用碳質泥板巖生產碎石型高強和超輕陶粒的方法
2023-06-14 03:29:41
專利名稱：用碳質泥板巖生產碎石型高強和超輕陶粒的方法
技術領域：
本發明涉及一種建築材料，尤其是涉及一種混凝輕集料的生產方法。
輕質、高強是建築材料研究的永恆課題。城市建築物向高層發展，以節約佔地面積；城市交通向立體交通方向發展，以改善交通路口擁擠狀況。國內外大量土木建築工程實踐證明，採用輕質高強輕集料和工程優化設計兩項措施，可使橋梁及高層建築物的造價降低10％～20％，從而節約大量基礎設施建設資金。國外近半個世紀來，高強混凝土輕集料工業發展迅速，我國近幾年來也進入快速發展期。雲南省為地震多發區，建築物抗震性能應受到足夠重視。未來的10年，雲南省將投入3000億元資金，建成立體交通網絡體系。因此，提供大量輕質高強混凝土輕集料是市場經濟發展的迫切需要。
具有60餘年開採歷史的雲南省一平浪煤礦，煤層覆蓋區內蘊藏著大量碳質泥板巖。到目前為止，含碳量低的矸石仍然作為廢料堆積，並已堆積為矸石山，未能得到任何利用。
本發明是基於這樣一種發現而完成的，即上述作為廢料排放的矸石，當採用合適的燒制條件，可出人意料地生產出優質的高強陶粒和超輕陶粒。本發明人深入細緻的試驗工作證實，一平浪煤礦整個礦區排放的矸石是燒制陶粒的極優原料，是大自然賦予人類的珍貴資源。
因此，本發明的目的在於提供一種用碳質泥板巖生產高強和超輕陶粒的方法，變「廢」為寶。同時，本發明的實施也將有助於煤層的暴露，有助於煤炭的開採，進而對該地區的經濟發展產生積極影響。
本發明提供了一種用碳質泥板巖生產碎石型高強和超輕陶粒的方法，該方法包括下述順序的步驟(1)以一平浪煤礦的煤矸石為原料，經破碎、篩分，碎石顆粒的粒徑為5mm～10mm，備好料入窯燒制；
(2)在450℃～550℃下預熱40～50分鐘，在1260℃～1340℃下焙燒15～20分鐘，冷卻至室溫，即可製得堆積密度等級為400～500級的碎石型超輕陶粒。
(3)在550℃～650℃下預熱50分鐘，在1180℃～1250℃下焙燒30分鐘，再進行慢速冷卻後，即可製得堆積密度等級為700～800級的高強陶粒。
所述的預熱，焙燒是在氧化氣氛下進行，以保證產品的質量。
所述的矸石還可經粉磨與水雲母類或蒙脫石類粘土質原料配合，用於製造圓球型或卵石型輕質或高強陶粒。
與現有技術相比，本發明具有以下突出的優點1、本發明選擇以雲南省一平浪煤礦(國營煤礦及周邊延綿近十公裡的個體小煤窯採煤排放的煤矸石——碳質泥板巖為原料，生產優質陶粒，賦於幾十年來一直被廢置的排放物新的生命，變「廢」為寶，既有利於資源的開發利用，也有利於環境保護，一舉多得，具有重大的經濟效益、社會效益和環境效益。
2、本發明只需矸石作為原料，不添加其它輔料，原料豐富，成本低廉。
3、本發明工藝流程簡單，工藝條件合理，而且燒制的陶粒的外殼有較多的膨脹後產生的裂口，當與水泥砂漿拌合配製混凝土時，陶粒與水泥砂漿握裹較好，可提高混凝土的物理力學性能。
在以下的實施例中將進一步詳細說明本發明。但是，需要強調指出，這些實施例僅用於說明本發明而對本發明沒有限制。
實施例1本發明用於生產高強或輕質陶粒的碳質泥板巖的化學成分分析結果如表1所示。
表1．
實施例2-10本發明生產超輕類型陶粒的工藝條件及產品檢驗結果如表2所示表2．
實施例11-12本發明生產高強型陶粒的工藝條件及產品檢驗結果如表3所示。
注其檢驗結果為雲南省建築材料產品質量監督檢驗站出具，檢驗依據為GB/T17431.2-1998表3
經雲南省高等學校聯合分析測試中心檢測，其結果如下
圖1為本發明所使用的煤矸石的X射線衍射圖譜；圖2為本發明生產的高強陶粒的X射線衍射圖譜；圖3為本發明生產的高強陶粒礦物組成的X射線衍射圖譜。
如圖1所示，本發明所使用的矸石的主要礦物組成為伊利石、高嶺石、蒙脫石、多水高嶺石、雲母、碳化矽、鈦鐵尖晶石、斜紅磷礦，菱鐵礦，屬於粘土質類巖石，特別是含有SiC。本發明確切的試驗數據首次揭示，一平浪煤礦矸石的的膨脹溫度範圍達160℃，如此寬的膨脹溫度範圍，國內外尚無資料報導。正由於本發明巧妙地利用了原料的特異膨脹性能，因此取得了良好地出人意料的技術效果。本發明根據在不同溫度區段的膨脹性能的差異，採用相應的預熱、焙燒工藝條件研製出超輕和高強陶粒。
如圖2所示，本發明生產的高強陶粒的X射線衍射圖譜的特徵波峰顯示是一種優質高強陶粒。如圖3所示，衍射儀機檢結果證實所述陶粒的礦物組成為石英、莫來石、橄欖石，且含量較高，因而構成了高強的陶粒骨架。
本發明燒制優質陶粒的反應機理如表1所示，本發明原料化學成分的分析數據表明，由於矸石中TiO2的含量高(0.65％～5.22％)，在高溫條件下，鈦離子能明顯地提高離子交換速率，對礦物高溫燒結的助溶作用強。該矸石中作為溶劑組份的CaO、MgO、R2O的含量適中，不會使物料燒結時形成過多的液相，因而，不容易發生熔融現象。試驗表明，無論人為地如何將天然的膨脹性原料與其他類別的外加劑調配，也無法取得本發明的技術效果。另一方面，碎石型陶粒生產工藝要求原料礦應具有一定的力學強度，以利於機械破碎。本發明所用粘土質礦物的巖石化程度較高，已由泥質巖轉變為泥質板巖，因而，力學強度較高。
權利要求
1.一種用碳質泥板巖生產碎石型高強和超輕陶粒的方法，該方法包括下述順序的步驟(1)以一平浪煤礦的煤矸石為原料，經破碎、篩分，碎石顆粒的粒徑為5mm～10mm，備好料入窯燒制；(2)在450℃～550℃下預熱40～50分鐘，在1260℃～1340℃下焙燒15～20分鐘，冷卻至室溫，即可製得堆積密度等級為400～500級的碎石型超輕陶粒。(3)在550℃～650℃下預熱50分鐘，在1180℃～1250℃下焙燒30分鐘，再進行慢速冷卻後，即可製得堆積密度等級為700～800級的碎石型高強陶粒。
2.按照權利要求1的生產方法，其特徵在於所述的預熱，焙燒是在氧化氣氛下進行。
3.按照權利要求1的生產方法，其特徵在於所述矸石還可經粉磨與水雲母類或蒙脫石類粘土質原料配合用於製造圓球型或卵石型輕質或高強陶粒。
全文摘要
本發明公開了一種用碳質泥板巖生產碎石型高強和超輕陶粒的方法。該法以一平浪煤礦的煤矸石為原料,經破碎、篩分,碎石顆粒的粒徑為5mm～10mm,備好料入窯燒制。在450℃～550℃下預熱40～50分鐘,在1260℃～1340℃下焙燒15～20分鐘,冷卻至室溫,即可製得堆積密度等級為400～500級的超輕陶粒。在550℃～650℃下預熱50分鐘,在1180℃～1250℃下焙燒30分鐘,再進行慢速冷卻後,即可製得堆積密度等級為700～800級的高強陶粒。
文檔編號C04B18/12GK1319573SQ01107260
公開日2001年10月31日 申請日期2001年3月17日 優先權日2001年3月17日
發明者馬芸仙 申請人:馬芸仙