[发明专利]一种以煤矸石为原料和燃料的高强陶粒及其制备方法

说明书

本发明提供了一种以煤矸石为原料和燃料的高强陶粒，包括按质量百分比计的如下原料组分：煤矸石80～95％，长石4.5～16％，石灰石0～5％，发泡剂0.1～0.5％；另外还提供了其制备方法是将各原料组分比例配合后，通过粉磨、成球、表面包覆、干燥、预热、高温烧结发泡、冷却等过程，制备得高强陶粒。本发明涉及的煤矸石掺入量达80～95％，并全部利用煤矸石中的残余碳作为燃料，可大量消耗煤矸石，并充分利用了煤矸石的潜热，从而大幅度降低生产成本，而且制得的陶粒具有轻质、高强、吸水率低的特点，其堆积密度为500～800kg/m³，筒压强度为6～10MPa，吸水率为小于6％，各主要指标均超过GB/T17431.1‑2010高强轻集料的标准，可用于配置高性能轻集料混凝土。

技术领域

本发明属于建筑用轻集料技术领域，具体涉及一种以煤矸石为原料和燃料的高强陶粒及其制备方法。

背景技术

陶粒是一种人造轻集料，具有低密度、隔热性能好、筒压强度高、抗冻性能好的、耐腐蚀等特点，被广泛应用于建材、园艺、耐火保温、化工、石油等领域。近年来，我国轻集料陶粒发展迅速，应用广泛，但高强陶粒因其吸水率偏高，强度不稳定等因素的影响，发展缓慢，应用较少。

煤矸石是在开采和洗煤过程中排出的固体废弃物，是碳质、泥质和砂质页岩的混合物，且具有一定的热值。我国年排放量6亿吨，成为我国排放量最大的工业固体废弃物之一。煤矸石排放堆积不仅造成资源浪费、占用土地，且存在一定的环境污染等隐患。我国现阶段对煤矸石的利用率仅30％左右，主要用于发电，提取各种铝制化合物，建筑用砖等方面，虽然这些应用实现了煤矸石的部分资源化利用，但是利用率低，甚至会造成二次污染。在利用煤矸石制备陶粒技术方面，许多研究者做了有益的工作，但未能实现以煤矸石作为燃料烧制陶粒，且陶粒的强度偏低。

发明内容

本发明的目的是解决煤矸石的资源化利用，以及陶粒强度不足的问题，提供一种以煤矸石为原料和燃料的高强陶粒，具有密度低、强度高、吸水率低的优点，可用于配置高性能轻集料混凝土。

本发明提供了一种以煤矸石为原料和燃料的高强陶粒，包括按质量百分比计的如下原料组分：煤矸石80～95％，长石4.5～16％，石灰石0～5％，发泡剂0.1～0.5％。

进一步的，上述煤矸石发热量≥4.0MJ/kg。

进一步的，上述发泡剂为碳化硅、硫酸钙中的一种或几种按任意配比混合的混合物。

另外，本发明还提供了上述以煤矸石为原料和燃料的高强陶粒的制备方法，包括如下步骤：

1)原料的制备：按设计配比称取各种原料组分，同时装入球磨机粉磨、混合，得到混合粉料。

2)成球：将步骤1)得到的混合粉料均匀加入水后在成球机中成球，得料球。

3)表面包覆：将步骤2)中制得的料球表面包覆一层耐高温粉料，得包覆球。

4)烧结、发泡：将步骤3)制得的包覆球送入烧结发泡炉内，在炉内经烘干、预热、煤矸石中的碳粉燃烧、高温烧结、发泡、冷却过程，烧制得高强陶粒。

进一步的，上述步骤1)中粉磨采用干法粉磨，粉磨至原料细度≤180目。

进一步的，上述步骤2)中加入的水质量为混合粉料质量的12～18％。

进一步的，上述步骤2)中制得的料球直径为5～15mm。

进一步的，上述步骤3)中耐高温粉料为高岭土或铝矾土，该耐高温粉料的厚度为0.2～0.5mm。