CN114014637A - 一种陶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固废利用技术领域，本发明提供了一种陶粒及其制备方法，该陶粒由80‑100重量份的工程渣土和0‑20重量份的偏高岭土组成，其中工程渣土的主要氧化物组成为SiO2、Al2O3和Fe2O3，SiO2含量＞50％、Al2O3含量＞16％、Fe2O3的含量＜8％；偏高岭土的主要氧化物组成为SiO2，且SiO2的含量＞90％。本发明通过控制陶粒的原料组成和配比，大比例地利用了工程渣土获得了高强度的陶粒，对工程渣土进行再利用的同时，也避免了环境的污染；此外，本发明提供的高强度陶粒可替代高强混凝土制品中的砂石，减少了砂石资源的开采，保护了环境。
Description
技术领域
本发明涉及固废利用技术领域，具体而言，涉及一种陶粒及其制备方法。
背景技术
工程渣土是在施工的过程中产生的固体废弃物。大量的渣土占用了的大量的土地资源，目前渣土回填是最常见的处理工程渣土的方式，但是可能会导致有害离子的浸出和水质、空气的污染。应用固废烧制陶粒的研究已取得不少的成果，但需要多种大量的掺合料，固废本身的用量较少，利用率较低，如专利号为CN108863401A、发明名称为《一种银尾矿砂高强陶粒及其制备方法》的专利，使用了银尾矿砂、镁渣、细磨钢渣、硅藻土、凝石、稻壳等，其中银尾矿砂用量不到60％。专利号为CN106278176B、专利名称为《一种高强陶粒及其制备方法》的专利，使用了黄河沙、粉煤灰、岩棉粉和中水盐。
目前市场上的陶粒大多数是一种疏松多孔的轻质材料，吸水率大而且强度较低，单颗粒强度不超过5MPa，且制备过程较为复杂，需要额外添加多种组分和添加剂，所得陶粒一般用作园林行业中无土栽培的基质，水处理行业中用作水处理的滤料以及作为轻集料应用于一些对强度要求不高的建筑中，但无法应用于对强度要求比较高的高强度混凝土中。
发明内容
本发明解决的问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种固废用量占比高、配方简单、强度高的陶粒。
为解决上述问题，本发明提供一种陶粒，由80-100重量份的工程渣土和0-20重量份的偏高岭土组成，所述工程渣土的主要氧化物组成为SiO2、Al2O3和Fe2O3，且其中所述SiO2含量＞50％、Al2O3含量＞16％、Fe2O3的含量＜8％；所述偏高岭土的主要氧化物组成为SiO2，且SiO2的含量＞90％。
与现有技术相比，本发明仅采用了工程渣土和偏高领土为原料制备陶粒，所用原料简单易得，不需要多种物质进行复杂的配合；且工程渣土在陶粒的组成中占有很高的比例，实现了对工程渣土的高效利用，同时也避免了将工程渣土回填处理所造成的空气和环境污染；相比于现有的陶粒，本发明提供的陶粒的单颗粒强度显著提高，单颗粒强度最高可达24Mpa。
优选地，所述陶粒的形状为球形或椭球形。球形或椭球形的陶粒便于制备，即采用现有的陶粒的制备设备即可制备该球形陶粒，无需购买或搭建新的设备，节约陶粒的生产成本。
优选地，所述陶粒的粒径为15mm-23mm。陶粒的粒径过小，由于陶粒内部用于承受力的物料过少，而无法承受大的压力，而当陶粒的粒径过大时，陶粒的内部容易形成小孔，会降低陶粒的力学性能，因此陶粒的粒径优选为15mm-23mm。
优选地，所述陶粒的外表有釉质层。表面的釉质层将陶粒内部材料包裹起来，并对内部材料起到很好的保护作用，并可以进一步增强陶粒的强度。
优选地，所述陶粒的内部密实无小孔。陶粒内部密实，无小孔，在陶粒承受压力时，不易发生碎裂，有利于提高陶粒的力学性能。
本发明还公开了一种制备上述陶粒的方法，包括以下步骤：
S1：将工程渣土进行烘干处理，烘干至工程渣土含水量≤2％后进行粉磨，粉磨后再对工程渣土进行筛分得到细度为100～200目的工程渣土；
S2：按照原料配比分别称取偏高岭土和步骤S1中得到的所述工程渣土，并将称量好的所述工程渣土和所述偏高岭土充分混匀形成初混料，再向所述初混料中加入水，加入的所述水的量占所述初混料总质量25％～30％，后搅拌均匀后形成混合料；
S3：将步骤S2中的所述混合料制成生料球，再将所述生料球置于温度大于100℃的烘箱中干燥4～8h；
S4：将步骤S3中烘干后的所述生料球置于高温炉内，经过焙烧处理，即得到陶粒。
上述陶粒的制备方法原料种类少而易得，不需要添加额外的激发剂，避免了碱性激发剂带来的污染；该制备方法工艺简单，不需要复杂且昂贵的设备，陶粒制备成本低。
优选地，步骤S3中所述生料球表面无明显裂纹。
优选地，步骤S4中所述焙烧处理包括以下步骤：
S41：以5～10℃/min的速度将所述高温炉的炉温从室温升至400～600℃，后恒温处理15～30min；
S42：以5～10℃/min的升温速度将所述高温炉的炉温从400～600℃升至1160～1200℃，后恒温处理30～45min；
S43：将陶粒在炉内随炉冷却至室温。
与现有技术相比，本发明具备如下有益效果，通过控制陶粒的原料组成和配比，大比例地利用了工程渣土获得了高强度的陶粒，对工程渣土进行再利用的同时，也避免了环境的污染；此外，本发明提供的高强度陶粒可替代高强混凝土制品中的砂石，减少了砂石资源的开采，保护了环境。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合实施例对本发明做详细的说明。
实施例1
一种高强陶粒，其原料为工程渣土。以重量份计，其原料配比为：工程渣土100份。
该高强陶粒的制备方法具体步骤如下：
将施工现场产生的工程渣土进行烘干，渣土含水量≤2％，粉磨后经筛分得到细度为200目的工程渣土。在粉磨后的渣土中加入物料总质量25％的水，充分搅拌获得混合料。将混合料制成粒径为23mm的生料球，生料球表面无裂纹。将生料球置于105℃烘箱中烘干8h。将烘干后的生料球置于高温炉内，经过升温、恒温、降温等几个步骤，即得到成品；具体的焙烧制度为：以5℃/min的速度将高温炉由室温升至400℃，恒温时间为15min；以5℃/min的速度将高温炉由400℃升至1160℃，恒温时间为45min；随后让陶粒在高温炉内随炉冷却至室温，此时高温焙烧工艺完成，制得高强陶粒。
由以上方法得到的高强陶粒，其单颗粒强度为17.86MPa。
实施例2
一种高强陶粒，其原料为工程渣土和偏高岭土。以重量份计，其原料配比为：工程渣土95份，偏高岭土5份。
该高强陶粒的制备方法具体步骤如下：
将施工现场产生的工程渣土进行烘干，渣土含水量≤2％，粉磨后经筛分得到细度为200目的工程渣土。将粉磨后的渣土和偏高岭土混合均匀，加入物料总质量30％的水，充分搅拌获得混合料。将混合料制成粒径为20mm的生料球，生料球表面无裂纹。将生料球置于105℃烘箱中烘干8h。将烘干后的生料球置于高温炉内，经过升温、恒温、降温等几个步骤，即得成品；具体的焙烧制度为：以10℃/min的速度将高温炉由室温升至600℃，恒温时间为15min；以5℃/min的速度将高温炉由600℃升至1180℃，恒温时间为30min；随后让陶粒在高温炉内随炉冷却至室温，此时高温焙烧工艺完成，制得高强陶粒。
由以上方法得到的工程渣土高强陶粒，其单颗粒强度为19.13MPa。
实施例3
一种工程渣土高强陶粒，其原料为工程渣土和偏高岭土。以重量份计，其原料配比为：工程渣土85份，偏高岭土15份。
该高强陶粒的制备方法具体步骤如下：
将施工现场产生的工程渣土进行烘干，渣土含水量≤2％，粉磨后经筛分得到细度为200目的工程渣土。将粉磨后的渣土和偏高岭土混合均匀，加入物料总质量30％的水，充分搅拌获得混合料。将混合料制成粒径为15mm的生料球，生料球表面无裂纹。将生料球置于105℃烘箱中烘干8h。将烘干后的生料球置于高温炉内，经过升温、恒温、降温等几个步骤，即得成品；具体的焙烧过程为：以8℃/min的速度将高温炉由室温升至500℃，恒温时间为20min；以5℃/min的速度将高温炉由500℃升至1200℃，恒温时间为45min；随后让陶粒在高温炉内随炉冷却至室温，此时高温焙烧工艺完成，制得高强陶粒。
由以上方法得到的工程渣土高强陶粒，其单颗粒强度为19.88MPa。
实施例4
一种工程渣土高强陶粒，其原料为工程渣土和偏高岭土。以重量份计，其原料配比为：工程渣土80份，偏高岭土20份。
该高强陶粒的制备方法具体步骤如下：
将施工现场产生的工程渣土进行烘干，渣土含水量≤2％，粉磨后经筛分得到细度为200目的工程渣土。将粉磨后的渣土和偏高岭土混合均匀，加入物料总质量30％的水，充分搅拌获得混合料。将混合料制成粒径为18mm的生料球，生料球表面无裂纹。将生料球置于105℃烘箱中烘干8h。将烘干后的生料球置于高温炉内，经过升温、恒温、降温等几个步骤，即得成品；具体的焙烧制度为：以5℃/min的速度将高温炉由室温升至400℃，恒温时间为15min；以10℃/min的速度将高温炉由400℃升至1160℃，恒温时间为35min；随后让陶粒在高温炉内随炉冷却至室温，此时高温焙烧工艺完成，制得高强陶粒。
由以上方法得到的工程渣土高强陶粒，其单颗粒强度为22.46MPa。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种陶粒，其特征在于，由80-100重量份的工程渣土和0-20重量份的偏高岭土组成，所述工程渣土的主要氧化物组成为SiO2、Al2O3和Fe2O3，其中所述SiO2含量＞50％、Al2O3含量＞16％、Fe2O3的含量＜8％；所述偏高岭土的主要氧化物组成为SiO2，且SiO2的含量＞90％。
2.根据权利要求1所述的陶粒，其特征在于，所述陶粒的形状为球形或椭球形。
3.根据权利要求2所述的陶粒，其特征在于，所述陶粒的粒径为15mm-23mm。
4.根据权利要求1所述的陶粒，其特征在于，所述陶粒的外表有釉质层。
5.根据权利要求1所述的陶粒，其特征在于，所述陶粒的内部密实无小孔。
6.一种如权利要求1至5任意一项所述陶粒的制备方法，包括以下步骤：
S1：将工程渣土进行烘干处理，烘干至工程渣土含水量≤2％后进行粉磨，粉磨后再对工程渣土进行筛分得到细度为100～200目的工程渣土；
S2：按照原料配比分别称取偏高岭土和步骤S1中得到的所述工程渣土，并将称量好的所述工程渣土和所述偏高岭土充分混匀形成初混料，再向所述初混料中加入水，加入的所述水的量占所述初混料总质量25％～30％，后搅拌均匀后形成混合料；
S3：将步骤S2中的所述混合料制成生料球，再将所述生料球置于温度大于100℃的烘箱中干燥4～8h；
S4：将步骤S3中烘干后的所述生料球转置高温炉内，经过焙烧处理，即得到陶粒。
7.根据权利要求6所述的陶粒的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述生料球表面无明显裂纹。
8.根据权利要求6所述的陶粒的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述焙烧处理包括以下步骤：
S41：以5～10℃/min的速度将所述高温炉的炉温从室温升至400～600℃，后恒温处理15～30min；
S42：以5～10℃/min的升温速度将所述高温炉的炉温从400～600℃升至1160～1200℃，后恒温处理30～45min；
S43：将陶粒在炉内随炉冷却至室温。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN1468827A (zh) * | 2002-06-28 | 2004-01-21 | 张传镁 | 瓷渣陶粒及其制备方法 |
| CN103159457A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-06-19 | 宁波市远扬新型建材科技有限公司 | 陶粒配方 |
| CN103819174A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-05-28 | 临沧师范高等专科学校 | 以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒及其制备方法 |
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| CN109265141A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-25 | 广东清大同科环保技术有限公司 | 一种轻质保温陶粒、其制备方法及其应用 |
| CN112939496A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-11 | 合肥工业大学 | 一种黏土陶粒的微波烧结方法 |
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2021
- 2021-11-24 CN CN202111399738.6A patent/CN114014637A/zh active Pending
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