一种渗水无机材料及其制备方法技术

本发明专利技术一种渗水无机材料及其制备方法属于煤矸石烧结制备建筑材料技术领域；所要解决的技术问题为提供一种以煤矸石为主要原料，通过添加助烧结剂降低烧结温度来制作建筑材料如建筑砖，铺路用的渗水砖的制备方法；所采用的技术方案为按重量份配比该渗水无机材料由以下组分组成：煤矸石70-95份、天然红土5-25份、天然瓦土0-8份、石灰石0-15份、苏打0-5份；将煤矸石、天然红土、天然瓦土、石灰石和苏打混合，然后向原料混合物加水混合均匀，再压制成型，最后经过烧结得到烧结无机材料；本发明专利技术添加了助烧结剂使得煤矸石在烧结工艺中温度大大降低，从而节省了能源，延长了生产设备的使用寿命，降低了生产成本，并明显提高了强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤矸石烧结制备建筑材料

技术介绍
煤矸石是一种天然在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。在采煤过程和洗煤过程中煤矸石被洗挑出来。煤矸石除含有一定量的碳，其它主要成分是Al203、Si02，Fe203、Ca0、Mg0、Na20、K20、P205。在我国产煤区域，煤矸石大量堆放，占地效应明显，造成一定程度的地区性污染。 由于煤矸石热值低于500-1000大卡/公斤，并且其含氧化硅、氧化铝含量高于65%。因此要把纯煤矸石粉制作成建筑材料，烧结温度高，能源消耗大，成本高昂，没有市场竞争力。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术的不足，提供一种以煤矸石为主要原料，通过添加助烧结剂降低烧结温度来制作建筑材料如建筑砖，铺路用的渗水砖的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为一种渗水无机材料按重量份配比该渗水无机材料由以下组分组成煤石干石70-95份、天然红土 5-25份、天然瓦土 0-8份、石灰石0_15份、苏打0_5份。所述煤矸石为煤矸石生料或煤矸石熟料。所述煤砰石粒度小于5mm,所述其他组分粒度小于0. 5_。所述煤矸石熟料为天然煤矸石在800-1100°C煅烧I小时制得。一种渗水无机材料的制备方法，将所述煤矸石、天然红土、天然瓦土、石灰石和苏打按照上述重量份配比混合，得到原料混合物，然后向原料混合物加水混合均匀，再压制成型，最后经过烧结得到烧结无机材料。所述原料混合物与水的重量份比为25:1. 5-2. 75。所述压制成型所用压力为0. 5_3MPa。所述烧结温度为1050-1180°C。所述烧结工艺为先100°C烘干30-45min,然后升温至烧结温度保温60min。所述烧结无机材料的抗折强度为3_7MPa。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果为本专利技术添加了天然红土、天然瓦土、石灰石或苏打作为助烧结剂使得煤矸石在烧结工艺中温度大大降低，从而节省了能源，延长了生产设备的使用寿命，降低了生产成本。同时再加入以上助烧结剂后，烧结后的强度明显提闻。我国煤矸石化学成分按照重量百分比范围为氧化娃45-60%、氧化招25-35%、氧化铁2_5%、氧化钛0. 5-1. O、氧化|丐和氧化镁1-5%、氧化钠和氧化钾0. 5-1. 5% ； 烧失量(LOI) : 12-20%，烧失量由含碳和少量水所致。由于煤矸石的氧化铝和氧化硅含量高，要想制成具有一定强度的建筑材料，烧结温度就要高于1200°C。这就需要烧结窑炉耐火度好，烧结过程能量消耗大，从而导致建筑材料成本高，经济价值低。天然红土的化学成分为 氧化娃55-65%、氧化招10-20%、氧化铁4-8%、氧化钛0. 5-1. 0%、氧化韩和氧化镁1_3%、氧化纳和氧化钟0. 5-2. 0% ； 天然瓦土的化学成分为 氧化娃45-55%、氧化招20-30%、氧化铁5_12%、氧化钛0. 5-1. 0%、氧化韩和氧化镁1_2%、氧化纳和氧化钟0. 5-2. 0% ； 石灰石的化学成分主要为碳酸钙，另外含有少量氧化镁，氧化硅，氧化铝。氧化铝是一种耐火度很高的氧化物。当氧化铝含量低时，烧结温度下降。天然红土含氧化铝小于20%。当氧化铁含量高时，烧结温度也下降。天然红土含氧化铁大于4%。我们通过试验证实，当天然红土百分含量大于15%时，烧结温度明显下降。在低于1175 °C的温度，可烧制成具有一定强度的材料。天然瓦土的氧化铝含量比煤矸石低，同时含氧化铁量比煤矸石高。当在煤矸石粉料混入20%以上的天然瓦土时，烧结温度也明显下降。在低于1200°C的温度可良好烧结煤矸石混合料。当在煤矸石粉料混入15%以上的天石灰石粉料时，烧结温度没有明显下降。但当加入少于5%的石灰石粉料时，烧结温度有所下降。另外，我们也试验了 1-3%的碳酸钠，发现烧结温度明显下降。特别是当同时加入天然红土和天然瓦土的混合料时，烧结温度大大降低。综上所述，本专利技术具体在于以煤矸石为主要原料，通过添加小于30%的天然红土、天然瓦土、石灰石、苏打粉，在某个成分比例范围内配料，机械混合，再加入水作为低温结合剂，压制成型。之后在不高于1180°C的温度进行烧结，制成具有一定强度的建筑材料。抗折强度测试采用的是测定三点法。样品尺寸为IOmm x IOmm xlOOmm。具体实施例方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例I 所采用原料的颗粒度为颗粒度小于I毫米的煤矸石；颗粒度小于0. I毫米的天然红土 ；颗粒度小于0.1毫米的天然瓦土。将460克煤矸石，30克天然红土，10克天然瓦土放入体积为2. 5升的塑料罐中，再在塑料罐中放500克直径为10毫米的陶瓷球。将此罐滚动5-10分钟。之后在这样均匀混合的粉料中加入40克水，手摇混合均匀，这里定义为混合湿料。将混合湿料放入钢质压制成型模具，加压至2MPa。出模具后，这样成型的胚体具有一定强度，在生产操作过程中不宜损坏。很容易将其转移至烧结炉中。胚体在烧结炉里在100°C烘干30分钟后，逐渐升温至1175°C，在这个温度保温60分钟，进行烧结，之后自然降温至室温。这样得到的无机烧结材料，可用于铺路建筑材料。由于此种材料具有30%以上的气孔率，水容易渗入，故可用于路面透水砖。实施例2 与例I不同的是所采用原料的颗粒度不同，具体为颗粒度小于2毫米的煤矸石；颗粒度小于0. 05毫米的天然红土 ；颗粒度于小于0. 05毫米的天然瓦土。把460克煤矸石，30克天然红土，10克天然瓦土放入体积为2. 5升的塑料罐中，再在塑料罐中放500克直径为10毫米的陶瓷球。将此罐滚动5-10分钟。之后 在这样均匀混合的粉料中加入40克水，手摇混合均匀，这里定义为混合湿料。将混合湿料放入钢质压制成型模具，加压至2MPa。出模具后，这样成型的胚体具有一定强度，在触摸和转移过程中不宜损坏。很容易将其转移至烧结炉中。在10(TC烘干30分钟后，逐渐升温至1170°C，在这个温度保温60分钟，进行烧结，之后自然降温至室温。这样得到的无机烧结材料具有30%以上的气孔率，可用于铺路建筑透水材料。实施例3 所采用原料的颗粒度为颗粒度小于I毫米的煤矸石；颗粒度小于0. 05毫米的天然红土 ；颗粒度小于0. 05毫米的天然瓦土。把400克煤矸石，80克天然红土，20克天然瓦土放入体积为2. 5升的塑料罐中，再在塑料罐中放500克直径为10毫米的陶瓷球。将此罐放置在一双辊滚动机上滚动5-10分钟。之后在这样均匀混合的粉料中加入40克水，手摇混合均匀，这里定义为混合湿料。将混合湿料放入钢质压制成型模具，加压至I. 5MPa。出模具后，在10(TC烘干30分钟后，逐渐升温至1160°C，在这个温度保温60分钟，进行烧结。之后自然降温至室温。这样得到的无机烧结材料具有30%以上的气孔率，抗折强度在3. 56MPa。可用于铺路建筑材料。实施例4 此例与例3步骤一样，唯一不同之处是采用的煤矸石粉为熟料。也就是，先把天然煤矸石粉在1100°C段烧一小时，把煤矸石内90%以上的碳烧掉。这样的煤矸石熟料从原来的黑灰色转为浅灰色。用与例3同样的成分比例，同样的混合方式，压制方法和烧结温度，也得到了抗折强度在3-5MPa的无机烧结材料。实施例5 所采用原料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种渗水无机材料，其特征在于按重量份配比该渗水无机材料由以下组分组成 煤石干石70-95份、天然红土 5-25份、天然瓦土 0-8份、石灰石0_15份、苏打0_5份。2.根据权利要求I所述的一种渗水无机材料，其特征在于所述煤矸石为煤矸石生料或煤矸石熟料。3.根据权利要求I所述的一种渗水无机材料，其特征在于所述煤矸石粒度小于5mm，所述其他组分粒度小于0. 5mm。4.根据权利要求2所述的一种渗水无机材料，其特征在于所述煤矸石熟料为天然煤矸石在800-1100°C煅烧I小时制得。5.一种权利要求I所述的渗水无机材料的制备方法，其特征在于将所述煤矸石、天然红土、天然瓦土、石灰石和苏打按照上述重量份配比混合，得到原料混合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘莹，钟昱明，
申请(专利权)人：山西西易能源集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：