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一种轻质高强陶粒及其制备方法

阅读：925发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种轻质高强陶粒及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种轻质高强陶粒及其制备方法。本发明所述的陶粒为圆形，直径3-20mm，抗压1.5-2mpa，容重350±30kg/m3，λ＜0.10w/m·k。本发明提供的陶粒生产原材料95％以上由多种无机固体废料经优化配方，以新型环保工艺生产而成。无废气、废水、废渣排放，本发明提供的添加剂能确保陶粒在高温烧制过程中发泡膨化，有效提升陶粒内部网状骨架的支撑力，所得陶粒具有超出普通陶粒同容重等级的耐压能力及节能、隔音效果。，下面是一种轻质高强陶粒及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种轻质高强陶粒，其特征在于，所述陶粒为球形，直径为3-20mm，强度≥1.5，质量为350kg±30kg/m3，λ＜0.10w/m·k，所述陶粒的生产原材料95％以上为无机固体废料，所述的无机固体废料为洗砂泥、洗铁泥和矿渣。
2.根据权利要求1所述的轻质高强陶粒，其特征在于，还包括5％以下的添加剂，所述的添加剂为钠盐或钾盐中的一种或两种即钠盐或/和钾盐与锰盐的混合物。
3.根据权利要求2所述的轻质高强陶粒，其特征在于，钠盐或/和钾盐与锰盐在全部原料中的质量百分比为：
钠盐或/和钾盐0.5％～1％，锰盐2％～4％。
4.根据权利要求3所述的轻质高强陶粒，其特征在于，钠盐为氯化钠，钾盐为氯化钾，锰盐为碳酸锰。
5.根据权利要求1所述的轻质高强陶粒，其特征在于，所述的无机固体废料中，洗砂泥、洗铁泥和矿渣的总质量占比为95％以上，洗砂泥、洗铁泥和矿渣的质量比为2.6～3.5：1.8～2.1：1.2～2.8。
6.根据权利要求1所述的轻质高强陶粒，其特征在于，所述的洗砂泥为无河砂地区山砂洗制过程中产生的洗砂泥、污水处理泥或湖/塘内淤泥；所述的洗铁泥为水选铁矿时产生的洗铁泥；所述的矿渣为高岭土尾矿渣、瓷土矿渣或锰矿渣中的一种或两种以上，当采用的矿渣含锰矿渣时，由于其含有锰盐，从而添加剂的锰盐根据锰矿渣中所含的锰盐量和补充添加的锰盐共同计算。
7.权利要求1至6任一项所述的轻质高强陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照上述配比配置原料并烘干；
(2)将所得原料搅拌后进行球磨，然后制粒；
(3)进行分段烧结。
8.根据权利要求7所述的轻质高强陶粒的制备方法，其特征在于，还包括煅烧后的尾气回收处理。
9.根据权利要求7所述的轻质高强陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，烘干温度为120～150℃；步骤(2)中，球磨至100～150目；造粒采用撒水成粒或挤压成型或其他成型方法，造粒过程全自动化。
10.根据权利要求7所述的轻质高强陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，分段烧结分为低温烧结段和高温烧结段，低温烧结的温度为200～400℃，时间为30～33分钟，高温烧结的温度为950～1100℃，时间为10～12分钟。

说明书全文

一种轻质高强陶粒及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及陶粒及其制备方法；特别涉及一种全消化无机固废的轻质高强陶粒及其制备方法。

背景技术

[0002] 目前，河道天然砂、石限釆，全国各地大量开采山砂，在开釆过程中产生大量洗砂泥，经检测泥中以硅、铝为主要成分，难以处置，且大量锰尾矿中含有一定量碳酸锰和洗铁泥中含大量的铁，如不改性应用不仅污染环境、浪费资源，而且构成安全隐患。随着建筑节能要求的不断提升，我国生产的普通陶粒已经不能满足市场产品的基材要求。市场急需一种既轻质又高强的陶粒作为基础原材料。大量用于屋面保温、厕所回填、地震高危区陶粒混凝土柱、梁骨料和榫式连接自保温砌块生产，道路隔音带，高铁地面隔音及沿线隔音带、海绵城市、污水处理、园林绿化等。然而，目前生产的陶粒极大部分是采用粘土或页岩和瓷土等烧结而成，会造成植被和粘土资源的严重破坏，且陶粒生产过程中极大多数采用燃煤转窑生产，高烟筒排放废气，造成空气污染。对生产原材料中低沸点重金属，如汞、砷等没有回收处理，造成周边严重污染，不但影响人身体健康，而且破坏生物链。

[0003] 基于环境保护的需求，我们优选多种大宗典型无机固废(洗砂泥、洗铁泥、锰渣等)加入改性剂，改变陶粒内部网状结构的化学原理支撑及表层结构基础。形成一种即轻质又高强的新材料。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的轻质陶粒往往强度低、现有陶粒生产的原材料长期依赖粘土或页岩等问题，本发明提供一种轻质高强陶粒及其制备方法。

[0005] 本发明的技术方案为：

[0006] 一种轻质高强陶粒，所述陶粒为球形，直径为3-20mm，强度≥1.5，质量为350kg±30kg/m3，λ＜0.10w/m·k，所述陶粒的生产原材料95％以上为无机固体废料，所述的无机固体废料为洗砂泥、洗铁泥和矿渣。

[0007] 进一步地，还包括5％以下的添加剂，所述的添加剂为钠盐或钾盐中的一种或两种(也可以表述为钠盐或/和钾盐)与锰盐的混合物。

[0008] 进一步地，钠盐或/和钾盐与锰盐在全部原料中的质量百分比为：

[0009] 钠盐或/和钾盐0.5％～1％，锰盐2％～4％。

[0010] 进一步地，钠盐优选氯化钠，钾盐优选氯化钾，锰盐优选碳酸锰。

[0011] 进一步地，所述的无机固体废料中，洗砂泥、洗铁泥和矿渣的总质量占比为95％以上，洗砂泥、洗铁泥和矿渣的质量比为2.6～3.5：1.8～2.1：1.2～2.8。

[0012] 进一步地，所述的洗砂泥为无河砂地区山砂洗制过程中产生的洗砂泥、污水处理泥或湖/塘内淤泥。

[0013] 进一步地，所述的洗铁泥为水选铁矿时产生的洗铁泥。

[0014] 进一步地，所述的矿渣为高岭土尾矿渣、瓷土矿渣或锰矿渣中的一种或两种以上，当采用的矿渣为锰矿渣时，由于其含有锰盐，从而添加剂的锰盐根据锰矿渣中所含的锰盐量和补充添加的锰盐共同计算，如果已经满足需要，则不需要额外添加锰盐。

[0015] 上述的轻质高强陶粒的制备方法，包括如下步骤：

[0016] (1)按照上述配比配置原料并烘干；

[0017] (2)将所得原料搅拌后进行球磨，然后制粒；

[0018] (3)进行分段烧结。

[0019] 进一步地，还包括煅烧后的尾气回收处理。

[0020] 进一步地，步骤(1)中，烘干温度为120～150℃。

[0021] 进一步地，步骤(2)中，球磨至100～150目；造粒采用撒水成粒或挤压成型或其他成型方法，造粒过程全自动化。

[0022] 进一步地，步骤(3)中，分段烧结分为低温烧结段和高温烧结段，低温烧结的温度为200～400℃，时间为30～33分钟，高温烧结的温度为950～1100℃，时间为10～12分钟。

[0023] 本发明的有益效果在于：

[0024] (1)本发明所采用的原料中有95％以上为无机固体废料，不仅实现了固废的资源化利用，显著降低了陶粒的生产成本，而且解决了现有陶粒生产过程中原材料长期依赖粘土或页岩的问题。

[0025] (2)本发明解决了细小陶粒，质重，抗压强不足的问题。

[0026] (3)本发明解决了目前高铁噪音板生产的原材料小陶粒依赖进口，价格高，运输不便的问题。

[0027] (4)本发明解决了长江流域多种无机微细固废改性集约利用的示范。

[0028] (5)本发明解决了新型环保陶粒烧结流程问题。

[0029] (6)本发明探索废气中重金属回收利用问题。

[0030] (7)本发明以煤气作燃料，有效减少能耗，比直接燃煤下降成本30％，并有效减排二氧化硫。

[0031] (8)本发明产品λ＜0.10w/m·k，完全可以代替进口产品，达到隔音和节能效果。

[0032] (9)本发明通过各组分相互配合，适量添加剂的加入能确保陶粒在高温烧制过程中发泡膨化，有效提升陶粒内部网状骨架的支撑力，为高品质自保温砌块提供了一种核心基础原材料。附图说明

[0033] 图1为本发明所采用的洗铁泥堆放图。

[0034] 图2为本发明所采用的洗砂泥堆放图。

[0035] 图3为本发明所采用的锰渣堆放图。

[0036] 图4为预拌工序的施工现场图。

[0037] 图5为下料工序的施工现场图。

[0038] 图6为搅拌工序的施工现场图。

[0039] 图7为制粒工序的施工现场图。

[0040] 图8为烧结工序的施工现场图。

[0041] 图9为本发明所得陶粒的不同状态图。

具体实施方式

[0042] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。

[0043] 实施例1

[0044] 一种轻质高强陶粒，采用如下原料：

[0045] 洗砂泥400kg，洗铁泥300kg，高岭土尾矿渣270kg，氯化钠8kg，碳酸锰 22kg。

[0046] 实施例2

[0047] 一种轻质高强陶粒，采用如下原料：

[0048] 洗砂泥450kg，洗铁泥300kg，高岭土尾矿渣210kg，氯化钾7kg，碳酸锰 33kg。

[0049] 实施例3

[0050] 一种轻质高强陶粒，采用如下原料：

[0051] 洗砂泥430kg，洗铁泥300kg，高岭土尾矿渣220kg，氯化钠6kg，氯化钾4kg，碳酸锰40kg。

[0052] 实施例4

[0053] 一种轻质高强陶粒，采用如下原料：

[0054] 洗砂泥440kg，洗铁泥310kg，高岭土尾矿渣200kg，氯化钠3kg，氯化钾 3kg，碳酸锰45kg。

[0055] 上述实施例的轻质高强陶粒的制备方法，包括如下步骤：

[0056] (1)按照上述实施例的配比配置原料并烘干，烘干温度为120～150℃；

[0057] (2)将所得原料搅拌后进行球磨100～150目，然后采用撒水成粒或挤压成型制粒；

[0058] (3)进行分段烧结，低温烧结的温度为200～400℃，时间为30～33分钟，高温烧结的温度为950～1100℃，时间为10～12分钟。

[0059] 上述实施例所得产品均为轻质高强陶粒，性能优异。经检测，实施例1所得产品的检测数据为：堆积密度425Kg/m3，筒装抗压强度1.6Mpa，1小时吸水率6.8％，软化系数0.96，内放射指数0.2，外放射指数0.4。

[0060] 其它实施例所得产品的检测数据如下。

[0061]

[0062]

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