一种利用复配煤基固废制备轻质高强陶粒的方法与流程

本发明涉及陶粒的制备领域，具体涉及基于煤矸石、粉煤灰、黄泥制备陶粒的方法。

背景技术：

1、煤矸石是在煤矿建井、煤炭开采和洗选加工过程中排出的含碳岩石，是煤矿建设生产过程中的副产物，约占煤炭产量的15% ~20%。主要矿物成分有高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、方解石、黄铁矿等。其中高岭土含量较高，可用于制备陶瓷、耐火等材料，是煤矸石资源化利用的重要成分之一。煤矸石的危害：一方面煤矸石的堆积会占用大量的土地，形成矸石山。据统计，我国每年煤矸石排放量约为 3.0 ~3.5 亿吨，堆积的矸石山数量众多。这些矸石山不仅占用了宝贵的土地用于农业或其他建设用途，而且还可能导致土地的植被破坏和生态系统失衡。另一方面煤矸石会造成环境污染：煤矸石在堆放过程中会产生扬尘，其中含有大量的sio2、al2o3等颗粒物，这些颗粒物会随风飘散，对大气环境造成污染，影响空气质量和人体健康。除此之外，煤矸石堆体的自燃现象也较为常见，这是由于煤矸石中的煤在一定条件下发生氧化反应，释放出大量的有害气体，对大气环境和周边居民的生命健康构成威胁。煤矸石作为煤炭开采与洗选过程中产生的固体废弃物，大量堆积不仅占用土地资源，还对周边生态环境造成负面影响。如何实现煤矸石的有效利用，成为行业亟待解决的重要课题。

2、粉煤灰是燃煤电厂排放的固体废弃物，属于燃煤锅炉在1300 ~1500℃高温燃烧后，经除尘系统收集的微细灰粒。其化学组成以sio2（40% ~60%）、al2o3（20% ~30%）为主，同时含有fe2o3、cao等成分，具有火山灰活性特征。作为重要的工业固废资源，粉煤灰在建材领域应用最广：替代30% ~50%水泥制备混凝土，可降低水化热，提升耐久性；生产加气砌块可降低自重30%；制备地质聚合物胶凝材料碳排放较传统水泥降低70%。在环保领域，通过表面改性可制成吸附材料处理重金属废水；在农业方面，磁化粉煤灰施用量2 ~4吨/公顷可使土壤孔隙度提升15%，作物增产8% ~12%。全球年产量超10亿吨，我国占比超65%。规模化利用不仅节约天然资源，更避免填埋造成的土地占用和重金属污染风险，符合"无废城市"建设理念。当前重点研究方向包括超细粉体改性、稀有元素提取、大掺量应用技术开发等，推动其向高附加值领域升级。

3、黄泥是一种常见于地表层的天然黏土，因富含氧化铁等矿物而呈现黄色或黄褐色，广泛分布于丘陵、河岸及平原地区。其质地细腻，兼具黏性、可塑性与透气性，黄泥是民间建筑的核心材料。例如，中国南方的夯土墙、土坯房利用黄泥混合稻草或砂石，夯实后形成坚固墙体，兼具保温隔热性能；北方窑洞则直接以黄泥覆顶，调节室内湿度。此外，黄泥常用于制作粗陶器、瓦罐等日用器皿，经低温烧制后保留质朴质感。在农业生产中，黄泥可改良沙质土壤，增强保水保肥能力，但其黏重特性需与砂土混合使用，避免板结影响作物根系生长。

4、陶粒是一种由特定的原料通过造粒工艺，将其制成具有一定粒度的球形或近似球形的颗粒，最后经过高温烧结或者其他固化方式，形成内部有许多细密气孔结构的人造轻集料，通常呈圆形或椭圆形。由于其具有质量轻、强度高、保温隔热性能好、吸音性能优良、化学稳定性好以及耐火性强等特点，在混凝土制作、保温隔热、吸音降噪、花卉种植、无土栽培、污水处理、井下回填等领域得到广泛应用。传统的陶粒是用黏土、页岩和沸石等自然资源作为原料，对当地的生态环境造成一定的迫害。因此，发掘出新途径寻找可以取代粘土与页岩的新资源成为当前的研究焦点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硼泥轻质高强陶粒及其制备方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种利用复配煤基固废制备轻质高强陶粒的方法，具体工艺步骤如下：

4、步骤1：使用破碎机将煤矸石破碎成粗集料；

5、步骤2：原料粉磨，破碎好的混合料进入粉磨机进行粉磨；

6、步骤3：称取一定量的步骤2中的煤矸石、粉煤灰和黄泥细料和占总质量15% ~18%的水；

7、步骤4：造粒，先将干料导入造粒机内，充分混合均匀后分多次少量加水，将物料制成球状；

8、步骤5：过筛，筛选出直径5~ 10mm的生陶；

9、步骤6：将制得的生料球通过皮带机输直接送至回转窑内进行焙烧，在焙烧段焙烧时间为10~ 15min，温度为1050~ 1150℃，烧成后进入冷却窑保温冷却。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：陶粒制作原料中的煤矸石和粉煤灰为固体废弃物，与单一煤矸石陶粒相比，有效解决了粉煤灰堆积造成的地表污染以及浪费土地的问题，能够有效地实现废弃物资源化利用。陶粒原料不使用页岩和黄泥资源，可有效的保护生态环境。利用该方法制备陶粒，配方简单，原料成本低廉，陶粒性能良好。

1.一种利用复配煤基固废制备轻质高强陶粒的方法，其特征在于：所述的复配陶粒的原料按以下重量百分比：煤矸石50％～70％、粉煤灰20％，黄泥10％～30％。

2.根据权利要求1所述的一种利用复配煤基固废制备的轻质高强陶粒，其特征在于，所述煤矸石的sio2 含量为 50% ~ 55%，al2o3含量为15% ~ 20%。

3.根据权利要求1所述的一种利用复配煤基固废制备的轻质高强陶粒，其特征在于，所述粉煤灰的sio2 含量为 55% ~ 60%，al2o3含量为35% ~ 40%。

4.根据权利1所述一种利用复配煤基固废制备轻质高强陶粒的方法，其特征在于：陶粒烧结的温度为1050℃~ 1150℃，烧结的时间为10 min ~ 15 min。

5.一种煤矸石陶粒的制备方法，其特征在于：具体制备步骤为：