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CN105859168B - 一种以空心微珠为原料的陶粒及其制备方法 - Google Patents

一种以空心微珠为原料的陶粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以空心微珠为原料的陶粒及其制备方法，按照如下重量份组成的成分制成：空心微珠20~80重量份；空心微珠坯体10~80重量份；高温粘结剂5~50重量份。本发明利用固体废弃物制成的空心微珠，再烧结成陶粒，开发了一种新的陶粒产品，其是一种超轻陶粒产品。

Description

一种以空心微珠为原料的陶粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种超轻陶粒的制备方法，特征强调以空心微珠为原料制备超轻陶粒，属于建筑及净水新材料技术领域。
背景技术
陶粒是一种陶质的轻型颗粒，其外观呈圆形或椭圆形球体，但也有一些仿碎石陶粒呈不规则碎石状，陶粒的形状因工艺不同而各异，粒径一般为5~20 mm，最大粒径为25mm，它的表面是一层坚硬的外壳，外壳呈陶质或釉质，具有容重小、强度高、导热性低、耐火度较高、保温防冻抗腐蚀、化学稳定性好等特点，是一种优质的无机材料。陶粒可用作建筑材料，制作保温隔热材料，制作过滤、吸音材料，也可用作水处理陶粒滤料和无土栽培等方面。
传统陶粒大都是以粘土作为原料经烧结而制成的，需要开采大量优质粘土，破坏耕地及自然环境，大大加重了环境负担，违背可持续发展的原则，本发明利用固体废弃物，如煤矸石、粉煤灰和废弃玻璃等。
利用固体废弃物为原料制备陶粒符合可持续发展的原则，也是陶粒的发展趋势。严亮等（中国专利，CN201410523963.X，一种多孔吸附性陶粒及其制备方法）公开了一种利用城市污泥、粉煤灰等原料制备陶粒的方法，其城市污泥用量范围为65~80%、粉煤灰10~20%、丝瓜瓤1~3%、水泥熟料10~20%，烧成温度范围为1100~1250ºC；李桓宇等（中国专利，201510309469.8，一种用淤泥生产的烧结膨胀型超轻质陶粒及其制造方法）公开了一种利用淤泥生产的烧结膨胀型超轻质陶粒及其制造方法，其淤泥用量52~68%，电石废渣粉料25~38%，磷石膏粉料8~18%，农作物秸秆粉料10~20%等，烧结温度为1050~1100ºC；黄剑锋等（中国专利，CN200910023179.1，一种利用粉煤灰制备陶粒的方法）公开了一种利用粉煤灰制备陶粒的方法，其粉煤灰用量范围为30~50%，烧成温度范围为1200~1300ºC；金立虎等(中国专利，CN201210282957.0，一种陈腐垃圾渣粉、粉煤灰陶粒及其制造方法)公开了一种陈腐垃圾渣粉、粉煤灰陶粒及其制造方法，其粉煤灰用量范围为34~47%，烧成温度范围为1200~1280ºC；戴李宗等（中国专利，CN200810071615.8，一种以海底淤泥为原料的轻质陶粒及其制备方法）公开了一种以海底淤泥为原料的轻质陶粒及其制备方法其最高烧成温度也达到1250ºC；张积耀等(中国专利，CN201110237966.3，一种制造气化炉渣陶粒的材料配方及其陶粒)公开了一种制造气化炉渣陶粒的材料配方及其陶粒，其烧成温度高达1300ºC。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于给出一种超轻陶粒及其制备方法。
本发明的技术方案为：一种以空心微珠为原料的超轻陶粒，所述的以空心微珠为原料的超轻陶粒使用按照如下重量份组成的成分制成：空心微珠20~80重量份；空心微珠坯体10~80重量份；高温粘结剂5~50重量份。
所述的空心微珠为氧化铝空心微珠、氧化锆空心微珠、煤矸石空心微珠、粉煤灰空心微珠、废日用瓷空心微珠的一种或几种；所述的高温粘结剂为石英玻璃粉、硅酸盐玻璃粉、硼硅酸盐玻璃粉的一种或几种。
空心微珠的容重为100~600kg/m3，直径为20~800μm。
所述的空心微珠坯体为钠钙硅玻璃空心微珠坯体，容重为100~500kg/m3，直径为20~300μm。
该超轻陶粒的粒径为1~25mm，堆积密度为80~500 kg/m3，表观密度为200~1200kg/m3，吸水率为5~95%，筒压强度为0.5~20MPa。
一种以空心微珠为原料的超轻陶粒的制备方法，包括如下步骤：
（1）称取空心微珠20~80重量份；空心球坯体10~80重量份；高温粘结剂5~50重量份，混合均匀制成预混料；
（2）将步骤（1）中的预混料放入糖衣机中，均匀喷洒粘结剂，滚动成球，制成陶粒湿坯；喷洒过程可以采用间歇性喷洒，并且可以根据成球情况间歇加入预混料；
（3）将步骤（2）中陶粒湿坯放入恒温干燥箱中，干燥箱内温度为110°C，湿坯烘干1~4h制成陶粒干坯；
（4）将步骤（3）中陶粒干坯放入涂有脱模剂的坩埚中，并置于电阻炉内焙烧，将电阻炉以5~20°C/min的加热速率自室温加热到400°C，保温0~120min，以5~10°C/min的加热速率继续升温至700~1300°C，保温5~180min，以10~20°C/min的冷却速率至400°C，之后随炉冷却至室温，得到超轻陶粒。
步骤（1）中的空心微珠为氧化铝空心微珠、氧化锆空心微珠、煤矸石空心微珠、粉煤灰空心微珠、废日用瓷空心微珠的一种或几种；空心微珠的容重为100~600 kg/m3，直径为20~800 μm。
步骤（1）中的空心微珠坯体为钠钙硅玻璃空心微珠坯体，容重为100~500 kg/m3，直径为20~300 μm。
步骤（1）中的高温粘结剂为石英玻璃粉、硅酸盐玻璃粉、硼硅酸盐玻璃粉的一种或几种；步骤（2）中粘结剂为PVA水溶液、CMC水溶液、水玻璃中一种或几种；
步骤（2）中糖衣机成球盘的倾角为30°~ 50°，转速为20~40 r/min。
本发明的有益效果如下：本发明利用固体废弃物制成的空心微珠，再烧结成陶粒，开发了一种新的陶粒产品，其是一种超轻陶粒产品。
具体实施方式
本发明一种以空心微珠为原料的超轻陶粒，所述的以空心微珠为原料的超轻陶粒使用按照如下重量份组成的成分制成：空心微珠20~80重量份；空心微珠坯体10~80重量份；高温粘结剂5~50重量份。
所述的空心微珠为氧化铝空心微珠、氧化锆空心微珠、煤矸石空心微珠、粉煤灰空心微珠、废日用瓷空心微珠的一种或几种；所述的高温粘结剂为石英玻璃粉、硅酸盐玻璃粉、硼硅酸盐玻璃粉的一种或几种。
空心微珠的容重为100~600kg/m3，直径为20~800μm。
所述的空心微珠坯体为钠钙硅玻璃空心微珠坯体，容重为100~500kg/m3，直径为20~300μm。
制得超轻陶粒的粒径为1~25mm，堆积密度为80~500 kg/m3，表观密度为200~1200kg/m3，吸水率为5~95%，筒压强度为0.5~20MPa。
一种以空心微珠为原料的超轻陶粒的制备方法，包括如下步骤：
（1）称取空心微珠20~80重量份；空心球坯体10~80重量份；高温粘结剂5~50重量份，混合均匀制成预混料；
（2）将步骤（1）中的预混料放入糖衣机中，均匀喷洒粘结剂，滚动成球，制成陶粒湿坯；
（3）将步骤（2）中陶粒湿坯放入恒温干燥箱中，干燥箱内温度为110°C，湿坯烘干1~4h制成陶粒干坯；
（4）将步骤（3）中陶粒干坯放入涂有脱模剂的坩埚中，并置于电阻炉内焙烧，将电阻炉以5~20°C/min的加热速率自室温加热到400°C，保温0~120min，以5~10°C/min的加热速率继续升温至700~1300°C，保温5~180min，以10~20°C/min的冷却速率至400°C，之后随炉冷却至室温，得到超轻陶粒。
步骤（1）中的空心微珠为氧化铝空心微珠、氧化锆空心微珠、煤矸石空心微珠、粉煤灰空心微珠、废日用瓷空心微珠的一种或几种；空心微珠的容重为100~600 kg/m3，直径为20~800 μm。
步骤（1）中的空心微珠坯体为钠钙硅玻璃空心微珠坯体，容重为100~500 kg/m3，直径为20~300 μm。
步骤（1）中的高温粘结剂为石英玻璃粉、硅酸盐玻璃粉、硼硅酸盐玻璃粉的一种或几种；步骤（2）中粘结剂为PVA水溶液、CMC水溶液、水玻璃中一种或几种；
步骤（2）中糖衣机成球盘的倾角为30°~ 50°，转速为20~40 r/min。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限制。
实施例1：煤矸石空心微珠超轻陶粒
称取煤矸石空心微珠50重量份、空心微珠坯体40重量份、硅酸盐玻璃粉10重量份混合均匀，得到预混料，取适量预混料放入糖衣机内，倾角45°，转速26 r/min，均匀喷洒5%的PVA水溶液得到陶粒湿坯，在110ºC恒温箱内干燥3 h，以6°C/min的加热速率自室温加热到400°C，保温30min，以5°C/min的加热速率继续升温至1050°C，保温60min，以10°C/min的冷却速率至400°C，之后随炉冷却至室温，得到煤矸石空心微珠超轻陶粒。
实施例2：粉煤灰空心微珠超轻陶粒
称取粉煤灰空心微珠70重量份、空心微珠坯体15重量份、石英玻璃粉15重量份混合均匀，得到预混料，取适量预混料放入糖衣机内，倾角40°，转速30 r/min，均匀喷洒2%的CMC水溶液得到陶粒湿坯，在110ºC恒温箱内干燥2 h，以7°C/min的加热速率自室温加热到400°C，保温60min，以5°C/min的加热速率继续升温至1250°C，保温120min，以15°C/min的冷却速率至400°C，之后随炉冷却至室温，得到粉煤灰空心微珠超轻陶粒。
实施例3：废日用瓷空心微珠超轻陶粒
称取废日用瓷空心微珠60重量份、空心微珠坯体25重量份、硼硅玻璃粉15重量份混合均匀，得到预混料，取适量预混料放入糖衣机内，倾角35°，转速35 r/min，均匀喷洒10%水玻璃得到陶粒湿坯，在110ºC恒温箱内干燥4h，以5°C/min的加热速率自室温加热到400°C，保温90min，以5°C/min的加热速率继续升温至850°C，保温120min，以15°C/min的冷却速率至400°C，之后随炉冷却至室温，得到废日用瓷空心微珠超轻陶粒。
表1. 超轻陶粒的性能

Claims (10)

1.一种以空心微珠为原料的陶粒，其特征在于：所述的以空心微珠为原料的陶粒使用按照如下重量份组成的成分制成：空心微珠20～80重量份；空心微珠坯体10～80重量份；高温粘结剂5～50重量份；所述的高温粘结剂为石英玻璃粉、硅酸盐玻璃粉、硼硅酸盐玻璃粉的一种或几种。
2.如权利要求1所述的一种以空心微珠为原料的陶粒，其特征在于：所述的空心微珠为氧化铝空心微珠、氧化锆空心微珠、煤矸石空心微珠、粉煤灰空心微珠、废日用瓷空心微珠的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种以空心微珠为原料的陶粒，其特征在于：空心微珠的容重为100～600kg/m3，直径为20～800μm。
4.如权利要求1所述的一种以空心微珠为原料的陶粒，其特征在于：所述的空心微珠坯体为钠钙硅玻璃空心微珠坯体，容重为100～500kg/m3，该钠钙硅玻璃空心微珠坯体的直径为20～300μm。
5.如权利要求1所述的一种以空心微珠为原料的陶粒，其特征在于：该陶粒的粒径为1～25mm，堆积密度为80～500kg/m3，表观密度为200～1200kg/m3，吸水率为5～95％，筒压强度为0.5～20MPa。
6.一种以空心微珠为原料的陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)称取空心微珠20～80重量份；空心微珠坯体10～80重量份；高温粘结剂5～50重量份，混合均匀制成预混料；所述的高温粘结剂为石英玻璃粉、硅酸盐玻璃粉、硼硅酸盐玻璃粉的一种或几种；
(2)将步骤(1)中的预混料放入糖衣机中，均匀喷洒粘结剂，滚动成球，制成陶粒湿坯；
(3)将步骤(2)中陶粒湿坯放入恒温干燥箱中，干燥箱内温度为110℃，湿坯烘干1～4h制成陶粒干坯；
(4)将步骤(3)中陶粒干坯放入涂有脱模剂的坩埚中，并置于电阻炉内焙烧，将电阻炉以5～20℃/min的加热速率自室温加热到400℃，保温0～120min，以5～10℃/min的加热速率继续升温至700～1300℃，保温5～180min，以10～20℃/min的冷却速率至400℃，之后随炉冷却至室温，得到陶粒产品。
7.如权利要求6所述的一种以空心微珠为原料的陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的空心微珠为氧化铝空心微珠、氧化锆空心微珠、煤矸石空心微珠、粉煤灰空心微珠、废日用瓷空心微珠的一种或几种；空心微珠的容重为100～600kg/m3，直径为20～800μm。
8.如权利要求6所述的一种以空心微珠为原料的陶粒的制备方法，其特征在于步骤(1)中的空心微珠坯体为钠钙硅玻璃空心微珠坯体，容重为100～500kg/m3，直径为20～300μm。
9.如权利要求6所述的一种以空心微珠为原料的陶粒的制备方法，其特征在于步骤(1)中的高温粘结剂为石英玻璃粉、硅酸盐玻璃粉、硼硅酸盐玻璃粉的一种或几种；步骤(2)中粘结剂为PVA水溶液、CMC水溶液、水玻璃中一种或几种。
10.如权利要求6所述的一种以空心微珠为原料的陶粒的制备方法，其特征在于步骤(2)中糖衣机成球盘的倾角为30°～50°，转速为20～40r/min。
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