专利名称：一种高硫煤矸石烧结多孔砖的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑材料的制备方法，特别涉及一种高硫煤矸石烧结多孔砖的制备方 法。
背景技术：
我国是世界上二氧化硫污染最严重的国家之一，2005年S02排放总量高达2549万吨， 居世界第一，造成的经济损失高达5000亿元人民币，近几年仍以5%左右的年速度增长。由 于我国对燃烧排放的S02的治理尚处于起步阶段，致使一些地区酸雨污染日趋严重，目前我 国酸雨覆盖面积已经占到国土总面积的40%，因此如何降低S02排放量已经成为我国迫切需 要解决的问题。
中国是煤炭大国，每年产生的煤矸石超过2亿吨，煤矸石堆积如山，占用大量土地并严 重影响环境，对其大宗资源化利用势在必行。随着中国城市化进程的加快，对建材需求显著 增加，国务院为保护耕地，将逐步取缔粘土制砖，为以煤矸石为原料开发新型建材，创造了 良好的条件。但是对于高硫煤矸石，由于其烧结过程中释放出大量的so2，腐蚀设备，污染 周围坏境，使其在资源化利用过程中难以得到利用。 '
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种高硫煤矸石烧结多孔砖的制备方法。
本发明的方法按以下步骤进行
1、 将石灰石粉碎至粒径在0.125mm以下，将电石渣与粉碎后的石灰石混合，混合比例 为电石渣石灰石=1~4 : 1，然后搅拌均匀，获得固硫剂。
2、 将高硫煤矸石与矿业废渣混合，混合比例按混合物料的发热量为400 500kcal/kg来 确定，然后粉碎混合物料至粒径在2mm以下，其中粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石 和矿业废渣总重量的70%以上；加入固硫剂，加入量为高硫煤矸石和矿业废渣总重量的 4~10%，获得制砖物料。 '
3、 向制砖物料中加水并搅拌均匀，水加入量为制'砖物料重量的8~15%，搅拌后在封闭 条件下放置48 72h，获得陈化物料。
4、 将陈化物料加水，同时进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重量的14~16%，碾压 并搅拌至物料的可塑性指数大于等于7;然后在1.5 3MPa的条件下将加水后的陈化物料压制 成砖坯。
5、 将砖坯置于干燥窑内，在50 135i:条件下干燥48~72h，干燥后置于焙烧窑内，以100~150°C/h的速度升温至320~350°C，以80~100°C/h的速度升温至500~550°C，以100~150 °C/h的速度升温至700~730°C，以80~100°C/h的速度升温至900~950°C，在卯0 950。C保温 3~8h，制备成高硫煤矸石烧结多孔砖。
上述的电石渣为生产乙炔气、聚氯乙烯、聚乙烯醇等产品排出的废渣，电石渣中粒度在 10~50nm的部分占电石渣总重量的70~90%。
上述的矿业废渣为掘进矸、洗矸、自燃矸石、页岩中的一种或几种的混合物，其主要成 分为二氧化硅和氧化铝。上述高硫煤矸石中硫的重量含量为1.8~6%。
本发明通过掺K矿业废渣，调节混合料的发热量，经粉碎、添加固硫剂、搅拌、陈化、 增塑、挤出成型、干燥和焙烧等步骤制得烧结多孔砖。.在焙烧过程中，高硫煤矸石内含的可 燃碳陆续完全燃烧，所含的无机硫也在各个阶段与固硫剂发生反应，生成硫酸盐物质，通过 优化共熔温度和烧成曲线，在释放能量的同时，完成其自身的焙烧和玻璃质化结晶。所采用 的固硫剂由石灰石和电石渣复配而成，取料方便，价格低廉，并且电石渣颗粒细，粒径在 10 5(Vm之间的部分占电石渣总重量的70 90%，不需粉碎。
本发明所采用工业废渣，原料易得，生产成本低，工业化应用后节省大量土地，对保护 国土资源极为有利。本发明能有效的解决高硫煤矸石的堆放处理问题，将S02气体以硫酸盐 形态固定下来，既能使高硫煤矸石得到有效的利用，又能延长设备的使用寿命，减轻高硫煤 矸石对周边环境的危害。另外电石渣属于较难处理的工业废弃物，以往主要以堆放填埋为主， 容易造成二次污染，本发明利用电石渣作为复合固硫齐q材料之一，为其资源化利用开辟了一 条新的途径。本发明所制得的烧结多孔砖，产品外观、强度、耐冻融、抗风蚀和保温等性能 均符合烧结多孔砖标准。本发明不仅具有巨大的经济效益，而且在节地、利废和环境保护三 个方面也具有显著的社会效益，符合国家产业政策的要求。
具体实施例方式
以下实施例为本发明优选实施例，本发明所处理的煤矸石为硫含量在1.8~6%的高硫煤矸 石，其他成分的煤矸石也能够应用本发明的方法。本发明实施例中采用的其他原料为选用材 料，实际使用时不限于该成分的原料。
本发明实施例中采用的石灰石成分按重量百分比为Si021.9~6.1%， Fe2O32.0~4.5%， Al2032.2~5.1%， Ca046.9~52.7%， MgO 0.2~0.3%，烧失量37.9~42.7%。
本发明实施例中采用的高硫煤矸石成分按重量百分比为Si02 45~65%， Al20315~35%， Fe203l~7%， Ca01~2%， S 1.8~6%, MgO 1~3%， R20 1~2.5%，烧失量10~17%。
本发明实施例中采用的电石渣成分按重量百分比为CaO 55.4~68.5%， A12032.22~3.36%，Fe203 0.48-3.36%， Si02 2.69 7.13%， MgO0.2~0.3%，烧失量13.7~22.48%。
本发明实施例中采用的碾压辊碎设备为湿式轮碾机。
本发明实施例中采用的砖坯压制设备为真空挤泥机.，工作压力为1.5~3MPa。 本发明实施例中采用的热量测量设备为氧弹量热计。 实施例1
将石灰石全部粉碎至过120目筛，粒径在0.125mm以下，将电石渣与粉碎后的石灰石 混合，混合比例为电石渣石灰石=4 : 1，然后搅拌均匀，获得固硫剂。其中电石渣中粒度在 10 50pm的部分占电石渣总重量的80%。
将高硫煤矸石(含硫量5.24%)、洗矸和页岩充分混合，重量配比分别为30%、 10%和 60%，然后粉碎至2trim以下，其中粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤奸石、洗奸和页岩总 重量的71%，混合物料的发热量为450kcal/kg;加入固硫剂，加入量为固硫剂占高硫煤矸石 和页岩总重量的4%，获得制砖物料。 .
向制砖物料中加水并搅拌均匀，水加入量为制砖物料重量的15%，搅拌后置于陈化仓内， 在封闭条件下放置48h，获得陈化物料。
向陈化物料加水，采用碾压辊碎设备进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重量的15%， 碾压并搅拌至物料的可塑性指数为9;然后在3MPa的条件下将加水后的陈化物料压制成砖 坯。
将砖坯置于干燥窑内，在50 135'C条件下干燥72h，干燥后置于焙烧窑内，以100~150 。C/h的速度升温至32O~350°C，以80~100°C/h的速度升温至500~550°C，以100~150°C/h的 速度升温至700 730"C，以80 100。C/h的速度升温至90(TC，在90(TC保温8h，制备成高硫 煤矸石烧结多孔砖。
制备的高硫煤矸石烧结多孔砖外观为淡红色，抗压强度23.1MPa，抗折强度5.2KN，体 积收縮率4.8%，吸水率12.78%，固硫率为87%。 实施例2
将石灰石全部粉碎至过120目筛，粒径在0.125mm以下，将电石渣与粉碎后的石灰石 混合，混合比例为电石渣石灰石=1 : 1，然后搅拌均匀，获得固硫剂。其中电石渣中粒度在 10~50pm的部分占电石渣总重量的70%。
将高硫煤矸石(含硫量5.24%)、洗矸和自燃矸石充分混合，重量配比分别为30%、 20% 和50%，然后粉碎至'2mm以下，其中粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤奸石、洗矸和自燃 矸石总重量的72%，混合物料的发热量为500kcal/kg;加入固硫剂，加入量为固硫剂占高硫煤奸石和页岩总重量的5%，获得制砖物料。
向制砖物料中加水并搅拌均匀，水加入量为制砖物料重量的8%，搅拌后置于陈化仓内， 在封闭条件下放置72h，获得陈化物料。
将陈化物料加水，采用碾压辊碎设备进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重量的15%, 碾压并搅拌至物料的可塑性指数为10;然后在2.5MPa的条件下将加水后的陈化物料压制成 砖坯。 -
将砖坯置于干燥窑内，在50 135'C条件下干燥72h，干燥后置于焙烧窑内，以100-150 。C/h的速度升温至320~350°C，以80~100°C/h的速度升温至500~550°C，以100~150°C/h的 速度升温至700~730°C，以80~100°C/h的速度升温至950°C，在95(TC保温3h，制备成高硫 煤矸石烧结多孔砖。
制备的高硫煤奸石烧结多孔砖外观为暗红色，抗压强度29.8MPa，抗折强度6.3KN，体 积收縮率4.61%,吸水率12.97%，固硫率为92%。 实施例3
将石灰石全部粉碎至过120目筛，粒径在0.125mm以下，将电石渣与粉碎后的石灰石混 合，混合比例为电石渣石灰石=2 : 1，然后搅拌均匀.，获得固硫剂。其中电石渣中粒度在 10~50pim的部分占电石渣总重量的90%。
将高硫煤矸石(含硫量5.24%)与页岩充分混合，重量配比分别为30%和70%,然后粉 碎至2mm以下，其中粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤奸石和页岩总重量的75y。，混合物 料的发热量为400kcal/kg;加入固硫剂，加入量为固硫剂占高硫煤矸石和页岩总重量的7%， 获得制砖物料。
向制砖物料中加水并搅拌均匀，水加入量为制砖物料重量的12%，搅拌后置于陈化仓内， 在封闭条件下放置48h，获得陈化物料。
向陈化物料加水,采用碾压辊碎设备进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重暈的14%， 碾压并搅拌至物料的可塑性指数为8，然后在1.5MPa的条件下将加水后的陈化物料压制成砖坯。
将砖坯置于干燥窑内，在50 135。C条件下干燥48h，干燥后置于焙烧窑内，以100~150 。C/h的速度升温至320~350°C,以80~100°C/h的速度升温至500~550°C，以100~150°C/h的 速度升温至700~730°C，以80~100°C/h的速度升温至900°C，在900'C保温6h，制备成高硫 煤矸石烧结多孔砖。
制备的高硫煤矸石烧结多孔砖外观为砖红色，抗压强度28.4MPa，抗折强度5.8KN，体积收縮率4.73%，吸水率13.25%，固硫率(产品所含的硫酸盐中硫元素的总重量占高硫煤矸 石中硫元素的总重量的百分比)为93%。 实施例4
将石灰石全部粉碎至过120目筛，粒径在0.125mm以下，将电石渣与粉碎后的石灰石 混合，混合比例为电石渣石灰石=3 : 1，然后搅拌均匀，获得固硫剂。其中电石渣中粒度在 10~50pm的部分占电石渣总重量的75%。
将高硫煤矸石('含硫量5.24%)、洗矸和掘进矸充分混合，重量配比分别为40%、 10% 和50%，然后粉碎至'2mm以下，其中粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石、沐矸和掘进 矸总重量的74%，混合物料的发热量为500kcal/kg;加入固硫剂，加入量为固硫剂占高硫煤 矸石和页岩总重量的10%，获得制砖物料。
向制砖物料中加水并搅拌均匀，水加入量为制砖物料重量的10%，搅拌后置于陈化仓内， 在封闭条件下放置48h，获得陈化物料。
将陈化物料加水，采用碾压辊碎设备进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重量的16%， 碾压并搅拌至物料的可塑性指数为9;然后在2MPa的条件下将加水后的陈化物料压制成砖 坯。
将砖坯置于干燥'窑内，在50 135'C条件下干燥72h，干燥后置于焙烧窑内，以100~150 。C/h的速度升温至320~350°C，以80~100°C/h的速度升温至500~550°C，以100~150°C/h的 速度升温至700-730°C，以80~100°C/h的速度升温至？5(TC，在950'C保温4h，制备成高硫 煤矸石烧结多孔砖。
制备的高硫煤矸石烧结多孔砖外观为浅红色，抗压强度25.2MPa，抗折强度5.4KN，体 积收縮率4.32%，吸水率13.73%，固硫率为91%。
权利要求
1、一种高硫煤矸石烧结多孔砖的制备方法，其特征在于按以下步骤进行(1)将石灰石粉碎至粒径在0.125mm以下，然后与电石渣混合，混合比例为电石渣∶石灰石＝1～4∶1，再搅拌均匀，获得固硫剂；(2)将高硫煤矸石与矿业废渣混合，混合比例按混合物料的发热量为400～500kcal/kg来确定，然后粉碎混合物料至粒径在2mm以下；加入固硫剂，加入量为高硫煤矸石与矿业废渣总重量的4～10％，获得制砖物料；(3)向制砖物料中加水并搅拌均匀，加入量为制砖物料重量的8～15％，搅拌后在封闭条件下放置48～72h，获得陈化物料；(4)向陈化物料加水，并进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重量的14～16％，碾压并搅拌至物料的可塑性指数大于等于7；然后在1.5～3MPa的条件下将加水后的陈化物料压制成砖坯；(5)最后将砖坯置于干燥窑内，在50～135℃条件下干燥48～72h，干燥后置于焙烧窑内，以100～150℃/h的速度升温至320～350℃，以80～100℃/h的速度升温至500～550℃，以100～150℃/h的速度升温至700～730℃，以80～100℃/h的速度升温至900～950℃，在900～950℃保温3～8h，制备成高硫煤矸石烧结多孔砖。
2、 根据权利要求1所述的一种高硫煤矸石烧结多孔砖的制备方法，其特征在于所述的 电石渣中粒度在10~5(Him的部分占电石渣总重量的70~90%。
3、 根据权利要求1所述的一种高硫煤矸石烧结多孔砖的制备方法，其特征在于所述的 矿业废渣为掘进矸、洗矸、自燃矸石、页岩中的一种或几种的混合物。
4、 根据权利要求1所述的一种高硫煤矸石烧结多孔砖的制备方法，其特征在于所述的 高硫煤矸石中硫的重量含量为1.8~6%。
5、 根据权利要求1所述的一种高硫煤矸石烧结,孔砖的制备方法，其特征在于粉碎混 合物料后，粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石与矿业废渣总重量的70%以上。
全文摘要
一种高硫煤矸石烧结多孔砖的制备方法，涉及一种建筑材料的制备方法，按以下步骤进行(1)将石灰石粉碎然后与电石渣混合，搅拌均匀，获得固硫剂；(2)将高硫煤矸石与矿业废渣混合，然后粉碎；加入固硫剂，获得制砖物料；(3)向制砖物料中加水并搅拌均匀，在封闭条件下放置48～72h，获得陈化物料；(4)向陈化物料加水，并进行碾压和搅拌，压制成砖坯；(5)将砖坯置于干燥窑内干燥，置于焙烧窑内，焙烧制备成高硫煤矸石烧结多孔砖。本发明的方法能将SO<sub>2</sub>气体以硫酸盐形态固定下来，延长设备的使用寿命，减轻高硫煤矸石的危害。
文档编号C04B38/00GK101575217SQ20091001191
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者冯慎明, 孙晓刚, 徐世达, 施秋峰, 武振华, 牛雷雷, 军 邢, 邱景平, 黄文柏 申请人:东北大学