[發明專利]采用煤矸石和煤泥為原料的陶粒及其制備方法

有效

• 申請號: 201310196979.X
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103319192A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 陸廣;張弦;嚴學軍
• 申請（專利權）人: 鄂爾多斯市紫荊創新研究院
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;B09B3/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于人造輕集料技術領域，特別涉及采用煤矸石和煤泥為原料的高強度陶粒的及制備方法。

背景技術

陶粒是對人造輕集料的俗稱，陶粒具有優異的性能，如密度低、筒壓強度高、孔隙率高，軟化系數高、抗凍性良好、抗堿集料反應性優異等。特別由于陶粒密度小，內部多孔，形態、成分較均一，且具一定強度和堅固性，因而具有質輕，耐腐蝕，抗凍，抗震和良好的隔絕性等多功能特點。陶粒廣泛應用于與建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等部門，應用領域越來越廣，還在繼續擴大。主要品種有采用黏土的陶砂頁巖陶粒和采用粉煤灰為原料的陶粒等。

煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石。其主要成分是氧化鋁、氧化硅，另外還含有數量不等的氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀，煤矸石棄置不用，存在占用大片土地，污染大氣、農田和水體，自燃發生火災，或在雨季崩塌，淤塞河流造成災害等問題。中國積存煤矸石達10億噸以上，每年還將排出煤矸石1億噸。為了消除污染，自60年代起，很多國家開始重視煤矸石的處理和利用，用煤矸石制陶粒可以產生很好的社會效益和經濟效益，中國專利1337378報道用75-85%的煤矸石粉，外加少量粉煤灰、粘合劑和添加劑，經過混合攪拌-制球-預熱干燥-燒結處理等工藝，制備出陶粒作為混凝土骨料使用。中國專利1872783報道采用煤矸石、長石和鐵尾礦為原料制備陶粒，煤矸石用量增加到85-95%，且配方中無粘土，節約了土地資源。但上述制備的陶粒大多強度不足，限制了陶粒的應用范圍。

煤泥泛指煤粉含水形成的半固體物,是煤炭生產的洗煤過程中排出的具有一定煤含量、水分較高、又有粘土成分的副產物。由于含煤量不高，水分多，一般洗煤廠難以處理。

發明內容

本發明的目的是解決煤矸石和煤泥的綜合利用，及陶粒強度不足的問題，提供一種采用煤矸石和煤泥為原料的陶粒及其制備方法，利用本發明可以充分利用煤矸石和煤泥中的礦物成份和可燃成份，煤泥中的水分，制成表面無孔的高強度陶粒。具有容重較輕，強度高，且吸水率低，導熱系數低、保溫效果較好，可以廣泛的應用于工程建筑、化工等領域。

為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種采用煤矸石和煤泥為原料的陶粒，其特征在于，該陶粒主要由煤矸石，石英砂,長石和煤泥混合焙燒而成，該陶粒各原料的重量百分比配方如下：煤矸石為60-80%，石英砂為5-10%,長石為5-15%，煤泥為10-30%。

上述方案中，煤矸石中氧化硅含量為50-70%，氧化鋁含量為10-25%，氧化鐵含量為1%-5%，燒失量為4-15%

上述方案中，煤泥中氧化硅含量為20-40%，氧化鋁含量為5-15%，氧化鐵含量為0.5%-3%，燒失量為35-60%。

一種采用煤矸石和煤泥制備陶粒的方法，采取如下步驟：

（1）先將（重量比）60-80份煤矸石，5-10份石英砂和5-15份的長石，分別破碎、粉碎并研細過篩得到200目以下原料；

（2）將上述原料與10-30份的煤泥混合均勻，并制成球體；

（3）將上述球體干燥，再在馬弗爐內高溫焙燒，冷卻得到成品。

上述步驟（1）中，每種礦物原料的的破碎、粉碎和篩分具體為：先用破碎機將所述礦物原料破碎至15mm以下，再用粉碎機將原料粉碎，再過200目篩，選200目以下原料使用。

上述步驟（2）具體為，將三種礦物原料與煤泥混勻，用手工或機械制成球狀顆粒，顆粒大小一般為3-8mm。

上述步驟（3）具體包括先將所述球體從室溫升溫至450℃，干燥1-2小時，再從450℃升溫至焙燒溫度1100-1250℃下，焙燒1-3小時；再保溫時間為20-60分鐘后，冷卻得到陶粒制品。上述方案中，制備的陶粒表面無孔，容重為500-650Kg/m³，顆粒抗壓強度達到18-20MPa。

相比現有技術而言，本發明具有以下優點：

1.本發明選用的煤矸石鐵含量較高，煤含量較低，一般可選用洗煤廠洗選后煤矸石，該煤矸石由于鐵含量高，煤含量少，一般的途徑利用起來困難較大，本發明充分利用了這類煤矸石的礦物原料和碳成分，在制備陶粒過程中，有效地降低了陶粒容重，節約了能耗，并充分利用了煤矸石內的硅鋁成分，增加了陶粒的骨架強度。