CN117209253B - 一种用煤矸石协同固废制备特轻陶粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于特轻陶粒制备技术领域,提供了一种用煤矸石协同固废制备特轻陶粒的方法,包括以下步骤:步骤一:浓缩压滤煤矸石矿浆,并粉磨到预定细度;步骤二:含铁固废破碎、烘干、粉磨到预定细度;步骤三:配置外加剂,混匀并粉磨到预定细度;步骤四:将煤矸石粉、含铁固废粉、外加剂粉按预定比例混合均匀;步骤五:将步骤四中混合后的混合物料进行挤压造粒得到生料坯;步骤六:烘干生料坯;步骤七:将步骤六中的生料坯进行焙烧,得到料球;步骤八:将步骤七中的料球冷却至室温。本发明利用煤矸石和外加剂与含铁固废发生化学反应,改善陶粒的孔结构,使得陶粒具有较低的吸水率并增强陶粒的抗压强度。
Description
技术领域
本发明适用于特轻陶粒制备技术领域,提供了一种用煤矸石协同固废制备特轻陶粒的方法。
背景技术
煤系固废已成为我国目前产出量最大、综合利用率最低的大宗固体废弃物,大量的固废堆积不仅会污染空气和水,而且会产生安全问题,这已引起社会的高度重视。研究有效、高附加值利用固废的方式,提高利用率,对社会都有重要意义。
目前,煤矸石已逐渐应用于建材领域,但是大量的细粒级的煤矸石很难得到大宗、高附加值利用,因此需要探寻大规模综合利用的途径,来提升固废的综合利用率,实现固废的变废为宝。
陶粒是一种具有一定强度的、粒度多为5~25mm的规则球体或不规则的陶制颗粒。陶粒作为一种热门的新兴材料,由于其优越的物理与化学性能,加上能以固废为原料以达到大规模消纳固废的优势,受到广泛研究者的追捧。
因此,如果充分利用煤系固废和煤矸石,将其转化为陶粒,便可以充分利用社会中的固体废物,且保护环境,制作的陶粒便可以消纳社会的固废,实现充分利用,变废为宝,但是常规制造陶粒的方法制造的陶粒抗压强度低,吸水率高。
发明内容
针对上述的缺陷,本发明的目的在于提供一种用煤矸石协同固废制备特轻陶粒的方法,目的是为了获得抗压强度高、吸水率低的陶粒,包括以下步骤:
步骤一:将煤矸石矿浆通过浓缩压滤得到预定含水率的煤矸石,然后粉磨到预定细度得到煤矸石粉;
步骤二:破碎含铁固废得到混合物,将混合物烘干,烘干温度为450℃,时间为10分钟,然后粉磨到预定细度得到含铁固废粉;
步骤三:配置外加剂,外加剂成分包括石膏、粉煤灰、碳粉、硅灰,外加剂的石膏的质量百分比为25-30%,粉煤灰的质量百分比为25-30%,碳粉的质量百分比为20-30%,硅灰的质量百分比为10-20%,将外加剂混匀并粉磨到预定细度得到外加剂粉;
步骤四:将质量百分比为50-70%的煤矸石粉和质量百分比为30-50%的含铁固废粉混合为混合粉料,在混合粉料中添加质量百分比为5-20%的外加剂粉,并混合均匀;
步骤五:将步骤四中混合后的混合粉料进行挤压造粒得到生料坯;
步骤六:将步骤五得到的生料坯进行烘干,烘干温度为350℃,时间为50分钟,得到含水率为2%的生料坯;
步骤七:将步骤六中的生料坯进行焙烧,得到料球;
步骤八:将步骤七中的料球冷却至室温。
进一步的,步骤一中的煤矸石的含水率为15%。
进一步的,煤矸石粉、含铁固废粉、外加剂粉的预定细度均为200目。
进一步的,步骤七中焙烧过程中的烧成温度为1200-1250℃,窑头温度为1200-1250℃,窑尾温度为650-750℃,烧成时间为50-60分钟。
有益效果
本发明提供的一种用煤矸石协同固废制备特轻陶粒的方法,利用煤矸石和外加剂中的碳粉与含铁固废中的含铁化合物反应,使得陶粒中形成孔洞,进而改善陶粒的孔结构;外加剂使得陶粒具有耐高温性能和较低的吸水率,增强陶粒的抗压强度和堆积密度;焙烧过程改善陶粒的结构。
附图说明
图1为用煤矸石协同固废制备特轻陶粒的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参见图1,该煤矸石与含铁固废生产特轻陶粒的制造方法如下:
实施例1:(1)浓缩压滤;将煤矸石矿浆经过旋流器分选,将200目以下的矿浆用浓缩机浓缩压滤得到含水率为15%的煤矸石,煤矸石中碳含量为10%;然后将煤矸石放进立式磨粉机进行粉磨得到煤矸石粉,粉磨时间为30分钟,使得煤矸石粉的细度达到200目;煤矸石的含水率的检测方法为:利用酒精燃烧煤矸石,然后在燃烧前后分别称重进行测量。
(2)细化含铁固废;将含铁固废先经过破碎机破碎为小块及颗粒的混合物,含铁固废中三氧化二铁含量为30%,然后将混合物放进烘干机进行烘干,烘干温度为450℃,烘干时间为10分钟,然后将烘干后的混合物放进立式磨粉机进行粉磨得到含铁固废粉,粉磨时间为30分钟,使得混合物细度达到200目;粉磨含铁固废是为了增加含铁固废外表面积,便于后续反应和混合。
(3)配置外加剂;外加剂的成分包括石膏、粉煤灰、碳粉、硅灰,各个成分的质量百分比分别为30%、30%、30%、10%;将以上成分放进立式磨粉机进行粉磨得到外加剂粉,粉磨时间为30分钟,使得外加剂的细度达到200目。石膏中含有CaCO3和部分可溶盐,有利于加速混合颗粒水化,能与混合颗粒充分接触,迅速发生反应,制造陶粒;粉煤灰中含有大量活性氧化硅、活性氧化铝,与石膏、煤矸石中的含钙化合物反应可以增强陶粒的强度和硬度,且粉煤灰中含有大量玻璃微珠,这些微珠具有较高的热稳定性、硬度、密度和化学稳定性,可以改善陶粒的孔结构和增大陶粒的密度,同时粉煤灰具有耐高温性能,可以增强陶粒的耐高温性能;同时,粉煤灰中的铝元素使得陶粒具有较低的吸水率;碳粉和煤矸石中的碳利用化学反应:2Fe203+3C=4Fe+3C02↑,将含铁固废中的三氧化二铁与碳粉发生反应,产生气体,在陶粒中形成孔洞,改善陶粒的孔结构;硅灰中含有的活性硅酸钙矿物质能够填充到陶粒的孔隙中,提高材料的致密度,最终提升陶粒的堆积密度,同时活性硅酸钙矿物在烧制过程中还能促进其他原料的化学反应,提高陶粒的抗压强度和性能。
(4)制备混合粉料;取质量百分比为50%的煤矸石粉和50%的含铁固废粉制成混合粉料,然后加入混合粉料的质量百分比为5%的外加剂粉,然后用高效立式紊流搅拌机混合搅拌30分钟,制得混合粉料;物料经过高效立式紊流搅拌机混合搅拌后,使得各个组分均匀混合。
(5)制备生料坯;将步骤四得到的混合粉料通过皮带运送至对辊造粒机中进行挤压造粒,得到生料坯;将混合粉料转变为颗粒状,便于后续加工。
(6)烘干生料坯;将步骤五制得的生料坯通过皮带机运送到回转窑烘干,烘干时间为50分钟,烘干温度为350℃,使生料坯含水率为2%。
(7)焙烧生料坯;将烘干后的生料坯输送进入焙烧窑烧成,自窑尾连续入料,烧成温度为1200℃,窑头温度为1200℃,窑尾温度为650℃,烧成时间为50分钟,得到料球;在焙烧过程中,生坯料在高温作用下软化而具有一定的粘度,在外力作用下可以流动变形。与此同时,生坯料中有气体产生并形成一定的内气压,使得具有一定粘度的软化坯体发生膨胀,最终形成多孔结构的陶粒。
(8)冷却料球;焙烧好的料球自窑头出料,进入冷却机,冷却至室温,即制得用煤矸石与含铁固废协同生产的特轻陶粒,测试项目见表1。
表1 陶粒的性能指标
实施例2:(1)浓缩压滤;将煤矸石矿浆经过旋流器分选,将200目以下的矿浆用浓缩机浓缩压滤得到含水率为15%的煤矸石;然后将煤矸石放进立式磨粉机进行粉磨得到煤矸石粉,粉磨时间为30分钟,使得煤矸石粉的细度达到200目。
(2)细化含铁固废;将含铁固废先经过破碎机破碎为小块及颗粒的混合物,然后将混合物放进烘干机进行烘干,烘干温度为450℃,烘干时间为10分钟,然后将烘干后的混合物放进立式磨粉机进行粉磨得到含铁固废粉,粉磨时间为30分钟,使得混合物细度达到200目。
(3)配置外加剂;外加剂的成分包括石膏、粉煤灰、碳粉、硅灰,各个成分的质量百分比分别为25%、25%、30%、20%;将以上成分放进立式磨粉机进行粉磨得到外加剂粉,粉磨时间为30分钟,使得外加剂的细度达到200目。
(4)制备混合粉料;取质量百分比为60%的煤矸石粉和40%的含铁固废粉制成混合粉料,然后加入混合粉料的质量百分比为15%的外加剂粉,然后用高效立式紊流搅拌机混合搅拌30分钟,制得混合粉料。
(5)制备生料坯;将步骤四得到的混合粉料通过皮带运送至对辊造粒机中进行挤压造粒,得到生料坯。
(6)烘干生料坯;将步骤五制得的生料坯通过皮带机运送到回转窑烘干,烘干时间为50分钟,烘干温度为350℃,使生料坯含水率为2%。
(7)焙烧生料坯;将烘干后的生料坯输送进入焙烧窑烧成,自窑尾连续入料,烧成温度为1225℃,窑头温度为1225℃,窑尾温度为700℃,烧成时间为55分钟,得到料球。
(8)冷却料球;焙烧好的料球自窑头出料,进入冷却机,冷却至室温,即制得用煤矸石与含铁固废协同生产的特轻陶粒,测试项目见表2。
表2 陶粒的性能指标
实施例3:(1)浓缩压滤;将煤矸石矿浆经过旋流器分选,将200目以下的矿浆用浓缩机浓缩压滤得到含水率为15%的煤矸石;然后将煤矸石放进立式磨粉机进行粉磨得到煤矸石粉,粉磨时间为30分钟,使得煤矸石粉的细度达到200目。
(2)细化含铁固废;将含铁固废先经过破碎机破碎为小块及颗粒的混合物,然后将混合物放进烘干机进行烘干,烘干温度为450℃,烘干时间为10分钟,然后将烘干后的混合物放进立式磨粉机进行粉磨得到含铁固废粉,粉磨时间为30分钟,使得混合物细度达到200目。
(3)配置外加剂;外加剂的成分包括石膏、粉煤灰、碳粉、硅灰,各个成分的质量百分比分别为30%、30%、25%、15%;将以上成分放进立式磨粉机进行粉磨得到外加剂粉,粉磨时间为30分钟,使得外加剂的细度达到200目。
(4)制备混合粉料;取质量百分比为70%的煤矸石粉和30%的含铁固废粉制成混合粉料,然后加入混合粉料的质量百分比为20%的外加剂粉,然后用高效立式紊流搅拌机混合搅拌30分钟,制得混合粉料。
(5)制备生料坯;将步骤四得到的混合粉料通过皮带运送至对辊造粒机中进行挤压造粒,得到生料坯。
(6)烘干生料坯;将步骤五制得的生料坯通过皮带机运送到回转窑烘干,烘干时间为50分钟,烘干温度为350℃,使生料坯含水率为2%。
(7)焙烧生料坯;将烘干后的生料坯输送进入焙烧窑烧成,自窑尾连续入料,烧成温度为1250℃,窑头温度为1250℃,窑尾温度为750℃,烧成时间为60分钟,得到料球。
(8)冷却料球;焙烧好的料球自窑头出料,进入冷却机,冷却至室温,即制得用煤矸石与含铁固废协同生产的特轻陶粒,测试项目见表3。
表3 陶粒的性能指标
因此,本发明通过煤矸石中的碳与含铁固废中三氧化二铁发生反应,使得陶粒中形成孔洞,进而改善陶粒的孔结构;外加剂的石膏组分能与其他组分充分接触,迅速发生反应,制造陶粒;粉煤灰可以增强陶粒的强度和硬度,改善陶粒的孔结构和增大陶粒的堆积密度,增强陶粒的耐高温性能和使得陶粒具有较低的吸水率;外加剂的碳粉也能改善陶粒的孔结构;外加剂的硅灰提升陶粒的堆积密度,提高陶粒的抗压强度;后续的焙烧过程使得具有一定粘度的软化坯体发生膨胀,最终形成多孔结构的陶粒。
综上,本实施例2生产的特轻陶粒堆积密度高,吸水率低,筒压强度高,利用煤矸石和外加剂中的碳粉与含铁固废中的含铁化合物反应,使得陶粒中形成孔洞,进而改善陶粒的孔结构;外加剂使得陶粒具有耐高温性能和较低的吸水率,增强陶粒的抗压强度和堆积密度;焙烧过程改善陶粒的结构。
当然,本发明还可有其他多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种用煤矸石协同固废制备特轻陶粒的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:将煤矸石矿浆通过浓缩压滤得到预定含水率的煤矸石,然后粉磨到预定细度得到煤矸石粉;
步骤二:破碎含铁固废得到混合物,将混合物烘干,烘干温度为450℃,时间为10分钟,然后粉磨到预定细度得到含铁固废粉;
步骤三:配置外加剂,外加剂成分包括石膏、粉煤灰、碳粉、硅灰,外加剂的石膏的质量百分比为25-30%,粉煤灰的质量百分比为25-30%,碳粉的质量百分比为20-30%,硅灰的质量百分比为10-20%,将外加剂混匀并粉磨到预定细度得到外加剂粉;
步骤四:将质量百分比为50-70%的煤矸石粉和质量百分比为30-50%的含铁固废粉混合为混合粉料,在混合粉料中添加质量百分比为5-20%的外加剂粉,并混合均匀;
步骤五:将步骤四中混合后的混合粉料进行挤压造粒得到生料坯;
步骤六:将步骤五得到的生料坯进行烘干,烘干温度为350℃,时间为50分钟,得到含水率为2%的生料坯;
步骤七:将步骤六中的生料坯进行焙烧,得到料球;
步骤八:将步骤七中的料球冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的用煤矸石协同固废制备特轻陶粒的方法,其特征在于,步骤一中的煤矸石的含水率为15%。
3.根据权利要求1所述的用煤矸石协同固废制备特轻陶粒的方法,其特征在于,煤矸石粉、含铁固废粉、外加剂粉的预定细度均为200目。
4.根据权利要求1所述的用煤矸石协同固废制备特轻陶粒的方法,其特征在于,步骤七中焙烧过程中的烧成温度为1200-1250℃,窑头温度为1200-1250℃,窑尾温度为650-750℃,烧成时间为50-60分钟。
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Denomination of invention: A method for preparing ultra-light ceramic particles using coal gangue as a synergistic solid waste Granted publication date: 20240209 Pledgee: Shandong Linqu Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG HENGYUANLI WASTE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980014593 |
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