[发明专利]一种赤泥煤矸石烧结砖的生产工艺

说明书

技术领域

    本发明涉及利用有害废渣赤泥和煤矸石制作建筑用砖的工艺方法。

背景技术

赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的固体粉状废弃物，由于它的pH值很高又含有氟化物，故属有害废渣。在我国赤泥累积堆存量高达数千万吨，赤泥的堆存不仅占用大量的土地和农田、耗费较多的堆场建设和维护费用，而且赤泥中的氟化物、碱等污染物在雨水和冲灰水的浸泡和淋溶作用下会大量溶出，经包气带渗入含水层，进而污染地下水，影响生态环境和人体健康。此外，干化赤泥形成的粉尘到处飞扬，破坏生态环境，造成大气污染。

粘土砖作为应用量最大、最广的建筑材料，可是粘土砖的生产很大程度上是以毁坏可耕种的土地、不可再生的能源、过度的消耗以及环境污染为代价的。因此，寻找粘土的替代材料或新的墙体材料刻不容缓。

煤矸石是洗煤厂的洗矸、煤炭生产中的手选矸、半煤巷和岩巷掘进中排出的煤和岩石以及和煤矸石一起堆放的煤系之外的白矸等的混合物。我国的煤矿和洗煤厂产生大量的废弃物煤矸石堆积如山，占用大量土地资源。

发明内容

     本发明是为了将有害废渣赤泥和煤矸石得到利用，达到消除污染和制作成建筑用材的目的。

   本发明的技术方案为：采用的原料是赤泥和煤矸石，它们间所占重量分别为20～30%和70～80%；其制作工艺流程为：配料→破碎过筛→加水搅拌→陈化→成型→干燥→预热→烧制→冷却→浸水。所用的原料赤泥为自然风干后的赤泥。风干的赤泥破碎后过0.6～0.8㎜孔径筛，煤矸石破碎后过3.0㎜孔径筛。搅拌时加原料总重量12～16%重量的水。干燥时砖坯含水率在4～4.5%间，预热时初始温度在100～120℃间，时间为25～35 min。

本发明的有益效果是：本发明利用赤泥和煤矸石为原料生产烧结砖，生产的烧结砖各项指标达到《烧结普通砖》(GB5101-2003)一等品标准。本发明一方面解决了赤泥大规模综合利用的问题，同时解决了煤矸石综合利用问题，且可创造良好的经济效益，达到环境保护和社会效益的双赢。

具体实施方式

    例1.称取自然风干后的赤泥1.0吨，破碎后过0.6～0.8㎜孔径筛，再称取煤矸石4.0吨破碎后过3.0㎜孔径筛，然后均匀混合放入搅拌机并加0.6吨水进入搅拌，之后的工艺为：

（1）陈化： 将配好的物料陈化1~2天，以促进混合料中的水分充分迁移，润湿原料颗粒，让水分在原料颗粒周图形成水膜，改善混合料的物理性质，特别是提高混合料的干燥性能与塑性指数。

（2）成型：将陈化好的物料用制砖磨具成型，成型压力控制在6MPa。

（3） 干燥：将压制好的砖坯自然放置2天，然后将砖坯在60℃下进行烘干。入窑配体残余含水率控制在4%～4.5%。总的要求是先慢后快，只有先慢，坯子表面的水分蒸发速度才能与内部水分移动速度相适应，否则坯子表面会产生大量网状裂纹。

（4）预热：砖坯干燥完成后，即可进入预热阶段，预热阶段温度为110℃左右，预热时间为30min左右。此阶段，预热是为了将砖坯中的自由水分全部排出。如果坯体残余含水率高，升温快，势必产生应力，使坯体开裂。在预热带后期坯体温度从450℃～700℃叫做高温预热带，其中在550～600度的阶段中大量二氧化硅发生晶形转换，体积剧烈膨胀，此时不可升温过快，以免出现裂纹。

（5）烧制：焙烧阶段是整个制备工艺中最重要的一步，它直接影响到烧结砖制品的各项性能指标，由于升温速度、焙烧温度（即烧结温度）、焙烧时间（即保温时间）和冷却速度是影响烧结砖性能的关键因素。如果控制不当，升温和冷却速度会造成砖体开裂，保温时间不够则造成砖体内矿物相互反应不够完全，不能使熔融的液相流入骨料颗粒间，降低砖块强度。到达烧结温度后烧制2小时。

（6）冷却：随后冷却降温，注意温度从600℃降至500℃的阶段，游离的二氧化硅又要产生晶形转化，颗粒体积收缩，容易产生裂纹。500℃以下可快速自然冷却。

（7）浸水：为解决石灰爆裂问题，将烧制好的砖块放置在水中浸泡半天，使砖中的CaO迅速消解成膏状Ca(OH)₂ ,并随水从砖内部的毛细微孔自行排出,因而对砖产生的胀应力就很小,就不会造成石灰爆裂。

例2. 称取自然风干后的赤泥1.25吨，破碎后过0.6～0.8㎜孔径筛，再称取煤矸石3.75吨破碎后过3.0㎜孔径筛，然后均匀混合放入搅拌机并加0.7吨水进入搅拌，之后的工艺与例1相同。

例3. 称取自然风干后的赤泥1.5吨，破碎后过0.6～0.8㎜孔径筛，再称取煤矸石3.5吨破碎后过3.0㎜孔径筛，然后均匀混合放入搅拌机并加0.8吨水进入搅拌，之后的工艺与例1相同。