專利名稱：一種高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑材料的制備方法，特別涉及一種高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚的制備方 法。

背景技術(shù)：
我國是世界上二氧化硫污染最嚴(yán)重的國家之一，2005年S02排放總量高達(dá)2549萬噸， 居世界第一，造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)5000億元人民幣，近幾年仍以5%左右的年速度增長。由 于我國對(duì)燃燒排放的S02的治理尚處于起步階段，致使一些地區(qū)酸雨污染日趨嚴(yán)重，目前我 國酸雨覆蓋面積已經(jīng)占到國土總面積的40%，因此如何降低S02排放量已經(jīng)成為我國迫切需 要解決的問題。
中國是煤炭大國，每年產(chǎn)生的煤矸石超過2億噸，煤矸石堆積如山，占用大量土地并嚴(yán) 重影響環(huán)境，對(duì)其大宗資源化利用勢(shì)在必行。隨著中國城市化進(jìn)程的加快，對(duì)建材需求顯著 增加，國務(wù)院為保護(hù)耕地，將逐步取締粘土制磚，為以煤矸石為原料開發(fā)新型建材，創(chuàng)造了 良好的條件。但是對(duì)于高硫煤矸石，由于其燒結(jié)過程中釋放出大量的so2，腐蝕設(shè)備，污染 周圍壞境，使其在資源化利用過程中難以得到利用。 '

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上問題，本發(fā)明提供一種高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚的制備方法。
本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行
1、 將石灰石粉碎至粒徑在0.125mm以下，將電石渣與粉碎后的石灰石混合，混合比例 為電石渣石灰石=1~4 : 1，然后攪拌均勻，獲得固硫劑。
2、 將高硫煤矸石與礦業(yè)廢渣混合，混合比例按混合物料的發(fā)熱量為400 500kcal/kg來 確定，然后粉碎混合物料至粒徑在2mm以下，其中粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石 和礦業(yè)廢渣總重量的70%以上；加入固硫劑，加入量為高硫煤矸石和礦業(yè)廢渣總重量的 4~10%，獲得制磚物料。 '
3、 向制磚物料中加水并攪拌均勻，水加入量為制'磚物料重量的8~15%，攪拌后在封閉 條件下放置48 72h，獲得陳化物料。
4、 將陳化物料加水，同時(shí)進(jìn)行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重量的14~16%，碾壓 并攪拌至物料的可塑性指數(shù)大于等于7;然后在1.5 3MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制 成磚坯。
5、 將磚坯置于干燥窯內(nèi)，在50 135i:條件下干燥48~72h，干燥后置于焙燒窯內(nèi)，以100~150°C/h的速度升溫至320~350°C，以80~100°C/h的速度升溫至500~550°C，以100~150 °C/h的速度升溫至700~730°C，以80~100°C/h的速度升溫至900~950°C，在卯0 950。C保溫 3~8h，制備成高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚。
上述的電石渣為生產(chǎn)乙炔氣、聚氯乙烯、聚乙烯醇等產(chǎn)品排出的廢渣，電石渣中粒度在 10~50nm的部分占電石渣總重量的70~90%。
上述的礦業(yè)廢渣為掘進(jìn)矸、洗矸、自燃矸石、頁巖中的一種或幾種的混合物，其主要成 分為二氧化硅和氧化鋁。上述高硫煤矸石中硫的重量含量為1.8~6%。
本發(fā)明通過摻K礦業(yè)廢渣，調(diào)節(jié)混合料的發(fā)熱量，經(jīng)粉碎、添加固硫劑、攪拌、陳化、 增塑、擠出成型、干燥和焙燒等步驟制得燒結(jié)多孔磚。.在焙燒過程中，高硫煤矸石內(nèi)含的可 燃碳陸續(xù)完全燃燒，所含的無機(jī)硫也在各個(gè)階段與固硫劑發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鹽物質(zhì)，通過 優(yōu)化共熔溫度和燒成曲線，在釋放能量的同時(shí)，完成其自身的焙燒和玻璃質(zhì)化結(jié)晶。所采用 的固硫劑由石灰石和電石渣復(fù)配而成，取料方便，價(jià)格低廉，并且電石渣顆粒細(xì)，粒徑在 10 5(Vm之間的部分占電石渣總重量的70 90%，不需粉碎。
本發(fā)明所采用工業(yè)廢渣，原料易得，生產(chǎn)成本低，工業(yè)化應(yīng)用后節(jié)省大量土地，對(duì)保護(hù) 國土資源極為有利。本發(fā)明能有效的解決高硫煤矸石的堆放處理問題，將S02氣體以硫酸鹽 形態(tài)固定下來，既能使高硫煤矸石得到有效的利用，又能延長設(shè)備的使用壽命，減輕高硫煤 矸石對(duì)周邊環(huán)境的危害。另外電石渣屬于較難處理的工業(yè)廢棄物，以往主要以堆放填埋為主， 容易造成二次污染，本發(fā)明利用電石渣作為復(fù)合固硫齊q材料之一，為其資源化利用開辟了一 條新的途徑。本發(fā)明所制得的燒結(jié)多孔磚，產(chǎn)品外觀、強(qiáng)度、耐凍融、抗風(fēng)蝕和保溫等性能 均符合燒結(jié)多孔磚標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明不僅具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且在節(jié)地、利廢和環(huán)境保護(hù)三 個(gè)方面也具有顯著的社會(huì)效益，符合國家產(chǎn)業(yè)政策的要求。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明所處理的煤矸石為硫含量在1.8~6%的高硫煤矸 石，其他成分的煤矸石也能夠應(yīng)用本發(fā)明的方法。本發(fā)明實(shí)施例中采用的其他原料為選用材 料，實(shí)際使用時(shí)不限于該成分的原料。
本發(fā)明實(shí)施例中采用的石灰石成分按重量百分比為Si021.9~6.1%， Fe2O32.0~4.5%， Al2032.2~5.1%， Ca046.9~52.7%， MgO 0.2~0.3%，燒失量37.9~42.7%。
本發(fā)明實(shí)施例中采用的高硫煤矸石成分按重量百分比為Si02 45~65%， Al20315~35%， Fe203l~7%， Ca01~2%， S 1.8~6%, MgO 1~3%， R20 1~2.5%，燒失量10~17%。
本發(fā)明實(shí)施例中采用的電石渣成分按重量百分比為CaO 55.4~68.5%， A12032.22~3.36%，F(xiàn)e203 0.48-3.36%， Si02 2.69 7.13%， MgO0.2~0.3%，燒失量13.7~22.48%。
本發(fā)明實(shí)施例中采用的碾壓輥碎設(shè)備為濕式輪碾機(jī)。
本發(fā)明實(shí)施例中采用的磚坯壓制設(shè)備為真空擠泥機(jī).，工作壓力為1.5~3MPa。 本發(fā)明實(shí)施例中采用的熱量測量設(shè)備為氧彈量熱計(jì)。 實(shí)施例1
將石灰石全部粉碎至過120目篩，粒徑在0.125mm以下，將電石渣與粉碎后的石灰石 混合，混合比例為電石渣石灰石=4 : 1，然后攪拌均勻，獲得固硫劑。其中電石渣中粒度在 10 50pm的部分占電石渣總重量的80%。
將高硫煤矸石(含硫量5.24%)、洗矸和頁巖充分混合，重量配比分別為30%、 10%和 60%，然后粉碎至2trim以下，其中粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤奸石、洗奸和頁巖總 重量的71%，混合物料的發(fā)熱量為450kcal/kg;加入固硫劑，加入量為固硫劑占高硫煤矸石 和頁巖總重量的4%，獲得制磚物料。 .
向制磚物料中加水并攪拌均勻，水加入量為制磚物料重量的15%，攪拌后置于陳化倉內(nèi)， 在封閉條件下放置48h，獲得陳化物料。
向陳化物料加水，采用碾壓輥碎設(shè)備進(jìn)行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重量的15%， 碾壓并攪拌至物料的可塑性指數(shù)為9;然后在3MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制成磚 坯。
將磚坯置于干燥窯內(nèi)，在50 135'C條件下干燥72h，干燥后置于焙燒窯內(nèi)，以100~150 。C/h的速度升溫至32O~350°C，以80~100°C/h的速度升溫至500~550°C，以100~150°C/h的 速度升溫至700 730"C，以80 100。C/h的速度升溫至90(TC，在90(TC保溫8h，制備成高硫 煤矸石燒結(jié)多孔磚。
制備的高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚外觀為淡紅色，抗壓強(qiáng)度23.1MPa，抗折強(qiáng)度5.2KN，體 積收縮率4.8%，吸水率12.78%，固硫率為87%。 實(shí)施例2
將石灰石全部粉碎至過120目篩，粒徑在0.125mm以下，將電石渣與粉碎后的石灰石 混合，混合比例為電石渣石灰石=1 : 1，然后攪拌均勻，獲得固硫劑。其中電石渣中粒度在 10~50pm的部分占電石渣總重量的70%。
將高硫煤矸石(含硫量5.24%)、洗矸和自燃矸石充分混合，重量配比分別為30%、 20% 和50%，然后粉碎至'2mm以下，其中粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤奸石、洗矸和自燃 矸石總重量的72%，混合物料的發(fā)熱量為500kcal/kg;加入固硫劑，加入量為固硫劑占高硫煤奸石和頁巖總重量的5%，獲得制磚物料。
向制磚物料中加水并攪拌均勻，水加入量為制磚物料重量的8%，攪拌后置于陳化倉內(nèi)， 在封閉條件下放置72h，獲得陳化物料。
將陳化物料加水，采用碾壓輥碎設(shè)備進(jìn)行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重量的15%, 碾壓并攪拌至物料的可塑性指數(shù)為10;然后在2.5MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制成 磚坯。 -
將磚坯置于干燥窯內(nèi)，在50 135'C條件下干燥72h，干燥后置于焙燒窯內(nèi)，以100-150 。C/h的速度升溫至320~350°C，以80~100°C/h的速度升溫至500~550°C，以100~150°C/h的 速度升溫至700~730°C，以80~100°C/h的速度升溫至950°C，在95(TC保溫3h，制備成高硫 煤矸石燒結(jié)多孔磚。
制備的高硫煤奸石燒結(jié)多孔磚外觀為暗紅色，抗壓強(qiáng)度29.8MPa，抗折強(qiáng)度6.3KN，體 積收縮率4.61%,吸水率12.97%，固硫率為92%。 實(shí)施例3
將石灰石全部粉碎至過120目篩，粒徑在0.125mm以下，將電石渣與粉碎后的石灰石混 合，混合比例為電石渣石灰石=2 : 1，然后攪拌均勻.，獲得固硫劑。其中電石渣中粒度在 10~50pim的部分占電石渣總重量的90%。
將高硫煤矸石(含硫量5.24%)與頁巖充分混合，重量配比分別為30%和70%,然后粉 碎至2mm以下，其中粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤奸石和頁巖總重量的75y。，混合物 料的發(fā)熱量為400kcal/kg;加入固硫劑，加入量為固硫劑占高硫煤矸石和頁巖總重量的7%， 獲得制磚物料。
向制磚物料中加水并攪拌均勻，水加入量為制磚物料重量的12%，攪拌后置于陳化倉內(nèi)， 在封閉條件下放置48h，獲得陳化物料。
向陳化物料加水,采用碾壓輥碎設(shè)備進(jìn)行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重暈的14%， 碾壓并攪拌至物料的可塑性指數(shù)為8，然后在1.5MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制成磚坯。
將磚坯置于干燥窯內(nèi)，在50 135。C條件下干燥48h，干燥后置于焙燒窯內(nèi)，以100~150 。C/h的速度升溫至320~350°C,以80~100°C/h的速度升溫至500~550°C，以100~150°C/h的 速度升溫至700~730°C，以80~100°C/h的速度升溫至900°C，在900'C保溫6h，制備成高硫 煤矸石燒結(jié)多孔磚。
制備的高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚外觀為磚紅色，抗壓強(qiáng)度28.4MPa，抗折強(qiáng)度5.8KN，體積收縮率4.73%，吸水率13.25%，固硫率(產(chǎn)品所含的硫酸鹽中硫元素的總重量占高硫煤矸 石中硫元素的總重量的百分比)為93%。 實(shí)施例4
將石灰石全部粉碎至過120目篩，粒徑在0.125mm以下，將電石渣與粉碎后的石灰石 混合，混合比例為電石渣石灰石=3 : 1，然后攪拌均勻，獲得固硫劑。其中電石渣中粒度在 10~50pm的部分占電石渣總重量的75%。
將高硫煤矸石('含硫量5.24%)、洗矸和掘進(jìn)矸充分混合，重量配比分別為40%、 10% 和50%，然后粉碎至'2mm以下，其中粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石、沐矸和掘進(jìn) 矸總重量的74%，混合物料的發(fā)熱量為500kcal/kg;加入固硫劑，加入量為固硫劑占高硫煤 矸石和頁巖總重量的10%，獲得制磚物料。
向制磚物料中加水并攪拌均勻，水加入量為制磚物料重量的10%，攪拌后置于陳化倉內(nèi)， 在封閉條件下放置48h，獲得陳化物料。
將陳化物料加水，采用碾壓輥碎設(shè)備進(jìn)行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重量的16%， 碾壓并攪拌至物料的可塑性指數(shù)為9;然后在2MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制成磚 坯。
將磚坯置于干燥'窯內(nèi)，在50 135'C條件下干燥72h，干燥后置于焙燒窯內(nèi)，以100~150 。C/h的速度升溫至320~350°C，以80~100°C/h的速度升溫至500~550°C，以100~150°C/h的 速度升溫至700-730°C，以80~100°C/h的速度升溫至？5(TC，在950'C保溫4h，制備成高硫 煤矸石燒結(jié)多孔磚。
制備的高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚外觀為淺紅色，抗壓強(qiáng)度25.2MPa，抗折強(qiáng)度5.4KN，體 積收縮率4.32%，吸水率13.73%，固硫率為91%。
權(quán)利要求
1、一種高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚的制備方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)將石灰石粉碎至粒徑在0.125mm以下，然后與電石渣混合，混合比例為電石渣∶石灰石＝1～4∶1，再攪拌均勻，獲得固硫劑；(2)將高硫煤矸石與礦業(yè)廢渣混合，混合比例按混合物料的發(fā)熱量為400～500kcal/kg來確定，然后粉碎混合物料至粒徑在2mm以下；加入固硫劑，加入量為高硫煤矸石與礦業(yè)廢渣總重量的4～10％，獲得制磚物料；(3)向制磚物料中加水并攪拌均勻，加入量為制磚物料重量的8～15％，攪拌后在封閉條件下放置48～72h，獲得陳化物料；(4)向陳化物料加水，并進(jìn)行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重量的14～16％，碾壓并攪拌至物料的可塑性指數(shù)大于等于7；然后在1.5～3MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制成磚坯；(5)最后將磚坯置于干燥窯內(nèi)，在50～135℃條件下干燥48～72h，干燥后置于焙燒窯內(nèi)，以100～150℃/h的速度升溫至320～350℃，以80～100℃/h的速度升溫至500～550℃，以100～150℃/h的速度升溫至700～730℃，以80～100℃/h的速度升溫至900～950℃，在900～950℃保溫3～8h，制備成高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚的制備方法，其特征在于所述的 電石渣中粒度在10~5(Him的部分占電石渣總重量的70~90%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚的制備方法，其特征在于所述的 礦業(yè)廢渣為掘進(jìn)矸、洗矸、自燃矸石、頁巖中的一種或幾種的混合物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚的制備方法，其特征在于所述的 高硫煤矸石中硫的重量含量為1.8~6%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硫煤矸石燒結(jié),孔磚的制備方法，其特征在于粉碎混 合物料后，粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石與礦業(yè)廢渣總重量的70%以上。
全文摘要
一種高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚的制備方法，涉及一種建筑材料的制備方法，按以下步驟進(jìn)行(1)將石灰石粉碎然后與電石渣混合，攪拌均勻，獲得固硫劑；(2)將高硫煤矸石與礦業(yè)廢渣混合，然后粉碎；加入固硫劑，獲得制磚物料；(3)向制磚物料中加水并攪拌均勻，在封閉條件下放置48～72h，獲得陳化物料；(4)向陳化物料加水，并進(jìn)行碾壓和攪拌，壓制成磚坯；(5)將磚坯置于干燥窯內(nèi)干燥，置于焙燒窯內(nèi)，焙燒制備成高硫煤矸石燒結(jié)多孔磚。本發(fā)明的方法能將SO₂氣體以硫酸鹽形態(tài)固定下來，延長設(shè)備的使用壽命，減輕高硫煤矸石的危害。
文檔編號(hào)C04B38/00GK101575217SQ20091001191
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者馮慎明, 孫曉剛, 徐世達(dá), 施秋峰, 武振華, 牛雷雷, 軍 邢, 邱景平, 黃文柏 申請(qǐng)人:東北大學(xué)