[发明专利]一种利用煤矸石制备轻质保温墙体材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种利用煤矸石制备轻质保温墙体材料的方法。

背景技术

煤矸石是煤伴生废石，在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废弃物，是碳质、泥质和砂质页岩的混合物，且具有一定的热值。我国年排放量6亿吨，目前已累计堆放50多亿吨，成为我国排放量最大的工业固体废弃物之一。煤矸石排放堆积不仅造成资源浪费、占用土地，且存在一定的环境污染等隐患。根据有关资料报道，国外一些国家对煤矸石的利用已达90％以上，而我国现阶段对煤矸石的利用率仅30％左右，主要用于发电，提取各种铝制化合物，建筑用砖等方面，虽然这些应用实现了煤矸石的部分资源化利用，但是利用率低，甚至会造成二次污染。

目前我国外墙一般采用蒸压加气混凝土砌块外加保温层的墙体结构，该墙体结构层次复杂，多次施工，墙体整体性差。常用的蒸压加气混凝土砌块存在吸水率高、抗冻性能差、强度低、导热系数较高等不足，外墙保温层采用的聚苯板等有机材料存在防火性能差、易老化、使用寿命短等缺陷。而内墙常用的水泥类轻质隔墙则存在易收缩开裂的问题；现有的发泡陶瓷保温板烧成温度窄(对烧结温度控制要求高)、且需采用湿法粉磨，喷雾干燥，隧道窑单层烧制等高能耗工艺，导致生产成本高市场竞争差。因此，急需开发新型轻质保温墙体材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用煤矸石制备轻质保温墙体材料的方法，该方法以煤矸石为主要原料，并由煤矸石作为主要燃料制备轻质保温墙体材料，涉及的制备工艺简单、生产成本和能耗低，并可同步实现煤矸石资源化利用，制得的墙体材料具有轻质、高强、防水和隔热等优异性能，可用作自保温墙体及室内隔墙材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种利用煤矸石制备轻质保温墙体材料的方法，以煤矸石、助熔剂和发泡剂为原料，各原料所占质量百分比为：煤矸石71～95％，助熔剂4.5～26.5％，发泡剂0.3～2.5％，其制备方法包括以下步骤：

1)原料的制备：按设计配比称取各种原料，装入球磨机球磨、混合，得混合粉料；

2)造粒：将步骤1)中制得的混合粉料进行造粒，制成粒度为0.5～10mm粒状粉料。

3)装模：将步骤2)中制得的粒状粉料装入涂有脱模材料的拼装式耐火材料模具中；

4)将步骤3)中装有混合粉料的耐火模具送入窑炉内，经预热升温、烧结、发泡三个阶段烧制发泡材料，预热升温阶段所需热量由窑炉内的高温烟气提供，当温度升至500～650℃时，煤矸石中残余碳发生燃烧，对混合粉料的烧结和发泡过程提供热量，同时通过窑炉烧成带设置的烧嘴根据需要补充燃料，控制窑炉温度升至发泡温度1150～1220℃，升温速率为2～8℃/min，在发泡温度下保温0.5～2h，得发泡材料；

5)冷却、脱模、切割：将步骤4)中得到的发泡材料在窑炉中冷却至常温，出窑后经脱模，所需的轻质保温墙体材料(自保温砌块或隔墙板)。

根据上述方案，所述煤矸石中Al₂O₃≥15wt％。

根据上述方案，所述助熔剂是为长石、碎玻璃、铁尾矿、白云石、滑石、菱镁矿、纯碱、碳酸钾、萤石、硼砂中的一种或几种按任意配比混合，用于降低烧结温度并改善发泡性能。

根据上述方案，所述发泡剂为碳化硅、三氧化二铁、硫酸钙中的一种或几种按任意配比混合。

根据上述方案，所述高温烟气主要为粉料中煤矸石残余碳燃烧时产生的高温烟气或窑炉烧成带燃烧设备(烧嘴)中燃料燃烧产生的高温烟气。

根据上述方案，粉磨采用干法粉磨或湿法粉磨，粉磨至原料细度≤50μm，粉磨过程中实现各原料的均化。其中干法粉磨制备的粉料可直接装模，为减少粉磨过程中的粉料的团聚提高物料混合的均匀性，可引入一定量的分散剂，分散剂为三乙醇胺、二乙二醇等，掺入量占固体原料质量的0.01～0.03％。

根据上述方案，所述窑炉为隧道窑或辊道窑，窑炉烧成带设置烧嘴，补充气体或液体燃料，并控制和调节烧结、发泡温度。所述燃料为气体燃料或液体燃料，气体燃料为天然气或煤气，液体燃料为轻质柴油或重油。

根据上述方案，所述耐火模具是由一个底板和四个围边条组成，可以根据产品尺寸要求自由组合围边条，组成矩形摸框；脱模材料为氧化铝粉或耐高温棉纸。