一种煤基固废保温骨料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于骨料技术领域。本发明专利技术提供了一种煤基固废保温骨料的制备方法。将煤矸石、粉煤灰和水混合后进行造粒，得到生料球；将生料球干燥后顺次进行预热和烧结，得到煤基固废保温骨料；所述煤基固废保温骨料包含粗骨料和细骨料；当煤矸石和粉煤灰的质量比为80:18～22时，得到粗骨料；当煤矸石和粉煤灰的质量比为85:13～17时，得到细骨料。本发明专利技术制备的保温骨料在满足强度的前提下，导热系数显著降低，将其用于制备混凝土墙体，粗骨料的替代率可达100％，细骨料的替代率可达30％，不仅能有效提高混凝土墙体的保温隔热性能，降低建筑能耗，而且工艺简单，有利于实现规模化生产。有利于实现规模化生产。有利于实现规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种煤基固废保温骨料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及骨料
，尤其涉及一种煤基固废保温骨料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]煤矸石和粉煤灰主要是煤炭开采、加工、燃烧过程中产生的煤基固废资源。大量的煤矸石和粉煤灰不仅会占据大量的土地，严重浪费土地资源，还会对土壤、地表水、地下水和周围农田、土地及农作物以及空气质量造成严重污染。因此，将粉煤灰和煤矸石等煤基固废高效资源化利用刻不容缓。实践表明，煅烧后的煤矸石和粉煤灰的成孔能力和胶凝作用物理性能可使其制备成多孔骨料，用来替代砂石骨料制作保温骨料混凝土墙体，既可以提高墙体的保温性能，实现低能耗混凝土建筑应用，又可以高效回收利用固废资源，缓解砂石骨料资源的紧迫需求，缓解能源危机和生态问题。
[0003]保温性能取决于多孔混凝土的孔隙率、孔径分布及孔隙空间分布等孔结构特征，虽然可以通过增加混凝土的孔隙，或增加较小的孔径分布和均匀的孔空间分布，提高墙体结构的保温隔热性，但是高孔隙率或最大孔径较小时会降低抗压强度。以采矿废料制备多孔材料替代骨料的轻骨料混凝土虽然可以提高其保温隔热能力，但是极大的降低了其结构承重能力，这就限制了煤基固废骨料在保温混凝土墙体中的利用，阻碍了煤基固废保温骨料混凝土的推广与应用。基于此，采用有效措施制备具有低导热率和足够的抗压强度特性的结构性保温材料，实现煤矸石、粉煤灰在低能耗混凝土建筑中的高效利用具有良好的应用前景。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足提供一种煤基固废保温骨料及其制备方法和应用。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种煤基固废保温骨料的制备方法，包含如下步骤：
[0007]1)将煤矸石、粉煤灰和水混合后进行造粒，得到生料球；
[0008]2)将生料球干燥后顺次进行预热和烧结，得到煤基固废保温骨料；
[0009]所述煤基固废保温骨料包含粗骨料和细骨料；
[0010]当煤矸石和粉煤灰的质量比为80:18～22时，得到粗骨料；
[0011]当煤矸石和粉煤灰的质量比为85:13～17时，得到细骨料。
[0012]作为优选，步骤1)所述煤矸石的粒径为110～130目。
[0013]作为优选，所述粗骨料的粒径为5～20mm；所述细骨料的粒径为0.6～4.75mm。
[0014]作为优选，步骤1)中，煤矸石、粉煤灰和水混合的具体工艺为煤矸石和粉煤灰混合为原料，原料和水独立的分多次添加进行混合。
[0015]作为优选，步骤1)所述造粒的转速为50～70r/min。
[0016]作为优选，步骤2)所述干燥的温度为100～110℃，干燥的时间为1.5～2.5h。
[0017]作为优选，制备粗骨料时，步骤2)所述预热的温度为400～600℃，预热的时间为10～30min，加热至预热温度的升温速率为14～16℃/min；制备细骨料时，步骤2)所述预热的温度为350～450℃，预热的时间为20～30min；加热至预热温度的升温速率为8～12℃/min。
[0018]作为优选，制备粗骨料时，步骤2)所述烧结的温度为1000～1200℃，烧结的时间为10～30min；制备细骨料时，步骤2)所述烧结的温度为1150～1250℃，烧结的时间为25～45min；制备粗骨料和细骨料的过程中，加热至烧结温度的升温速率独立的为8～12℃/min。
[0019]本专利技术还提供了一种由所述制备方法制备得到的煤基固废保温骨料。
[0020]本专利技术还提供了所述的煤基固废保温骨料在混凝土墙体中的应用。
[0021]本专利技术的有益效果包括以下几点：
[0022]1)本专利技术制备的煤基固废保温骨料在满足强度的前提下，保温粗骨料的导热系数为0.1559～0.2408W/(m
·
K)，保温细骨料的导热系数为0.138～0.225W/(m
·
K)。
[0023]2)本专利技术利用煤基固废为原料制备的保温骨料用于制备混凝土墙体，在保证强度的前提下，保温粗骨料的替代率为100％时，其导热系数可降低至0.9W/(m
·
K)，保温细骨料的替代率为30％时，其导热系数可降低至0.73W/(m
·
K)，不仅能有效提高混凝土墙体的保温隔热性能，而且能降低混凝土墙体结构的建筑能耗。
[0024]3)本专利技术的制备方法可有效利用煤基固废材料煤矸石和粉煤灰，不仅能减少环境污染和固废资源浪费，降低成本，而且工艺简单，有利于实现规模化生产。
附图说明
[0025]图1为制备煤基固废保温骨料的工艺流程图；
[0026]图2为实施例1制备的生料球；
[0027]图3为实施例1制备的煤基固废保温粗骨料。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种煤基固废保温骨料的制备方法，包含如下步骤：
[0029]1)将煤矸石、粉煤灰和水混合后进行造粒，得到生料球；
[0030]2)将生料球干燥后顺次进行预热和烧结，得到煤基固废保温骨料；
[0031]所述煤基固废保温骨料包含粗骨料和细骨料；
[0032]当煤矸石和粉煤灰的质量比为80:18～22时，得到粗骨料；
[0033]当煤矸石和粉煤灰的质量比为85:13～17时，得到细骨料。
[0034]本专利技术中，当煤矸石和粉煤灰的质量比为80:18～22时，得到粗骨料，优选为80:19～21，进一步优选为80:19.5～20.5，更优选为4:1。
[0035]本专利技术中，当煤矸石和粉煤灰的质量比为85:13～17时，得到细骨料，优选为85:14～16，进一步优选为85:14.5～15.5，更优选为85:15。
[0036]本专利技术中，步骤1)所述煤矸石的粒径优选为110～130目，进一步优选为115～125目，更优选为120目。
[0037]本专利技术中，步骤1)所述煤矸石优选为顺次经过冲洗、晾干、磨碎、粉磨、过筛和干燥处理，得到的粉末状煤矸石；所述冲洗优选为用水冲洗至煤矸石表面无残留的泥土等杂质；
所述晾干的时间优选为1～3天，进一步优选为2天；所述磨碎的装置优选为颚式破碎机，磨碎之后煤矸石的粒径优选为2～5mm，进一步优选为3～4mm，更优选为3.5mm；所述粉磨的装置优选为试磨机，粉磨的时间优选为25～35min，进一步优选为28～32min，更优选为30min；所述干燥的装置优选为鼓风干燥箱；干燥的温度优选为95～115℃，进一步优选为100～110℃，更优选为105℃；干燥的时间优选为1～3h，进一步优选为1.5～2.5h，更优选为2h；所述煤矸石优选为内蒙古自治区鄂尔多斯市的煤矸石，颜色呈灰黑色，主要化学成分如表1所示。
[0038]表1煤矸石原料化学成分
[0039][0040]本专利技术中，步骤1)所述粉煤灰优选为呼和浩特市华能金桥热电厂生产的Ⅰ级粉煤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤基固废保温骨料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：1)将煤矸石、粉煤灰和水混合后进行造粒，得到生料球；2)将生料球干燥后顺次进行预热和烧结，得到煤基固废保温骨料；所述煤基固废保温骨料包含粗骨料和细骨料；当煤矸石和粉煤灰的质量比为80:18～22时，得到粗骨料；当煤矸石和粉煤灰的质量比为85:13～17时，得到细骨料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述煤矸石的粒径为110～130目。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述粗骨料的粒径为5～20mm；所述细骨料的粒径为0.6～4.75mm。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，煤矸石、粉煤灰和水混合的具体工艺为煤矸石和粉煤灰混合为原料，原料和水独立的分多次添加进行混合。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述造粒的转速为50～70r/min。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萧萧，闫长旺，刘曙光，张菊，荆磊，董宇飞，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：