，得到煤基固废保温粗骨料。
实施例12
将8.5kg煤矸石(内蒙古自治区鄂尔多斯市的煤矸石，用水冲洗至表面无残留的泥土等杂质后晾干2天，然后利用颚式破碎机将其破碎为粒径为4mm的颗粒，之后经过试磨机粉磨30min后过120目方孔筛，最后置于温度为105℃的鼓风干燥箱中干燥2h)和1.5kg粉煤灰(呼和浩特市华能金桥热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰)混合10min后，得到原料；先称取1kg原料于圆锅造粒机中，然后接通电源，设置造粒时的转速为60r/min，当造粒机转动60圈后，向内部的原料表面喷洒40g水，再添加150g原料，不断向造粒机内部重复喷洒水和添加原料的过程(每次喷洒水的质量为40g，添加原料的质量为150g)，直至将所有原料添加完，得到粒径为0.6mm的生料球，停止造粒机的滚动。
将生料球在温度为105℃的鼓风干燥箱干燥2h，然后将箱式高温炉从室温开始以10℃/min的升温速率升温至350℃，再将放有生料球的坩埚置于炉内预热20min，然后再以10℃/min的升温速率升温至1150℃烧结25min，最后以8℃/min的降温速率降温至350℃，取出坩埚置于室内冷却至室温，得到煤基固废保温细骨料。
实施例13
将实施例12的预热时间调整为25min，烧结温度调整为1200℃，烧结时间调整为35min，其他同实施例12，得到煤基固废保温细骨料。
实施例14
将实施例12的预热时间调整为30min，烧结温度调整为1250℃，烧结时间调整为45min，其他同实施例12，得到煤基固废保温细骨料。
实施例15
将实施例12的预热温度调整为400℃，烧结温度调整为1200℃，烧结时间调整为45min，其他同实施例12，得到煤基固废保温细骨料。
实施例16
将实施例15的预热时间调整为25min，烧结温度调整为1250℃，烧结时间调整为25min，其他同实施例15，得到煤基固废保温细骨料。
实施例17
将实施例15的预热时间调整为30min，烧结温度调整为1150℃，烧结时间调整为35min，其他同实施例15，得到煤基固废保温细骨料。
实施例18
将实施例12的预热温度调整为450℃，烧结温度调整为1250℃，烧结时间调整为35min，其他同实施例12，得到煤基固废保温细骨料。
实施例19
将实施例18的预热时间调整为25min，烧结温度调整为1150℃，烧结时间调整为45min，其他同实施例18，得到煤基固废保温细骨料。
实施例20
将实施例18的预热时间调整为30min，烧结温度调整为1200℃，烧结时间调整为25min，其他同实施例18，得到煤基固废保温细骨料。
实施例21
将8.5kg煤矸石(内蒙古自治区鄂尔多斯市的煤矸石，用水冲洗至表面无残留的泥土等杂质后晾干3天，然后利用颚式破碎机将其破碎成粒径为5mm的颗粒，之后经过试磨机粉磨35min后过130目方孔筛，最后置于温度为115℃的鼓风干燥箱中干燥3h)和1.3kg粉煤灰(呼和浩特市华能金桥热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰)混合12min后，得到原料；先称取1.3kg原料于圆锅造粒机中，然后接通电源，设置造粒时的转速为70r/min，当造粒机转动65圈后，向内部的原料表面喷洒50g水，再添加170g原料，不断向造粒机内部重复喷洒水和添加原料的过程(每次喷洒水的质量为50g，添加原料的质量为170g)，直至将所有原料添加完，得到粒径为3mm的生料球，停止造粒机的滚动。
将生料球在温度为115℃的鼓风干燥箱干燥3h，然后将箱式高温炉从室温开始以8℃/min的升温速率升温至450℃，再将放有生料球的坩埚置于炉内预热20min，然后再以12℃/min的升温速率升温至1150℃烧结35min，最后以12℃/min的降温速率降温至450℃，取出坩埚置于室内冷却至室温，得到煤基固废保温细骨料。
实施例22
将8.5kg煤矸石(内蒙古自治区鄂尔多斯市的煤矸石，用水冲洗至表面无残留的泥土等杂质后晾干1天，然后利用颚式破碎机将其破碎破碎至粒径为2mm的颗粒，之后经过试磨机粉磨25min后过110目方孔筛，最后置于温度为95℃的鼓风干燥箱中干燥1h)和1.5kg粉煤灰(呼和浩特市华能金桥热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰)混合8min后，得到原料；先称取1kg原料于圆锅造粒机中，然后接通电源，设置造粒时的转速为50r/min，当造粒机转动55圈后，向内部的原料表面喷洒30g水，再添加150g原料，不断向造粒机内部重复喷洒水和添加原料的过程(每次喷洒水的质量为30g，添加原料的质量为150g)，直至将所有原料添加完，得到粒径为4.75mm的生料球，停止造粒机的滚动。
将生料球在温度为100℃的鼓风干燥箱干燥1.5h，然后将箱式高温炉从室温开始以12℃/min的升温速率升温至350℃，再将放有生料球的坩埚置于炉内预热30min，然后再以8℃/min的升温速率升温至1250℃烧结35min，最后以10℃/min的降温速率降温至350℃，取出坩埚置于室内冷却至室温，得到煤基固废保温细骨料。
对实施例1～9得到煤基固废保温粗骨料的筒压强度和导热系数进行测试，结果如表3所示。
表3实施例1～9得到煤基固废保温粗骨料的筒压强度和导热系数
由表3可知：本发明制得的保温粗骨料满足粗骨料强度的要求，与天然浮石的导热系数1.18W/(m·K)相比，导热系数显著降低，说明本发明制备的保温粗骨料的保温效果明显提高。
将实施例6制得的煤基固废保温粗骨料以不同体积替代率(0％、25％、50％、75％和100％)代替粗骨料天然浮石制备混凝土墙体，配合比如表4所示；并对混凝土墙体的28d抗压强度和导热系数进行测试，结果如表5所示。
表4保温粗骨料混凝土墙体配合比
其中，LC20-0表示煤基固废保温粗骨料以0％的体积替代率代替粗骨料天然浮石制备混凝土墙体；LC20-25表示煤基固废保温粗骨料以25％的体积替代率代替粗骨料天然浮石制备混凝土墙体；LC20-50表示煤基固废保温粗骨料以50％的体积替代率代替粗骨料天然浮石制备混凝土墙体；LC20-75表示煤基固废保温粗骨料以75％的体积替代率代替粗骨料天然浮石制备混凝土墙体；LC20-100表示煤基固废保温粗骨料以100％的体积替代率代替粗骨料天然浮石制备混凝土墙体。
表5保温粗骨料混凝土墙体的28d抗压强度和导热系数
由表5可知：煤基固废保温粗骨料在100％的替代率时，保温粗骨料混凝土墙体的28d抗压强度可达22.89MPa，满足强度的要求，导热系数降低至0.9W/(m·K)，保温效果提高了18.9％，说明本发明制备得到的煤基固废保温粗骨料可提高混凝土墙体的保温性能。
对实施例12～20得到煤基固废保温细骨料的压碎指标和导热系数进行测试，结果如表6所示。
表6实施例12～20得到煤基固废保温细骨料的压碎指标和导热系数
| 试验编号 | 压碎指标/％ | 导热系数/(W/m·K) |
| 实例施12 | 36.97 | 0.211 |
| 实例施13 | 37.05 | 0.187 |
| 实例施14 | 34.27 | 0.172 |
| 实例施15 | 37.85 | 0.204 |
| 实例施16 | 29.1 | 0.138 |
| 实例施17 | 37.48 | 0.216 |
| 实例施18 | 32.07 | 0.163 |
| 实例施19 | 38.93 | 0.225 |
| 实例施20 | 35.675 | 0.179 |
由表6可知：本发明制得的保温细骨料满足细骨料强度的要求，与河砂的导热系数0.27W/(m·K)相比，导热系数显著降低，说明本发明制备的保温细骨料的保温性能明显提高。
将实施例16制得的煤基固废保温细骨料以不同体积替代率(0％、10％、20％和30％)代替细骨料砂制备混凝土墙体，配合比如表7所示；并对混凝土墙体的28d抗压强度和导热系数进行测试，结果如表8所示。
表7保温细骨料混凝土墙体配合比
其中，LC20-0表示煤基固废保温细骨料以0％的体积替代率代替细骨料砂制备混凝土墙体；LC20-10表示煤基固废保温细骨料以10％的体积替代率代替细骨料砂制备混凝土墙体；LC20-20表示煤基固废保温细骨料以20％的体积替代率代替细骨料砂制备混凝土墙体；LC20-30表示煤基固废保温细骨料以30％的体积替代率代替细骨料砂制备混凝土墙体。
表8保温细骨料混凝土墙体的28d抗压强度和导热系数
| 组别 | <![CDATA[F<sub>28d</sub>(MPa)]]> | 导热系数(W/m·K) |
| LC20-0 | 22.05 | 1.12 |
| LC20-10 | 24.04 | 0.93 |
| LC20-20 | 23.37 | 0.84 |
| LC20-30 | 22.81 | 0.73 |
由表8可知：煤基固废保温细骨料在30％的替代率时，保温细骨料混凝土墙体的28d抗压强度可达22.81MPa，满足强度的要求，导热系数降低至0.73W/(m·K)，保温效果提高了35％，说明本发明制备得到的煤基固废保温细骨料可提高混凝土墙体的保温性能。
本发明制备的煤基固废保温骨料在满足强度的前提下，保温粗骨料的导热系数为0.1559～0.2408W/(m·K)，保温细骨料的导热系数为0.138～0.225W/(m·K)；本发明的制备方法可有效利用煤基固废材料煤矸石和粉煤灰，不仅能减少环境污染和固废资源浪费，降低成本，而且工艺简单，有利于实现规模化生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种煤基固废保温骨料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
1)将煤矸石、粉煤灰和水混合后进行造粒，得到生料球；
2)将生料球干燥后顺次进行预热和烧结，得到煤基固废保温骨料；
所述煤基固废保温骨料包含粗骨料和细骨料；
当煤矸石和粉煤灰的质量比为80:18～22时，得到粗骨料；
当煤矸石和粉煤灰的质量比为85:13～17时，得到细骨料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述煤矸石的粒径为110～130目。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述粗骨料的粒径为5～20mm；所述细骨料的粒径为0.6～4.75mm。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，煤矸石、粉煤灰和水混合的具体工艺为煤矸石和粉煤灰混合为原料，原料和水独立的分多次添加进行混合。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述造粒的转速为50～70r/min。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述干燥的温度为100～110℃，干燥的时间为1.5～2.5h。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，制备粗骨料时，步骤2)所述预热的温度为400～600℃，预热的时间为10～30min，加热至预热温度的升温速率为14～16℃/min；制备细骨料时，步骤2)所述预热的温度为350～450℃，预热的时间为20～30min，加热至预热温度的升温速率为8～12℃/min。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，制备粗骨料时，步骤2)所述烧结的温度为1000～1200℃，烧结的时间为10～30min；制备细骨料时，步骤2)所述烧结的温度为1150～1250℃，烧结的时间为25～45min；制备粗骨料和细骨料的过程中，加热至烧结温度的升温速率独立的为8～12℃/min。
9.权利要求1～8任意一项所述的制备方法制备得到的煤基固废保温骨料。
10.权利要求9所述的煤基固废保温骨料在混凝土墙体中的应用。
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