專利名稱:一種以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法
一種以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法技術領域
本發明屬于廢棄物利用技術領域,涉及煤矸石廢棄物回收利用,具體涉及一種以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法。
背景技術:
1、煤矸石作為固、液、氣三害俱全的“工業廢料”,它的長期堆放不僅浪費了資源, 占壓了大量的土地,而且污染了水源、土壤和周圍的空氣。嚴重影響了礦區的生態環境和居民生命財產安全。
2、煤矸石隨開采或洗選出來后多堆于井口附近,長此已久,就形成了矸石山,這些矸石山大多緊鄰居民區,占壓了大量的生活用地和建筑用地,以及大量的林地和耕地。據有關部門統計,目前我國歷年累計堆放的煤矸石總積存量約為45億噸,年排出量3億噸,規模較大的矸石山將近1600座,占用土地約1. 5萬畝并且堆積量還以每年1. 5-2. 0億噸的速度增加。這不僅破壞了礦區的生態環境;而且影響了礦區的自然景觀引發了一系列社會和自熱問題。
3、煤矸石堆放污染水源煤矸石中含有Ni、CU、Zn、mKS、F、Cl等有害元素經過長期雨、雪淋漓溶解,把煤矸石中部分有害元素隨地表徑流轉入江河、湖和地下水中,造成水中有害元素含量增加,在煤矸石自然區還產生了自然硫、雄黃、氯化銨、硫胺石、無水芒硝、水硫酸鋁石、六水鎂礬等礦物,這些礦物質受雨水淋溶,會使礦區水質硬化,污染水源。
4、煤矸石堆放污染土壤煤矸石中除含有S02、A1203、Pe、Mn等常量元素外,還有少量有毒重金屬如Pb、Ga、Ti、 Sn、V、Co等,煤矸石經風吹、日曬、雨淋等分化作用,部分元素侵入土壤中,造成土壤污染。同時,煤矸石中的和SO3等硫化物遇水發生化學反應,使土壤慢慢酸化,破壞土壤肥力,使植物不能生長。
5、煤矸石堆放污染空氣露天堆放煤矸石,日積月累,使礦區懸浮物大大增加。煤礦矸石自然排出大量的co、so、 NOX等有害氣體和煙塵,嚴重污染礦區的空氣質量。
6、煤矸石山失穩引起重力災害煤矸石山的穩定性受煤矸石堆基礎巖土體的抗剪強度特性、本身的結構、石堆的形狀和基礎巖土體空隙的水壓力等因素所制約。煤矸石的堆放的自然安息角為38-40度,超過這個角度范圍或在人為開挖以及降雨量強度超過次范圍時容易引發重力災害,如泥石流、 滑坡、坍塌等造成人員傷亡和財產損失。在煤矸石內部,空隙較大,與空氣接觸氧化產生大量熱量,尤其在夏季高溫悶熱的情況下,容易使煤矸石山內部發生爆炸,嚴重威脅到礦區居民生命財產安全。
煤矸石的矸石渣是生產過程中排出的固體廢棄物,它是目前排量較大,對自然環境危害較為嚴重又難以利用的主要工業廢渣之一。
在煤矸石利用領域中將煤矸石直接用于制備建筑材料或者陶瓷材料時,制成品因燒制溫度不同而成為普通陶磚或瓷磚,它們的容重比在2000Kg 3000Kg/M3。
天然火山石(俗稱浮石或多孔玄武巖)是一種功能型環保材料,是火山爆發后由火山玻璃、礦物與氣泡形成的非常珍貴的多孔形石材。天然火山石的化學成分SiA :53. 82% ; CaO 8. 36% ;MgO 2. 46% ;Fe203> FeO :10. 1 % ;Al2O3 :16. 89 % ;K2O 2. 30 % ;Na2O 2. 55%。
天然火山石具有孔隙多、質量輕、強度高、保溫、隔熱、吸音、防火、耐酸堿、耐腐蝕, 且無污染、無放射性等優點,它是理想的天然綠色、環保節能的建筑裝飾材料。它的容重在 400^1000 Kg/m3,大多數的火山石都是塊狀顆粒,只有少部分地區的天然火山石規格可以達到800mmX600mmX400mm,在實際使用中還要根據使用要求再次進行切割。
天然火山石,可廣泛用于室內、外墻面及地面裝飾替代傳統天然石材及人造陶瓷磚;也可大量用于市政廣場、道路及路基砌體;房屋建筑的實體墻體砌筑。發明內容
本發明的目的在于提供一種以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,不僅可以回收利用煤矸石,還可以解決煤矸石的污染問題,同時提供有應用價值、無污染的人造火山石砌塊。
為達到上述目的,本發明采取的技術方案是提供一種以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,其特征在于包括以下步驟A、碾磨,用濕式球磨機將煤矸石碾磨成12(Γ200目漿料;B、配料,步驟A得到的漿料中加入漿料重量309Γ50%的粘土、漿料重量1°/Γ5%的膨松劑、漿料重量的發泡劑、漿料重量49Γ6%的成型粘結劑及輔料,攪拌均勻后進入步驟 C;C、制坯,用制坯設備對步驟B攪拌均勻的物料進行制坯;D、干燥,將步驟C制得的坯料在自然環境中晾干備用;Ε、燒成,將步驟D干燥后的坯料送至爐窯燒成;燒成溫度為100(T140(TC,燒成時間大于3h ;F、冷卻,步驟E燒成得到的坯料冷卻后得成品人造火山石砌塊。
所述煤矸石中SiA的重量百分比為26% 58%。
所述步驟A包括以下步驟Al,先向煤矸石中加入煤矸石重量0. 19Γ0. 5%的表面活性劑,然后送至濕式球磨機; A2,將煤矸石重量10%的煤精粉送入濕式球磨機,與步驟Al加入濕式球磨機的物料混合碾磨成150 200目漿料。
所述表面活性劑為硬脂酸或者苯磺酸。所述輔料為漿料重量29Γ5%的鋁礬土或者漿料重量59Γ20%的鋁礦渣。所述膨松劑為木材鋸末或者植物纖維;所述發泡劑為雙氧水; 所述成型粘結劑為水玻璃或者亞硫酸紙漿廢液。
所述制坯設備為液壓模壓機。
所述步驟D中,將坯料在自然環境中晾干至坯料中含水重量百分比少于8%。
所述爐窯為隧道窯。
步驟F中將步驟E燒成得到的坯料在隧道窯的冷卻區進行漸進式降溫冷卻,出窯溫度控制在80°C以下。本發明采用的表面活性劑為硬脂酸或者苯磺酸,可以用來降低物料的團聚并增加研磨機煅燒效果。本發明采用的煤精粉的發熱值在5000千卡/公斤以上。本發明采用的膨松劑為木材鋸末或者植物纖維,可以用來形成有規則的粗孔。本發明采用的發泡劑為濃度12%的雙氧水,可以用來形成無規則的粗孔。本發明采用的成型粘結劑為水玻璃或者亞硫酸紙漿廢液可以用來增加物料的延展性和粘結性;水玻璃為工業級的水玻璃。本發明采用的鋁礬土中Al2O3含量在70%以上;鋁礦渣中Al2O3含量在15%以上; 鋁礬土和鋁礦渣可以用來增加物料燒成后的機械強度。采用本發明提供的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法對現有煤矸石礦渣進行處理,具有以下有益效果
1、將煤矸石礦渣回收利用,解決了環保問題,且具有環保高效、速度快、能耗低、效果好的顯著優點;
2、整個處理過程中沒有產生二次殘渣及廢棄、廢水,從而實現煤矸石礦渣零排放目
標;
3、生產的人造火山石砌塊,物理及化學性能穩定,達到建材行業標準(JC/T945-2005 ) 的要求,可廣泛用于建筑砌體、建筑地面、墻面裝飾等;
4、此外,還具有投資小、工藝簡單、便于控制掌握的優點,便于生產企業的煤矸石礦渣的開發利用。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明進行詳細的描述,但它們不是對本發明的進一步限制。本發明提供的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,包括以下步驟
A、碾磨,用濕式球磨機將煤矸石碾磨成12(Γ200目漿料;
B、配料,步驟A得到的漿料中加入漿料重量309Γ50%的粘土、漿料重量1°/Γ5%的膨松劑、漿料重量19Γ2%的發泡劑、漿料重量49Γ6%的成型粘結劑及輔料,攪拌均勻后進入步驟 C ;
C、制坯,用制坯設備對步驟B攪拌均勻的物料進行制坯;
D、干燥,將步驟C制得的坯料在自然環境中晾干備用;坯料中含水重量百分比少于8%。Ε、燒成,將步驟D干燥后的坯料送至爐窯燒成;燒成溫度為100(Tl40(rC,燒成時間大于3h ;
F、冷卻,步驟E燒成得到的坯料冷卻后得成品人造火山石砌塊。煤矸石中SiO2的重量百分比為26% 58%。步驟A包括以下步驟
Al,先向煤矸石中加入煤矸石重量0. 19Γ0. 5%的表面活性劑,然后送至濕式球磨機; A2,將煤矸石重量10%的煤精粉送入濕式球磨機,與步驟Al加入濕式球磨機的物料混合碾磨成150 200目漿料。表面活性劑為硬脂酸或者苯磺酸。輔料為漿料重量29Γ5%的鋁礬土或者漿料重量59Γ20%的鋁礦渣。膨松劑為木材鋸末或者植物纖維;發泡劑為雙氧水;成型粘結劑為水玻璃或者亞硫酸紙漿廢液。優選的制坯設備為液壓模壓機。優選的爐窯為隧道窯。步驟F優選的實施方式為將步驟E燒成得到的坯料在隧道窯的冷卻區進行漸進式降溫冷卻,出窯溫度控制在80°C以下。實施例1
制備過程本實施例采用的煤矸石中SiO2重量百分比為26%。1、碾磨,向煤矸石中加入煤矸石重量0. 1%的硬脂酸,以降低物料的團聚增加碾磨機煅燒效果;然后送至濕式球磨機與煤矸石重量5%的煤精粉混合磨成15CT200目的漿料;
2、配料,將步驟1制得的漿料中加入漿料重量50%的粘土、漿料重量3%的木材鋸末、漿料重量2%的雙氧水、漿料重量5%的水玻璃、漿料重量2%的鋁礬土 ;
3、制坯,采用液壓模壓機將步驟2制得的物料擠壓后軋制成600mmX240mmX 12mm的磚
坯;
4、干燥,將步驟3制得的磚坯進行自然晾干至磚坯中含水重量百分比少于8%;
5、燒成,將步驟4干燥得到的磚坯投入隧道窯中,進行燒成,燒成溫度為100(Tl40(rC, 燒成時間為8h ;
6、冷卻,步驟5燒成的磚坯在隧道窯的冷卻區進行漸進式降溫冷卻,出窯溫度控制在 80°C以下。采用本實施例提供的方法制備的人造火山石砌塊的容重為43(T870Kg/m3、松散容重約3520Kg/m3、吸水率為11. 79Γ17. 03%、筒壓強度約為1. 218Mpa、含水率約為1%、機械強度約為5. 08Mpa、空心率約為48%。實施例2:
制備過程本實施例采用的煤矸石中SiO2重量百分比為33%。1、碾磨,向煤矸石中加入煤矸石重量0. 3%的苯磺酸,以降低物料的團聚增加碾磨機煅燒效果;然后送至濕式球磨機與煤矸石重量6%的煤精粉混合磨成15CT200目的漿料;
2、配料,將步驟1制得的漿料中加入漿料重量45%的粘土、漿料重量4%的植物纖維、漿料重量1%的雙氧水、漿料重量4%的亞硫酸紙漿廢液、漿料重量3%的鋁礬土 ;
3、制坯,采用液壓模壓機將步驟2制得的物料擠壓后軋制成600mmXISOmmX 12mm的磚
坯;
4、干燥,將步驟3制得的磚坯進行自然晾干至磚坯中含水重量百分比少于8%;
5、燒成,將步驟4干燥得到的磚坯投入隧道窯中,進行燒成,燒成溫度為100(Tl40(rC, 燒成時間為IOh ;
6、冷卻,步驟5燒成的磚坯在隧道窯的冷卻區進行漸進式降溫冷卻,出窯溫度控制在 80°C以下。采用本實施例提供的方法制備的人造火山石砌塊的容重為43(T870Kg/m3、松散容重約3520Kg/m3、吸水率為11. 79Γ17. 03%、筒壓強度約為1. 218Mpa、含水率約為1%、機械強度約為5. 08Mpa、空心率約為48%。實施例3 制備過程本實施例采用的煤矸石中SiO2重量百分比為39%。1、碾磨,向煤矸石中加入煤矸石重量0. 5%的硬脂酸,以降低物料的團聚增加碾磨機煅燒效果;然后送至濕式球磨機與煤矸石重量7%的煤精粉混合磨成15CT200目的漿料;
2、配料,將步驟1制得的漿料中加入漿料重量40%的粘土、漿料重量4%的木材鋸末、漿料重量2%的雙氧水、漿料重量5%的水玻璃、漿料重量5%的鋁礦渣;
3、制坯,采用液壓模壓機將步驟2制得的物料擠壓后軋制成320mmX240mmX120mm的磚坯;
4、干燥,將步驟3制得的磚坯進行自然晾干至磚坯中含水重量百分比少于8%;
5、燒成,將步驟4干燥得到的磚坯投入隧道窯中,進行燒成,燒成溫度為100(Tl40(rC, 燒成時間為8h ;
6、冷卻,步驟5燒成的磚坯在隧道窯的冷卻區進行漸進式降溫冷卻,出窯溫度控制在 80°C以下。采用本實施例提供的方法制備的人造火山石砌塊的容重為43(T870Kg/m3、松散容重約3520Kg/m3、吸水率為11. 79Γ17. 03%、筒壓強度約為1. 218Mpa、含水率約為1%、機械強度約為5. 08Mpa、空心率約為48%。實施例4
制備過程本實施例采用的煤矸石中SiO2重量百分比為44%。1、碾磨,向煤矸石中加入煤矸石重量0. 4%的苯磺酸,以降低物料的團聚增加碾磨機煅燒效果;然后送至濕式球磨機與煤矸石重量7%的煤精粉混合磨成15CT200目的漿料;
2、配料,將步驟1制得的漿料中加入漿料重量35%的粘土、漿料重量4%的植物纖維、漿料重量2%的雙氧水、漿料重量5%的亞硫酸紙漿廢液、漿料重量20%的鋁礦渣;
3、制坯,采用液壓模壓機將步驟2制得的物料擠壓后軋制成600mmX 240mm X 25mm的磚
坯;
4、干燥,將步驟3制得的磚坯進行自然晾干至磚坯中含水重量百分比少于8%;
5、燒成,將步驟4干燥得到的磚坯投入隧道窯中,進行燒成,燒成溫度為100(Tl40(rC, 燒成時間為IOh ;
6、冷卻,步驟5燒成的磚坯在隧道窯的冷卻區進行漸進式降溫冷卻,出窯溫度控制在 80°C以下。采用本實施例提供的方法制備的人造火山石砌塊的容重為43(T870Kg/m3、松散容重約3520Kg/m3、吸水率為11. 79Γ17. 03%、筒壓強度約為1. 218Mpa、含水率約為1%、機械強度約為5. 08Mpa、空心率約為48%。實施例5
制備過程本實施例采用的煤矸石中SiO2重量百分比為55%。1、碾磨,向煤矸石中加入煤矸石重量0. 5%的苯磺酸,以降低物料的團聚增加碾磨機煅燒效果;然后送至濕式球磨機與煤矸石重量7%的煤精粉混合磨成15CT200目的漿料;
2、配料,將步驟1制得的漿料中加入漿料重量30%的粘土、漿料重量4%的植物纖維、漿料重量2%的雙氧水、漿料重量5%的亞硫酸紙漿廢液、漿料重量15%的鋁礦渣;
3、制坯,采用液壓模壓機將步驟2制得的物料擠壓后軋制成600mmX 240mm X 25mm的磚
坯;4、干燥,將步驟3制得的磚坯進行自然晾干至磚坯中含水重量百分比少于8%;
5、燒成,將步驟4干燥得到的磚坯投入隧道窯中,進行燒成,燒成溫度為100(Tl40(rC, 燒成時間為7h ;
6、冷卻,步驟5燒成的磚坯在隧道窯的冷卻區進行漸進式降溫冷卻,出窯溫度控制在 80°C以下。采用本實施例提供的方法制備的人造火山石砌塊的容重為43(T870Kg/m3、松散容重約3520Kg/m3、吸水率為11. 79Γ17. 03%、筒壓強度約為1. 218Mpa、含水率約為1%、機械強度約為5. 08Mpa、空心率約為48%。采用實施例1至實施例5的方法制得的人造火山石的主要成分為=SiO2 :519Γ55% ; CaO 8. 0% 11% ;MgO 2. 0% 3. 0% ;Fe203、FeO 10. 0 % 15% ;Al2O3 11 % 17% ;K2O 2. 0 9Γ3. 0% ;Na2O 2. 09Γ3. 0% ;與天然火山石的主要成分接近,而其物理性質及化學性質穩定, 達到建材行業標準(JC/T 945-2005)的要求,可廣泛用于建筑砌體、建筑地面、墻面裝飾等。
權利要求
1.一種以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,其特征在于包括以下步驟A、碾磨,用濕式球磨機將煤矸石碾磨成12(Γ200目漿料;B、配料,步驟A得到的漿料中加入漿料重量309Γ50%的粘土、漿料重量1°/Γ5%的膨松劑、漿料重量的發泡劑、漿料重量49Γ6%的成型粘結劑及輔料,攪拌均勻后進入步驟 C ;C、制坯,用制坯設備對步驟B攪拌均勻的物料進行制坯;D、干燥,將步驟C制得的坯料在自然環境中晾干備用;Ε、燒成,將步驟D干燥后的坯料送至爐窯燒成;燒成溫度為100(T140(TC,燒成時間大于3h ;F、冷卻,步驟E燒成得到的坯料冷卻后得成品人造火山石砌塊。
2.根據權利要求1所述的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,其特征在于 所述煤矸石中SW2的重量百分比為269Γ58%。
3.根據權利要求1所述的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,其特征在于 所述步驟A包括以下步驟Al,先向煤矸石中加入煤矸石重量0. 19Γ0. 5%的表面活性劑,然后送至濕式球磨機;Α2,將煤矸石重量5%-10%的煤精粉送入濕式球磨機,與步驟Al加入濕式球磨機的物料混合碾磨成150 200目漿料。
4.根據權利要求3所述的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,其特征在于 所述表面活性劑為硬脂酸或者苯磺酸。
5.根據權利要求1所述的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,其特征在于 所述輔料為漿料重量29Γ5%的鋁礬土或者漿料重量59Γ20%的鋁礦渣。
6.根據權利要求1所述的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,其特征在于 所述膨松劑為木材鋸末或者植物纖維;所述發泡劑為雙氧水;所述成型粘結劑為水玻璃或者亞硫酸紙漿廢液。
7.根據權利要求1所述的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,其特征在于 所述制坯設備為液壓模壓機。
8.根據權利要求1所述的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,其特征在于 所述步驟D中,將坯料在自然環境中晾干至坯料中含水重量百分比少于8%。
9.根據權利要求1所述的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,其特征在于 所述爐窯為隧道窯。
10.根據權利要求1所述的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,其特征在于 步驟F中將步驟E燒成得到的坯料在隧道窯的冷卻區進行漸進式降溫冷卻,出窯溫度控制在80°C以下。
全文摘要
本發明公開了一種以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法,包括以下步驟A、碾磨;B、配料;C、制坯;D、干燥;E、燒成;F、冷卻。采用本發明提供的以煤矸石為原料生產人造火山石砌塊的方法對現有煤矸石礦渣進行處理,將煤矸石礦渣回收利用,解決了環保問題,且具有環保高效、速度快、能耗低、效果好的顯著優點;整個處理過程中沒有產生二次殘渣及廢氣、廢水,從而實現煤矸石礦渣零排放目標;生產的人造火山石砌塊,物理及化學性能穩定,達到建材行業標準(JC/T945-2005)的要求,可廣泛用于建筑砌體、建筑地面、墻面裝飾等;此外,還具有投資小、工藝簡單、便于控制掌握的優點,便于生產企業的煤矸石礦渣的開發利用。
文檔編號C04B33/132GK102491732SQ20111041765
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者鄒健彪 申請人:四川海吉爾環保科技開發有限公司