本發明屬于免燒陶粒制作，具體涉及一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法。

背景技術：

1、煤矸石是在煤炭開采和洗選過程中產生的固體廢棄物，具有高碳含量、結構疏松、化學組成復雜等特點。由于其強度低、抗風化性能差、化學穩定性不高，煤矸石的資源化利用一直面臨挑戰。

2、目前，常對煤矸石采用露天堆放的處置方式，既占用大量土地，造成環境污染，同時還可能引發自燃和滲濾液污染，對生態系統構成潛在威脅。因此，如何實現煤矸石的資源化再利用，使其變廢為寶，成為亟待解決的技術難題。

3、免燒陶粒是以固體廢棄物為原料，通過加入水泥等膠凝材料進行造粒、養護后形成的人造集料。為解決現有固廢煤矸石的再利用問題，本領域有待開發出一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，能夠有效的解決上述問題。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，以固體廢棄物煤矸石粉為主要原料，以水泥為主要膠凝材料，無水碳酸鈉、石膏、硅灰為輔助膠凝材料，利用圓盤造粒制備可用于建筑行業的免燒陶粒，可解決現有固廢煤矸石的再利用的問題，進而實現了對煤矸石粉的高效再利用。

2、為實現上述目的，本發明提供了一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，包括以下步驟：

3、步驟s1、將煤矸石在100-110℃下烘干10-14h、球磨后過100目篩，得到煤矸石粉；

4、步驟s2、稱取各物料；按重量份計，所用各物料的用量為，煤矸石粉60-70份，水泥20-23份，硅灰3-5份，二水石膏2-4份；無水碳酸鈉4-6份，溫水25份；

5、步驟s3、將煤矸石粉與水泥、二水石膏、硅灰混合均勻，得混合粉體；

6、步驟s4、將無水碳酸鈉加入溫水中混合均勻，得到堿液；

7、步驟s5、將得到的堿液噴灑到步驟s3中混合粉體中，造粒，得球形顆粒篩分、陳化、養護；

8、步驟s6、將養護后的球形顆粒置于溫度為50-70℃的環境中烘干或自然干燥，即得免燒陶粒。

9、優選的，步驟s2中，煤矸石粉和水泥的質量比為3：1。

10、優選的，步驟s2中，煤矸石粉中所含主要化學成分的質量占比為：sio250%-55%、al2o330%-35%、fe2o32%-5%。

11、優選的，步驟s2中，水泥為42.5級標準水泥；硅灰細度為2000目，硅灰中sio2的含量大于95%；無水碳酸鈉中碳酸鈉的含量≥99.8%。

12、優選的，步驟s5中造粒具體為，在圓盤造粒機的圓盤內壁均勻涂抹一層機油，將混合粉體倒入圓盤造粒機中，緩慢噴灑堿液，在圓盤造粒機中進行造粒；造粒過程中圓盤造粒機的傾斜角度為40-44°，轉速為36-40r/min。

13、優選的，步驟s5中，球形顆粒篩分的粒徑為5-10mm；篩分后的球形顆粒1h吸水率為9-17%，其單顆粒強度為2-4mpa，其堆積密度為900-1000kg·m-3。

14、優選的，步驟s5中的陳化具體為，在空氣濕度為50-70%、溫度為18-22℃的環境中陳化1d。

15、優選的，步驟s5中的養護方式具體為，采用蒸汽養護和自然養護；蒸汽養護的溫度為65℃-75℃，養護時間為24h；自然養護的溫度為18-22℃，養護時間為7d。

16、本發明采用上述一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，有益效果如下：

17、（1）本發明以煤矸石作為主原料，其在免燒陶粒中的占比可達70%，可以大量消納固廢，實現固廢資源的再利用，提高資源的附加值，并解決煤矸石因為大量堆存而導致的環境資源問題；

18、（2）本發明以煤矸石作為主原料，且不需要對煤矸石進行煅燒；

19、（3）本發明采取圓盤造粒機制備可用于建筑行業的免燒陶粒，通過旋轉圓盤將原料進行擠壓和切割，從而形成顆粒，控制其傾斜角度和轉速便于形成粒徑大小合適的球形顆粒；

20、（4）本發明的制備方法簡單易行，且成本極低，適合大規模生產，有著很好的應用前景，適于推廣應用。

21、下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

技術特征：

1.一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，其特征在于：步驟s2中，煤矸石粉和水泥的質量比為3：1。

3.根據權利要求1所述的一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，其特征在于：步驟s2中，煤矸石粉中所含主要化學成分的質量占比為：sio2?50%-55%、al2o3?30%-35%、fe2o32%-5%。

4.根據權利要求1所述的一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，其特征在于：步驟s2中，水泥為42.5級標準水泥；硅灰細度為2000目，硅灰中sio2的含量大于95%；無水碳酸鈉中碳酸鈉的含量≥99.8%。

5.根據權利要求1所述的一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，其特征在于：步驟s5中造粒具體為，在圓盤造粒機的圓盤內壁均勻涂抹一層機油，將混合粉體倒入圓盤造粒機中，緩慢噴灑堿液，在圓盤造粒機中進行造粒；造粒過程中圓盤造粒機的傾斜角度為40-44°，轉速為36-40r/min。

6.根據權利要求1所述的一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，其特征在于：步驟s5中，球形顆粒篩分的粒徑為5-10mm；篩分后的球形顆粒1h吸水率為9-17%，其單顆粒強度為2-4mpa，其堆積密度為900-1000kg·m-3。

7.根據權利要求1所述的一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，其特征在于：步驟s5中的陳化具體為，在空氣濕度為50-70%、溫度為18-22℃的環境中陳化1d。

8.根據權利要求1所述的一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，其特征在于：步驟s5中的養護方式具體為，采用蒸汽養護和自然養護；蒸汽養護的溫度為65℃-75℃，養護時間為24h；自然養護的溫度為18-22℃，養護時間為7d。

技術總結
本發明屬于免燒陶粒制作技術領域，具體公開了一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，包括以下步驟：步驟S1、將煤矸石在100?110℃下烘干10?14h、球磨后過100目篩，得到煤矸石粉；步驟S2、稱取各物料；步驟S3、將煤矸石粉與水泥、二水石膏、硅灰混合均勻，得混合粉體；步驟S4、將無水碳酸鈉加入溫水中混合均勻，得到堿液；步驟S5、將堿液噴灑到混合粉體中，造粒，得球形顆粒篩分、陳化、養護；步驟S6、將養護后的球形顆粒置于溫度為50?70℃的環境中烘干或自然干燥，即得免燒陶粒。本發明采用上述一種以煤矸石為原料制備免燒陶粒的方法，可解決現有固廢煤矸石的再利用的問題，進而實現了對煤矸石粉的高效再利用。

技術研發人員：王永禎,張浩中,張妍蘭,王曉敏
受保護的技術使用者：太原理工大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28