[发明专利]采用煤矸石和煤泥为原料的陶粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于人造轻集料技术领域，特别涉及采用煤矸石和煤泥为原料的高强度陶粒的及制备方法。

背景技术

陶粒是对人造轻集料的俗称，陶粒具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等。特别由于陶粒密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀，抗冻，抗震和良好的隔绝性等多功能特点。陶粒广泛应用于与建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门，应用领域越来越广，还在继续扩大。主要品种有采用黏土的陶砂页岩陶粒和采用粉煤灰为原料的陶粒等。

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。其主要成分是氧化铝、氧化硅，另外还含有数量不等的氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾，煤矸石弃置不用，存在占用大片土地，污染大气、农田和水体，自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害等问题。中国积存煤矸石达10亿吨以上，每年还将排出煤矸石1亿吨。为了消除污染，自60年代起，很多国家开始重视煤矸石的处理和利用，用煤矸石制陶粒可以产生很好的社会效益和经济效益，中国专利1337378报道用75-85%的煤矸石粉，外加少量粉煤灰、粘合剂和添加剂，经过混合搅拌-制球-预热干燥-烧结处理等工艺，制备出陶粒作为混凝土骨料使用。中国专利1872783报道采用煤矸石、长石和铁尾矿为原料制备陶粒，煤矸石用量增加到85-95%，且配方中无粘土，节约了土地资源。但上述制备的陶粒大多强度不足，限制了陶粒的应用范围。

煤泥泛指煤粉含水形成的半固体物,是煤炭生产的洗煤过程中排出的具有一定煤含量、水分较高、又有粘土成分的副产物。由于含煤量不高，水分多，一般洗煤厂难以处理。

发明内容

本发明的目的是解决煤矸石和煤泥的综合利用，及陶粒强度不足的问题，提供一种采用煤矸石和煤泥为原料的陶粒及其制备方法，利用本发明可以充分利用煤矸石和煤泥中的矿物成份和可燃成份，煤泥中的水分，制成表面无孔的高强度陶粒。具有容重较轻，强度高，且吸水率低，导热系数低、保温效果较好，可以广泛的应用于工程建筑、化工等领域。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种采用煤矸石和煤泥为原料的陶粒，其特征在于，该陶粒主要由煤矸石，石英砂,长石和煤泥混合焙烧而成，该陶粒各原料的重量百分比配方如下：煤矸石为60-80%，石英砂为5-10%,长石为5-15%，煤泥为10-30%。

上述方案中，煤矸石中氧化硅含量为50-70%，氧化铝含量为10-25%，氧化铁含量为1%-5%，烧失量为4-15%

上述方案中，煤泥中氧化硅含量为20-40%，氧化铝含量为5-15%，氧化铁含量为0.5%-3%，烧失量为35-60%。

一种采用煤矸石和煤泥制备陶粒的方法，采取如下步骤：

（1）先将（重量比）60-80份煤矸石，5-10份石英砂和5-15份的长石，分别破碎、粉碎并研细过筛得到200目以下原料；

（2）将上述原料与10-30份的煤泥混合均匀，并制成球体；

（3）将上述球体干燥，再在马弗炉内高温焙烧，冷却得到成品。

上述步骤（1）中，每种矿物原料的的破碎、粉碎和筛分具体为：先用破碎机将所述矿物原料破碎至15mm以下，再用粉碎机将原料粉碎，再过200目筛，选200目以下原料使用。

上述步骤（2）具体为，将三种矿物原料与煤泥混匀，用手工或机械制成球状颗粒，颗粒大小一般为3-8mm。

上述步骤（3）具体包括先将所述球体从室温升温至450℃，干燥1-2小时，再从450℃升温至焙烧温度1100-1250℃下，焙烧1-3小时；再保温时间为20-60分钟后，冷却得到陶粒制品。上述方案中，制备的陶粒表面无孔，容重为500-650Kg/m³，颗粒抗压强度达到18-20MPa。

相比现有技术而言，本发明具有以下优点：

1.本发明选用的煤矸石铁含量较高，煤含量较低，一般可选用洗煤厂洗选后煤矸石，该煤矸石由于铁含量高，煤含量少，一般的途径利用起来困难较大，本发明充分利用了这类煤矸石的矿物原料和碳成分，在制备陶粒过程中，有效地降低了陶粒容重，节约了能耗，并充分利用了煤矸石内的硅铝成分，增加了陶粒的骨架强度。