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CN101234885B - 煤矸石烧结多孔装饰砖的制造方法 - Google Patents

煤矸石烧结多孔装饰砖的制造方法 Download PDF

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刘宇鹏
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Abstract

一种煤矸石烧结多孔装饰砖及其的制造方法，其特点是全部以矿业废渣-煤矸石为制砖原料并掺加适量着色剂，原料发热量控制在350kcal/kg以上，物料含水率为12～18％。通过配料、破碎、粉碎、添加着色剂、搅拌、陈化、增塑、挤压成型、码坯、干燥、焙烧等步骤制备烧结多孔装饰砖，整体着色，一次成型。丰富多彩的建筑外墙颜色对美化人居环境起到重要作用。本发明制得的煤矸石烧结多孔装饰砖，原料来源广泛，产品轻质、高强，外观色彩多样、庄重典雅，可直接用于砌筑建筑物外墙，产品能够满足高档、个性化建筑的需求；所用原料为矿业废渣，成本低廉，实现了矿业废渣的减量化、无害化与资源化利用。

Description

煤矸石烧结多孔装饰砖的制造方法
                    技术领域
本发明属于资源环境领域、建筑装饰材料领域，更具体地说，是一种全部以煤矸石矿业废渣为原料来制造烧结多孔装饰砖的方法及产品。
                    背景技术
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。
建筑多样化是世界各国的共同追求，在国际建筑潮流影响下，国内发达的沿海城市已开始从国外购买烧结多孔装饰砖建筑样板住宅及别墅群，实现个性化居住的需求，提高居住品质，在追求城市格调的丰富多彩，避免呆板、单一方面，烧结多孔装饰砖的采用起到了积极的作用。
已公开的制造粉煤灰砖的方法如CN1313409C号专利，是以55～70％的粉煤灰为基料，加入矿渣、石膏、石灰填料和交联剂，该方法中的混合物料需破碎至0.1～0.8mm的粒度；CN1850467A号专利申请，是一种建筑墙体材料的制作方法：先将Na2HPO4、NaHCO3按1∶1拌匀，加水制成溶液，再将溶液与粉煤灰按1∶3～4的质量比拌匀加入模具中加压并养护制成；CN 1266072C号专利公开了一种高掺量粉煤灰砖的制造方法，混合料由40～70％质量的粉煤灰或炉灰、10～25％的生石灰与20～35％的骨料组成。上述专利原料除粉煤灰外都需加入30％以上的各种填料或添加剂，增加了原料成本又不利于节能环保；这类砖的最大缺陷是：由于强度、抗风蚀、耐冻融等指标性能的制约，只能用作墙体填充材料，而不能作建筑装饰砖或外墙砖使用。
                     发明内容
本发明的目的是提供一种利用煤矸石生产烧结多孔装饰砖的制造方法及该方法制作的产品。
烧结多孔装饰砖的突出特点是体现了一种纯朴的自然美，它通过添加着色剂、优化焙烧制度和配料矿物组成来控制烧成颜色，制品外观美丽，能体现建筑物个性化差异，且砌筑外墙无需另贴饰面，可大大减少建筑工程造价，对美化人居环境起到重要作用。本发明产品能替代进口装饰砖，降低高档住宅的建筑成本，将推动国内装饰砖的应用，必将成为国内建筑墙体材料的重要发展方向之一。
本发明的主要技术方案是：通过掺配低热值或高热值的煤矸石，调节混合料的发热量，经粉碎、添加着色剂、搅拌、陈化、增塑、挤出成型、干燥和焙烧等步骤制得烧结多孔装饰砖。本发明是以煤矸石为原料掺加水及适量着色剂，原料发热量控制在350kcal/kg以上、含水率控制在12～18％。
本发明的具体制作方法，其过程包括以下步骤：
(1)配料：根据煤矸石的发热量，掺配低热值或高热值的煤矸石，使混合料发热量稳定在350kcal/kg以上；
(2)粉碎并着色：将步骤(1)物料通过粉碎机粉碎后，使其粒度全部在2mm以下，添加着色剂并搅拌；
(3)陈化：将步骤(2)的物料喷洒适量的水，使其湿化，输入陈化仓内，在室温下陈化2-3天；
(4)增塑：将步骤(3)陈化后的物料通过搅拌、碾练等工艺，加入煤矸石配料质量10-18％的水，充分搅拌均化，以提高原料的可塑性和均化程度；
(5)成型：将步骤(4)破碎的物料通过真空挤泥机挤压成型或半干压压制成型，制成砖坯；
(6)干燥：将步骤(5)制得的砖坯通过人工或自动码坯至窑车上，置于干燥窑内，利用焙烧窑的余热进行干燥，于50-135℃下干燥48-72小时；
(7)焙烧：干燥后的砖坯置于焙烧窑内于150～1050℃焙烧2～12小时，煤矸石内含的可燃碳在150-700℃预热区、700-1050℃焙烧区和1050±40℃保温区陆续完全燃烧，在释放能量的同时，完成其自身的焙烧和玻璃质化烧结。
本发明所采用的原料全部为矿业废渣煤矸石，掘进矸、洗矸及自燃矸石中的一种或其混合物，发热量通常控制在350-500kcal/kg，粉碎后粒度全部在2mm以下，其中粒度0.3mm以下的≥70％，采用超内燃焙烧方式烧成。
本发明所采用的着色剂为铁红、铁黄、金红石、铬绿、褐锰矿、黑锰矿它们中的一种或其混合物，为工业色料或低品位矿石，取料方便，价格低廉，添加量为物料质量的2-12％。在挤压成型时，可塑性指数≥7，半干压压制成型时含水率5-10％。
本发明可选用轮窑焙烧，焙烧时间为2～6小时，如采用隧道窑焙烧，时间为3～12小时。用轮窑焙烧，一般夏季为2～4小时，其它季节3～6小时；用隧道窑焙烧，夏季为3～6小时，其它季节6～12小时。
按本发明的方法可制得各种颜色的烧结多孔装饰砖。
本发明的主要优点是：所制得的装饰砖整体着色，一次烧制成型，产品外观美丽、强度高、耐冻融、抗风蚀、保温隔热性能好；采用的原料矿业废渣煤矸石及添加的着色剂，原料易得，生产成本低，以煤矸石替代粘土，节省土地，对保护国土资源极为有利；另外煤矸石内含一定量的可燃碳，无需添加燃料，节约能源。本发明不仅具有巨大的经济效益，而且在节地、节能、利废和环境保护等方面具有显著的社会效益，符合国家产业政策。
                    具体实施方式
下面通过实施例进一步阐述本发明的特点。
实施例1：
本实例以朝阳北票地区煤矸石为原料制取装饰砖，选用轮窑焙烧。煤矸石粉碎后，按配方设计加入6％的铁红着色，经陈化、搅拌、碾练、增塑、挤压成型、码坯、干燥、焙烧。控制的工艺参数为：原料粉碎粒度在2mm以下，含水率12％，可塑性指数11，焙烧温度为1040℃，焙烧4小时。
实施例2：
本实例制备的装饰砖原料种类及制备方法与实例1相同，按配方设计加入物料质量5％的铁红与铁黄混合物，混合比为2∶3。控制的工艺参数为：原料粉碎粒度在2mm以下，含水率12％，可塑性指数11，焙烧温度为1040℃，焙烧4小时。
实施例3：
本实例制备的装饰砖原料种类及制备方法与实例1相同，按配方设计加入3％的金红石着色。控制的工艺参数为：原料粉碎粒度在2mm以下，含水率14％，可塑性指数11，焙烧温度为1060℃，焙烧3小时。
实施例4：
本实例制备的装饰砖原料种类及制备方法与实例1相同，按配方设计加入2％的铬绿着色。控制的工艺参数为：原料粉碎粒度在2mm以下，含水率14％，可塑性指数12，焙烧温度为1050℃，焙烧4小时。
实施例5：
本实例制备的装饰砖原料种类及制备方法与实例1相同，按配方设计加入8％的褐锰矿着色。控制的工艺参数为：原料粉碎粒度在2mm以下，含水率14％，可塑性指数11，焙烧温度为1060℃，焙烧3小时。
实施例6：
本实例制备的装饰砖原料种类及制备方法与实例1相同，按配方设计加入8％的黑锰矿着色。控制的工艺参数为：原料粉碎粒度在2mm以下，含水率14％，可塑性指数11，焙烧温度为1060℃，焙烧3小时。
实施例1-6的产品性能见表1：
                    表1煤矸石装饰砖产品性能表
  实例1   实例2   实例3   实例4   实例5   实例6
 颜色   深红色   棕黄色   淡黄色   浅绿色   咖啡色   浅咖啡色
 抗压强度(MPa)   82.3   81.6   80.5   79.3   68.5   67.2
 抗折强度(KN)   12.1   12.4   13.3   12.8   11.3   11.2
 体积收缩(％)   4.78   4.4   5.21   5.05   5.12   5.16
 吸水率(％)   12.56   11.95   11.1   11.6   13.47   13.69
由表1可知，本发明制备的烧结多孔装饰砖的抗压强度超过67MPa(按国家规定，优等多孔砖的抗压强度为20MPa)，而且制品颜色多样、轻质隔热、外观庄重典雅，说明利用煤矸石完全可以制备优质的烧结多孔装饰砖。

Claims (1)

1.一种煤矸石烧结多孔装饰砖的制造方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：
(1)配料：以煤矸石为原料，根据煤矸石的发热量，掺配低热值或高热值的煤矸石，使混合料发热量稳定在350kcal/kg以上，物料的含水率为12～18％；
(2)粉碎并着色：将步骤(1)物料通过粉碎机粉碎后，使其粒度全部在2mm以下，粒度0.3mm以下的颗粒含量≥70％，掺加物料质量2～12％的着色剂并搅拌，着色剂为铁红、铁黄、金红石、铬绿、褐锰矿、黑锰矿中的一种或其混合物；
(3)陈化：将步骤(2)的物料喷洒适量的水，使其湿化，输入陈化仓内，在室温下陈化2～3天；
(4)增塑：将步骤(3)陈化后的物料通过搅拌、碾练工艺，加入煤矸石配料质量10-18％的水，充分搅拌均化，以提高原料的可塑性和均化程度；
(5)成型：将步骤(4)破碎的物料通过真空挤泥机挤压成型或半干压压制成型，制成砖坯，可塑性指数为11～12；
(6)干燥：将步骤(5)制得的砖坯码坯至窑车上，置于干燥窑内，利用焙烧窑的余热进行干燥，于50～135℃下干燥48～72小时；
(7)焙烧：干燥后的砖坯置于焙烧窑内于150～1050℃焙烧2～12小时，煤矸石内含的可燃碳在150～700℃预热区、700～1050℃焙烧区和1050±40℃保温区陆续完全燃烧，在释放能量的同时，完成其自身的焙烧和玻璃质化烧结。
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