一种以煤矸石为原料生产人造火山石砌块的方法
技术领域
[0001] 本
发明属于废弃物利用技术领域，涉及煤矸石废弃物
回收利用，具体涉及一种以煤矸石为原料生产人造火山石砌块的方法。
背景技术
[0002] 1、煤矸石作为固、液、气三害俱全的“工业废料”，它的长期堆放不仅浪费了资源，占压了大量的土地，而且污染了
水源、
土壤和周围的空气。严重影响了矿区的生态环境和居民生命财产安全。
[0003] 2、煤矸石随开采或洗选出来后多堆于井口附近，长此已久，就形成了矸石山，这些矸石山大多紧邻居民区，占压了大量的生活用地和建筑用地，以及大量的林地和耕地。据有关部
门统计，目前我国历年累计堆放的煤矸石总积存量约为45亿吨，年排出量3亿吨，规模较大的矸石山将近1600座，占用土地约1.5万亩:并且堆积量还以每年1.5-2.0亿吨的速度增加。这不仅破坏了矿区的生态环境；而且影响了矿区的自然景观引发了一系列社会和自热问题。
[0004] 3、煤矸石堆放污染水源：
[0005] 煤矸石中含有Ni、Cu、Zn、Pb、S、F、Cl等有害元素经过长期雨、
雪淋漓溶解，把煤矸石中部分有害元素随
地表径流转入江河、湖和
地下水中，造成水中有害元素含量增加，在煤矸石自然区还产生了自然硫、雄黄、
氯化铵、硫胺石、无水
芒硝、水
硫酸铝石、六水镁矾等矿物，这些矿物质受雨水淋溶，会使矿区水质硬化，污染水源。
[0006] 4、煤矸石堆放污染土壤：
[0007] 煤矸石中除含有SO2、A1203、Pe、Mn等常量元素外，还有少量有毒重金属如Pb、Ga、Ti、Sn、V、Co等，煤矸石经
风吹、日晒、雨淋等分化作用，部分元素侵入土壤中，造成
土壤污染。同时，煤矸石中的SO2和SO3等硫化物遇水发生化学反应，使土壤慢慢
酸化，破坏土壤肥
力，使
植物不能生长。
[0008] 5、煤矸石堆放污染空气：
[0009] 露天堆放煤矸石，日积月累，使矿区悬浮物大大增加。煤矿矸石自然排出大量的CO、SO、NOX等有害气体和
烟尘，严重污染矿区的空气
质量。
[0010] 6、煤矸石山失稳引起重力灾害：
[0011] 煤矸石山的
稳定性受煤矸石堆
基础岩土体的抗剪强度特性、本身的结构、石堆的形状和基础岩土体空隙的水压力等因素所制约。煤矸石的堆放的自然安息
角为38-40度，超过这个角度范围或在人为开挖以及降雨量强度超过次范围时容易引发重力灾害，如泥石流、滑坡、坍塌等造成人员伤亡和财产损失。在煤矸石内部，空隙较大，与空气
接触氧化产生大量热量，尤其在夏季高温闷热的情况下，容易使煤矸石山内部发生爆炸，严重威胁到矿区居民生命财产安全。
[0012] 煤矸石的矸石渣是生产过程中排出的固体废弃物，它是目前
排量较大，对自然环境危害较为严重又难以利用的主要工业废渣之一。
[0013] 在煤矸石利用领域中将煤矸石直接用于制备
建筑材料或者陶瓷材料时，制成品因3
烧制
温度不同而成为普通陶砖或瓷砖，它们的容重比在：2000Kg~3000Kg/M。
[0014] 天然火山石（俗称
浮石或多孔
玄武岩）是一种功能型环保材料，是火山爆发后由火山玻璃、矿物与气泡形成的非常珍贵的多孔形石材。天然火山石的化学成分：SiO2：53.82%；CaO：8.36%；MgO：2.46%；Fe2O3、FeO：10.1 %；Al2O3：16.89 %；K2O：2.30 %；Na2O：2.55%。
[0015] 天然火山石具有孔隙多、质量轻、强度高、保温、
隔热、吸音、防火、耐酸
碱、耐
腐蚀，且无污染、无
放射性等优点，它是理想的天然绿色、环保节能的建筑装饰材料。它的容重在3
400~1000 Kg/m，大多数的火山石都是块状颗粒，只有少部分地区的天然火山石规格可以达到800mm×600mm×400mm，在实际使用中还要根据使用要求再次进行切割。
[0016] 天然火山石，可广泛用于室内、外墙面及地面装饰替代传统天然石材及人造
陶瓷砖；也可大量用于市政广场、道路及路基砌体；房屋建筑的实体墙体砌筑。
发明内容
[0017] 本发明的目的在于提供一种以煤矸石为原料生产人造火山石砌块的方法，不仅可以回收利用煤矸石，还可以解决煤矸石的污染问题，同时提供有应用价值、无污染的人造火山石砌块。
[0018] 为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种以煤矸石为原料生产人造火山石砌块的方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0019] A、碾磨，用湿式
球磨机将煤矸石碾磨成120~200目浆料；
[0020] B、配料，步骤A得到的浆料中加入浆料重量30%~50%的粘土、浆料重量1%~5%的膨松剂、浆料重量1%~2%的发泡剂、浆料重量4%~6%的成型粘结剂及辅料，搅拌均匀后进入步骤C；
[0021] C、制坯，用制坯设备对步骤B搅拌均匀的物料进行制坯；
[0022] D、干燥，将步骤C制得的坯料在自然环境中晾干备用；
[0023] E、烧成，将步骤D干燥后的坯料送至炉窑烧成；烧成温度为1000~1400℃，烧成时间大于3h；
[0024] F、冷却，步骤E烧成得到的坯料冷却后得成品人造火山石砌块。
[0025] 所述煤矸石中SiO2的重量百分比为26%~58%。
[0026] 所述步骤A包括以下步骤：
[0027] A1，先向煤矸石中加入煤矸石重量0.1%~0.5%的
表面活性剂，然后送至湿式球磨机；
[0028] A2，将煤矸石重量10%的煤精粉送入湿式球磨机，与步骤A1加入湿式球磨机的物料混合碾磨成150~200目浆料。
[0029] 所述表面活性剂为
硬脂酸或者苯磺酸。所述辅料为浆料重量2%~5%的铝矾土或者浆料重量5%~20%的铝矿渣。所述膨松剂为木材锯末或者植物
纤维；所述发泡剂为双氧水；所述成型粘结剂为水玻璃或者亚硫酸纸浆废液。
[0030] 所述制坯设备为液压模压机。
[0031] 所述步骤D中，将坯料在自然环境中晾干至坯料中含水重量百分比少于8%。
[0033] 步骤F中将步骤E烧成得到的坯料在隧道窑的冷却区进行渐进式降温冷却，出窑
温度控制在80℃以下。
[0034] 本发明采用的表面活性剂为硬脂酸或者苯磺酸，可以用来降低物料的团聚并增加
研磨机
煅烧效果。
[0035] 本发明采用的煤精粉的发热值在5000千卡/公斤以上。
[0036] 本发明采用的膨松剂为木材锯末或者植物纤维，可以用来形成有规则的粗孔。
[0037] 本发明采用的发泡剂为浓度12%的双氧水，可以用来形成无规则的粗孔。
[0038] 本发明采用的成型粘结剂为水玻璃或者亚硫酸纸浆废液可以用来增加物料的延展性和粘结性；水玻璃为工业级的水玻璃。
[0039] 本发明采用的铝矾土中Al2O3含量在70%以上；铝矿渣中Al2O3含量在15%以上；铝矾土和铝矿渣可以用来增加物料烧成后的机械强度。
[0040] 采用本发明提供的以煤矸石为原料生产人造火山石砌块的方法对现有煤矸石矿渣进行处理，具有以下有益效果：
[0041] 1、将煤矸石矿渣回收利用，解决了环保问题，且具有环保高效、速度快、能耗低、效果好的显著优点；
[0042] 2、整个处理过程中没有产生二次残渣及废弃、
废水，从而实现煤矸石矿渣零排放目标；
[0043] 3、生产的人造火山石砌块，物理及化学性能稳定，达到建材行业标准（JC/T945-2005）的要求，可广泛用于建筑砌体、建筑地面、墙面装饰等；
[0044] 4、此外，还具有投资小、工艺简单、便于控制掌握的优点，便于生产企业的煤矸石矿渣的开发利用。
具体实施方式
[0045] 下面结合
实施例对本发明进行详细的描述，但它们不是对本发明的进一步限制。
[0046] 本发明提供的以煤矸石为原料生产人造火山石砌块的方法，包括以下步骤：
[0047] A、碾磨，用湿式球磨机将煤矸石碾磨成120~200目浆料；
[0048] B、配料，步骤A得到的浆料中加入浆料重量30%~50%的粘土、浆料重量1%~5%的膨松剂、浆料重量1%~2%的发泡剂、浆料重量4%~6%的成型粘结剂及辅料，搅拌均匀后进入步骤C；
[0049] C、制坯，用制坯设备对步骤B搅拌均匀的物料进行制坯；
[0050] D、干燥，将步骤C制得的坯料在自然环境中晾干备用；坯料中含水重量百分比少于8%。
[0051] E、烧成，将步骤D干燥后的坯料送至炉窑烧成；烧成温度为1000~1400℃，烧成时间大于3h；
[0052] F、冷却，步骤E烧成得到的坯料冷却后得成品人造火山石砌块。
[0053] 煤矸石中SiO2的重量百分比为26%~58%。
[0054] 步骤A包括以下步骤：
[0055] A1，先向煤矸石中加入煤矸石重量0.1%~0.5%的表面活性剂，然后送至湿式球磨机；
[0056] A2，将煤矸石重量10%的煤精粉送入湿式球磨机，与步骤A1加入湿式球磨机的物料混合碾磨成150~200目浆料。
[0057] 表面活性剂为硬脂酸或者苯磺酸。辅料为浆料重量2%~5%的铝矾土或者浆料重量5%~20%的铝矿渣。膨松剂为木材锯末或者植物纤维；发泡剂为双氧水；成型粘结剂为水玻璃或者亚硫酸纸浆废液。
[0058] 优选的制坯设备为液压模压机。
[0059] 优选的炉窑为隧道窑。
[0060] 步骤F优选的实施方式为将步骤E烧成得到的坯料在隧道窑的冷却区进行渐进式降温冷却，出窑温度控制在80℃以下。
[0061] 实施例1：
[0062] 制备过程：本实施例采用的煤矸石中SiO2重量百分比为26%。
[0063] 1、碾磨，向煤矸石中加入煤矸石重量0.1%的硬脂酸，以降低物料的团聚增加碾磨机煅烧效果；然后送至湿式球磨机与煤矸石重量5%的煤精粉混合磨成150~200目的浆料；
[0064] 2、配料，将步骤1制得的浆料中加入浆料重量50%的粘土、浆料重量3%的木材锯末、浆料重量2%的双氧水、浆料重量5%的水玻璃、浆料重量2%的铝矾土；
[0065] 3、制坯，采用液压模压机将步骤2制得的物料
挤压后
轧制成600mm×240mm×12mm的砖坯；
[0066] 4、干燥，将步骤3制得的砖坯进行自然晾干至砖坯中含水重量百分比少于8%；
[0067] 5、烧成，将步骤4干燥得到的砖坯投入隧道窑中，进行烧成，烧成温度为1000~1400℃，烧成时间为8h；
[0068] 6、冷却，步骤5烧成的砖坯在隧道窑的冷却区进行渐进式降温冷却，出窑温度控制在80℃以下。
[0069] 采用本实施例提供的方法制备的人造火山石砌块的容重为430~870Kg/m3、松散容3
重约3520Kg/m、吸水率为11.7%~17.03%、筒压强度约为1.218Mpa、含水率约为1%、机械强度约为5.08Mpa、空心率约为48%。
[0070] 实施例2：
[0071] 制备过程：本实施例采用的煤矸石中SiO2重量百分比为33%。
[0072] 1、碾磨，向煤矸石中加入煤矸石重量0.3%的苯磺酸，以降低物料的团聚增加碾磨机煅烧效果；然后送至湿式球磨机与煤矸石重量6%的煤精粉混合磨成150~200目的浆料；
[0073] 2、配料，将步骤1制得的浆料中加入浆料重量45%的粘土、浆料重量4%的植物纤维、浆料重量1%的双氧水、浆料重量4%的亚硫酸纸浆废液、浆料重量3%的铝矾土；
[0074] 3、制坯，采用液压模压机将步骤2制得的物料挤压后轧制成600mm×180mm×12mm的砖坯；
[0075] 4、干燥，将步骤3制得的砖坯进行自然晾干至砖坯中含水重量百分比少于8%；
[0076] 5、烧成，将步骤4干燥得到的砖坯投入隧道窑中，进行烧成，烧成温度为1000~1400℃，烧成时间为10h；
[0077] 6、冷却，步骤5烧成的砖坯在隧道窑的冷却区进行渐进式降温冷却，出窑温度控制在80℃以下。
[0078] 采用本实施例提供的方法制备的人造火山石砌块的容重为430~870Kg/m3、松散容3
重约3520Kg/m、吸水率为11.7%~17.03%、筒压强度约为1.218Mpa、含水率约为1%、机械强度约为5.08Mpa、空心率约为48%。
[0079] 实施例3：
[0080] 制备过程：本实施例采用的煤矸石中SiO2重量百分比为39%。
[0081] 1、碾磨，向煤矸石中加入煤矸石重量0.5%的硬脂酸，以降低物料的团聚增加碾磨机煅烧效果；然后送至湿式球磨机与煤矸石重量7%的煤精粉混合磨成150~200目的浆料；
[0082] 2、配料，将步骤1制得的浆料中加入浆料重量40%的粘土、浆料重量4%的木材锯末、浆料重量2%的双氧水、浆料重量5%的水玻璃、浆料重量5%的铝矿渣；
[0083] 3、制 坯，采 用 液 压 模 压 机 将 步 骤2制 得 的 物 料 挤 压 后 轧 制 成320mm×240mm×120mm的砖坯；
[0084] 4、干燥，将步骤3制得的砖坯进行自然晾干至砖坯中含水重量百分比少于8%；
[0085] 5、烧成，将步骤4干燥得到的砖坯投入隧道窑中，进行烧成，烧成温度为1000~1400℃，烧成时间为8h；
[0086] 6、冷却，步骤5烧成的砖坯在隧道窑的冷却区进行渐进式降温冷却，出窑温度控制在80℃以下。
[0087] 采用本实施例提供的方法制备的人造火山石砌块的容重为430~870Kg/m3、松散容3
重约3520Kg/m、吸水率为11.7%~17.03%、筒压强度约为1.218Mpa、含水率约为1%、机械强度约为5.08Mpa、空心率约为48%。
[0088] 实施例4：
[0089] 制备过程：本实施例采用的煤矸石中SiO2重量百分比为44%。
[0090] 1、碾磨，向煤矸石中加入煤矸石重量0.4%的苯磺酸，以降低物料的团聚增加碾磨机煅烧效果；然后送至湿式球磨机与煤矸石重量7%的煤精粉混合磨成150~200目的浆料；
[0091] 2、配料，将步骤1制得的浆料中加入浆料重量35%的粘土、浆料重量4%的植物纤维、浆料重量2%的双氧水、浆料重量5%的亚硫酸纸浆废液、浆料重量20%的铝矿渣；
[0092] 3、制坯，采用液压模压机将步骤2制得的物料挤压后轧制成600mm×240mm×25mm的砖坯；
[0093] 4、干燥，将步骤3制得的砖坯进行自然晾干至砖坯中含水重量百分比少于8%；
[0094] 5、烧成，将步骤4干燥得到的砖坯投入隧道窑中，进行烧成，烧成温度为1000~1400℃，烧成时间为10h；
[0095] 6、冷却，步骤5烧成的砖坯在隧道窑的冷却区进行渐进式降温冷却，出窑温度控制在80℃以下。
[0096] 采用本实施例提供的方法制备的人造火山石砌块的容重为430~870Kg/m3、松散容3
重约3520Kg/m、吸水率为11.7%~17.03%、筒压强度约为1.218Mpa、含水率约为1%、机械强度约为5.08Mpa、空心率约为48%。
[0097] 实施例5：
[0098] 制备过程：本实施例采用的煤矸石中SiO2重量百分比为55%。
[0099] 1、碾磨，向煤矸石中加入煤矸石重量0.5%的苯磺酸，以降低物料的团聚增加碾磨机煅烧效果；然后送至湿式球磨机与煤矸石重量7%的煤精粉混合磨成150~200目的浆料；
[0100] 2、配料，将步骤1制得的浆料中加入浆料重量30%的粘土、浆料重量4%的植物纤
