一种煤矸石再生护坡砖及其制备方法与流程

本发明涉及煤矸石再生护坡砖
技术领域：
，尤其涉及一种煤矸石再生护坡砖及其制备方法。
背景技术：
：煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，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。其主要成分是al2o3、sio2，另外还含有数量不等的fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、p2o5、so3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。中国历年已积存煤矸石约1000mt，并且每年仍继续排放约100mt，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气或引起火灾。煤矸石弃置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。中国积存煤矸石达10亿吨以上，每年还将排出煤矸石1亿吨。为了消除污染，自60年代起，很多国家开始重视煤矸石的处理和利用。利用途径有以下几种：①回收煤炭和黄铁矿：通过简易工艺，从煤矸石中洗选出好煤，通过筛选从中选出劣质煤，同时拣出黄铁矿。或从选煤用的跳汰机──平面摇床流程中回收黄铁矿、洗混煤和中煤。回收的煤炭可作动力锅炉的燃料，洗矸可作建筑材料，黄铁矿可作化工原料。②用于发电：主要用洗中煤和洗矸混烧发电。中国已用沸腾炉燃烧洗中煤和洗矸的混合物(发热量每公斤约2000大卡)发电。炉渣可生产炉渣砖和炉渣水泥。日本有10多座这种电厂；所用中煤和矸石的混合物，一般每公斤发热量为3500大卡；火力不足时,用重油助燃。德意志联邦共和国和荷兰把煤矿自用电厂和选煤厂建在一起，以利用中煤、煤泥和煤矸石发电。测试煤矸石的发热量应使用专门的仪器进行，微机量热仪可以满足发热量的测试。③制造建筑材料：代替粘土作为制砖原料，可以少挖良田。烧砖时，利用煤矸石本身的可燃物，可以节约煤炭。煤矸石可以部分或全部代替粘土原料生产普通水泥。自燃或人工燃烧过的煤矸石，具有一定活性,可作为水泥的活性混合材料，生产普通硅酸盐水泥(掺量小于20％)、火山灰质水泥(掺量20～50％)和少熟料水泥(掺量大于50％)。还可直接与石灰、石膏以适当的配比，磨成无熟料水泥，可作为胶结料，以沸腾炉渣作骨料或以石子、沸腾炉渣作粗细骨料制成混凝土砌块或混凝土空心砌块等建筑材料。英国、比利时等国有专用煤矸石代替硅质原料生产水泥的工厂。煤矸石虽可以用于建筑材料，但是未加工的煤矸石有很多的弊端，直接用于水泥生产，具有以下危害：传统未煅烧的煤矸石经多孔发泡砖发泡后易塌陷，抗压强度低，且需要脱模和养护时间长，养护成本高，不利于工厂企业大规模生产。因此，在利用煤矸石的同时必须加以改造，否则煤矸石将无法正确运用到实际生活中，将会堆积在场地里面，达不到废物利用的效果。如何对煤矸石进行废物利用是摆在目前的严峻问题。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种煤矸石再生护坡砖，在煤矸石废渣中加入一些添加剂作为煤矸石再生护坡砖成分，使煤矸石的性能变得优异，解决了传统煤矸石多孔发泡砖发泡后易塌陷的问题，并提高了抗压强度；脱模和养护时间大大缩短，节约养护成本，有利于工厂企业大规模生产；回收利用煤矸石废渣，变废为宝。本发明是这样实现的：本发明目的之一在于提供一种煤矸石再生护坡砖，包括以下重量份数的原料：水泥300～400份、石粉300～400份、未煅烧的煤矸石250～350份、促进剂2～5份、铝粉2～5份、增稠剂0.1～1份、早强剂10～30份、添加剂2～18份；所述添加剂为乙二醇、三乙醇胺的混合物，其中乙二醇：三乙醇胺的质量比为12～18：0.5～2。优选地，所述煤矸石再生护坡砖包括以下重量份数的原料：水泥340～360份、石粉340～360份、未煅烧的煤矸石290～310份、促进剂3～4份、铝粉3～4份、增稠剂0.3～0.7份、早强剂15～25份、添加剂5～15份。最为优选地，所述煤矸石再生护坡砖包括以下重量份数的原料：水泥350份、石粉350份、未煅烧的煤矸石300份、促进剂3.5份、铝粉3.7份、增稠剂0.5份、早强剂19.5份、添加剂10份。优选地，所述添加剂中的所述乙二醇：三乙醇胺的质量比为15～16：1。优选地，所述的促进剂包括六偏磷酸钠。优选地，所述的增稠剂包括生石膏、乙氧基化烷基硫化钠、十二烷基磺酸钠中的至少一种。优选地，所述的早强剂包括甲酸钙、硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙、三异丙醇胺中的至少一种。所述早强剂能提高未煅烧的煤矸石的早期强度，并且对后期强度无显著影响的外加剂。本发明的目的之二在于提供一种煤矸石再生护坡砖的制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤1、按照配方称取原料，在搅拌釜里加入称好的水泥、石粉和未煅烧的煤矸石，搅拌混匀得到混合浆；步骤2、将促进剂、早强剂、添加剂、增稠剂、铝粉，加入所述混合浆中进行混合搅拌，使得物料混合均匀，直至混合物的表面没有金属光泽，停止搅拌；步骤3、将搅拌釜里的混合物倒入模具中，烘干至混合物不再发泡，拿出至常温下自然风干即可。优选地，步骤2中所述搅拌速度为300～700r/min，搅拌时间1～30min；所述步骤3中烘干步骤具体为：在50℃的烘箱中烘30分钟。与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：1、本发明提供的煤矸石再生护坡砖，各个原料之间具有相互协同作用，增稠剂增加粘稠度；早强剂能提高未煅烧的煤矸石的早期强度；促进剂能促进水泥硬化；铝粉能够促进煤矸石的发泡，孔隙率增加；在减轻砌块砖的重量的前提下，泡孔增加，有利于水分的蒸发；进一步加入添加剂(所述添加剂为乙二醇、三乙醇胺的混合物，其中乙二醇：三乙醇胺的质量比为12～18：0.5～2)，各原料相互配合，增强了煤矸石砌块砖的抗压强度，明显缩短了煤矸石砌块砖的脱模时间。2、将工业固废煤矸石进行资源化利用，制得的免蒸养煤矸石水泥砌块砖主要用作护坡砖或者绿化，制作流程为免蒸养，相比传统的烧制更绿色环保。3、本发明提供的煤矸石再生护坡砖，用该组合物制得的砌块砖强度增强，脱模时间缩短，具体地：(1)本发明实验例中，与空白对照组相比，加入添加剂可以提高煤矸石砌块砖的强度；解决了传统煤矸石多孔发泡砖发泡后易塌陷的问题，并提高了抗压强度。(2)本发明实验例中，与空白对照组相比，脱模和养护时间大大缩短，节约养护成本，有利于工厂企业大规模生产。(3)制备得到的砌块砖为煤矸石免蒸养多孔发泡砖，其透水性良好，符合海绵体城市的理念，可用于相关的市政建设。附图说明图1为本发明实验例提供的未煅烧的煤矸石的扫描电子显微镜(sem)图；图2为本发明实施例1提供的砌块砖的扫描电子显微镜(sem)图。具体实施方式实施例11、一种煤矸石再生护坡砖，包括以下重量份数的原料：水泥350份、石粉350份、未煅烧的煤矸石300份、促进剂(六偏磷酸钠)3.5份、铝粉3.7份、增稠剂(生石膏)0.5份、早强剂(硫酸钙)19.5份、添加剂10份；所述添加剂为乙二醇、三乙醇胺的混合物，其中乙二醇：三乙醇胺的质量比为15.5：1。2、所述煤矸石再生护坡砖的制备方法包括如下步骤：步骤1、按照配方称取原料，在搅拌釜里加入称好的水泥、石粉和未煅烧的煤矸石，搅拌混匀得到混合浆；步骤2、先将促进剂加到所述的混合浆里面，搅拌，然后依次加入早强剂和添加剂，加一部分水上搅拌器搅拌，然后在搅拌状态下加增稠剂，再加入一些水，使得搅拌釜的粘稠度和初始的一致，加入铝粉，再搅拌，使得物料混合均匀，直至混合物的表面没有金属光泽，停止搅拌；步骤3、将搅拌釜里的混合物倒入模具中，在50℃的烘箱中烘30分钟至混合物不再发泡，拿出至常温下自然风干即可。实施例2一种煤矸石再生护坡砖，包括以下重量份数的原料：水泥300份、石粉300份、未煅烧的煤矸石250份、促进剂(六偏磷酸钠)2份、铝粉2份、增稠剂(十二烷基磺酸钠)0.1份、早强剂(硫酸钠)10份、添加剂2份；所述添加剂为乙二醇、三乙醇胺的混合物，其中乙二醇：三乙醇胺的质量比为12：0.5。所述煤矸石再生护坡砖的制备方法同实施例1。实施例3一种煤矸石再生护坡砖，包括以下重量份数的原料：水泥400份、石粉400份、未煅烧的煤矸石350份、促进剂(六偏磷酸钠)5份、铝粉5份、增稠剂(乙氧基化烷基硫化钠)1份、早强剂(硫酸钾)30份、添加剂18份；所述添加剂为乙二醇、三乙醇胺的混合物，其中乙二醇：三乙醇胺的质量比为18：2。所述煤矸石再生护坡砖的制备方法同实施例1。实施例4一种煤矸石再生护坡砖，包括以下重量份数的原料：水泥340份、石粉340份、未煅烧的煤矸石290份、促进剂(六偏磷酸钠)3份、铝粉3份、增稠剂(生石膏+乙氧基化烷基硫化钠)0.3份、早强剂(硫酸钙)15份、添加剂5份；所述添加剂为乙二醇、三乙醇胺的混合物，其中乙二醇：三乙醇胺的质量比为15：1。所述煤矸石再生护坡砖的制备方法同实施例1。实施例5一种煤矸石再生护坡砖，包括以下重量份数的原料：水泥360份、石粉360份、未煅烧的煤矸石310份、促进剂(六偏磷酸钠)4份、铝粉4份、增稠剂(乙氧基化烷基硫化钠和十二烷基磺酸钠)0.7份、早强剂(三异丙醇胺)25份、添加剂15份；所述添加剂为乙二醇、三乙醇胺的混合物，其中乙二醇：三乙醇胺的质量比为16：1。所述煤矸石再生护坡砖的制备方法同实施例1。对比例1除不加添加剂(即不加乙二醇和三乙醇胺)外，其余原料与含量及制备方法均与实施例1相同。对比例2该对比例除将实施例1中的添加剂替换为等量的乙二醇外，其余原料与含量及制备方法均与实施例1相同。对比例3该对比例除将实施例1中的添加剂替换为等量的三乙醇胺外，其余原料与含量及制备方法均与实施例1相同。对比例4该对比例除将实施例1中的添加剂的乙二醇和三乙醇胺之间的比例更换为20：0.4，其余同实施例1。对比例5该对比例除将实施例1中的添加剂的乙二醇和三乙醇胺之间的比例更换为10：3，其余同实施例1。实验例1对实施例1-实施例5，以及对比例1-5制备得到的砌块砖的抗压强度、脱模时间。测试结果如下表1所示：表1项目抗压强度(mpa)脱模时间实施例14.7636h实施例22.5342h实施例32.7140h实施例43.4639h实施例53.5837h对比例11.6272h对比例21.7862h对比例32.0148h对比例42.2342h对比例52.1843h由表1可知，与对比例1相比，可知加入添加剂可明显增加砌块砖的抗压强度。与对比例2-3相比可知，加入乙二醇与三乙醇胺的复配，对于增加砌块砖的抗压强度来讲，比单独加乙二醇或三乙醇胺的效果要好。其中，实施例4、实施例5为较优实施例。实施例1为最佳实施例。与对比例1相比，可知加入添加剂可明显减少砌块砖的脱模时间。由对比例2和对比例3相比可知，加入乙二醇与三乙醇胺的复配，对于减少砌块砖的脱模时间来讲，比单独加乙二醇或三乙醇胺的效果要好。且可知实施1为最佳实施例，其脱模时间最短为36h。与对比例4-5可知，加入乙二醇：三乙醇胺的质量比为12～18：0.5～2时，能最大限度增强煤矸石砌块砖的抗压强度，明显缩短煤矸石砌块砖的脱模时间。需要说明的是以上所用的水泥、石粉、未煅烧的煤矸石由荆门市意祥机械责任有限公司提供；促进剂、铝粉、增稠剂、早强剂、β-萘磺酸钠甲醛缩合物等由国药集团化学试剂有限公司提供。所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。当前第1页12