[发明专利]一种煤矸石砂岩海绵砖及其制备方法

说明书

本发明属于固废资源综合利用技术领域，具体涉及一种煤矸石砂岩海绵砖及其制备方法，按照质量百分比由以下各原料烧制而成：50～80％煤矸石和20～50％砂岩、煤矸石和砂岩总质量6～8％的粘结剂溶液；制备方法为：S1、按比例称取煤矸石、砂岩和粘结剂溶液，将煤矸石和砂岩进行搅拌，在搅拌过程中缓慢滴加粘结剂溶液，继续搅拌均匀后得到混合物；S2、将混合物放入模具中，利用压机压力成型生坯，生坯放置室内阴干后，再进行干燥，将生坯放入成烧板中进行烧制得到海绵砖。本发明利用砂岩起到熔剂作用和骨架结构，煤矸石残余的煤燃烧后留下孔隙，制备的海绵砖具有高的抗压强度和良好的保水性，为固废资源的综合利用提供了一个新的途径。

技术领域

本发明属于固废资源综合利用技术领域，具体涉及一种煤矸石砂岩海绵砖及其制备方法。

背景技术

煤矸石是煤炭开采和洗选过程中产生的固体废物，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，包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。随着科学技术的发展，晋煤集团每年产煤一直呈增多的趋势，自然煤矸石固体废弃物的量也随之增加，目前煤矸石基本是以室外堆方的方式处理。煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。

目前，国家正在加快海绵城市的建设，改善道路基础设施，增强城市的自身循环功能，建设生态文明城市。目前铺设的材料主要有水泥砂浆、免烧混泥土透水砖和碎瓷陶瓷透水砖。其中，碎瓷陶瓷透水砖主要是将陶瓷碎瓷片经破碎，添加烧结助熔剂，经高温烧成。碎瓷片受建陶工业的影响，一般海绵砖生产基地只能建在建陶企业附近，同时碎瓷量依赖于陶瓷企业的成品率，另外需要额外添加烧结助剂，增加了生产成本。

因此，如何综合利用煤矸石是当前我国践行可持续发展与生态文明建设的当务之急，避免大量固体废弃物堆放所带来的环境问题和生态问题，在消纳煤矸石的同时能够变废为宝，并应用于海绵城市建设的铺设，降低生产成本，为海绵城市的建设提供一条利用途径。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，本发明提供一种煤矸石砂岩海绵砖及其制备方法，该材料不需额外添加烧结助剂，原料成本低，但制备出的海绵砖产品，既具有高强度，又具有良好的保水性能，制备方法简单，产品价值高。

本发明的目的之一是提供一种煤矸石砂岩海绵砖，按照质量百分比由以下各原料烧制而成：50～80％煤矸石和20～50％砂岩、煤矸石和砂岩总质量6～8％的粘结剂溶液。

优选的，所述煤矸石和砂岩的粒度分别为8～20目。

优选的，所述粘结剂为聚乙烯醇、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、硅溶胶中的一种或几种。

优选的，所述粘结剂溶液的质量浓度为2～5％。

本发明的目的之二是提供上述煤矸石砂岩海绵砖的制备方法，包括如下步骤：

S1、按比例称取煤矸石、砂岩和粘结剂，首先将煤矸石和砂岩进行搅拌均匀，然后在搅拌过程中缓慢滴加粘结剂，控制含水率为总体物料的6～8％，继续搅拌均匀后得到混合物；

S2、将S1得到的混合物放入模具中，利用压机压力成型生坯，生坯放置室内阴干后，再进行干燥，然后将生坯放入成烧板中进行烧制得到海绵砖。

优选的，S2中，所述压机压力为25～35MPa，生坯的尺寸为10cm*20cm*5.5cm。

优选的，S2中，所述阴干的时间大于等于24h。

优选的，S2中，所述干燥的温度为50～70℃，时间为8～12h。

优选的，S2中，所述成烧板为带孔莫来石板。