CN101343172A - 一种以海底淤泥为原料的轻质陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种以海底淤泥为原料的轻质陶粒及其制备方法，涉及一种建材。提供一种以海底淤泥为原料的轻质陶粒及其制备方法。其原料组成为海底淤泥和碳酸钙粉料。将海底淤泥和碳酸钙粉料混合在一起，搅拌均匀，得海底淤泥和碳酸钙粉料混合物；采用挤粒机将海底淤泥和碳酸钙粉料混合物造粒，将混合物粒料放进回转窑在250～290℃下焙烧120～180min，再转入回转窑小窑，在400～800℃下焙烧60～120min，最后将粒料转入回转窑大窑，在900～1250℃下焙烧膨化70～120min，冷却后即得产物，其内部呈蜂窝状中骨架结构，表层是红色釉质，具有高强、抗震等优点。

Description

一种以海底淤泥为原料的轻质陶粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建材，尤其是涉及一种以海底淤泥为原料的轻质陶粒及其制备方法。
背景技术
海底淤泥是沿海滩涂淤积起来的粘土，我国有很长的海岸线，随着沿海地区工业的飞速发展，在沿海岸的许多地方淤积了大量海底淤泥，造成了非常严重的海域污染和航道阻塞现象，并且这些淤泥导致的二次污染后果严重。因此，清理海底淤泥、治理海岸，资源化、无害化处理海底淤泥已经成为一个重要的课题。
轻质陶粒(LECA)是一种人造轻骨料，具有封闭式多孔结构，外壳坚硬，红色釉质表层能隔水、不透气，内部是蜂窝状中空骨架结构。陶粒具有质量轻、高强、导热性低、保温、抗震、抗冲击等优点，陶粒及其砌块产品作为一种新型建筑用轻骨料是一种新型的建筑材料。以它为原料制成的轻骨料混凝土空心砌块、梁、板等已成为代替实心粘土砖、发展新型墙体材料的主导产品。目前被广泛应用于现代建筑、化工、冶金、农业、园艺等领域。
陶粒在生产和应用方面，已有许多成功的配方和生产工艺。
迟培云等(迟培云、张连栋、钱强，利用淤积海泥烧制超轻陶粒研究[J]，保温材料与建筑节，2002.3：28-30)对淤积海泥的形成过程、矿物组成进行了分析和研究，取青岛市海岸线淤积海底淤泥为样品，分析了其颗粒组成及化学成分；提出了利用淤积海泥烧制陶粒的条件、影响因素和生产方法并，对烧制出的陶粒进行了性能测试表明。
严捍东(严捍东，生活污泥改性烧制超轻陶粒的研究[J]，环境污染与防治，2005.2：63-66)研究了以改性生活污泥为原料烧制陶粒，其针对无机生活污泥的特性，选取了能够提高污泥可塑性的粘结剂和提高烧胀性的改性剂。通过塑性指数试验揭示了粘结剂对污泥塑性的改善程度，通过正交试验揭示了在1200℃烧成温度时三种改性剂对污泥烧胀性的影响程度和规律。
Toda Yasuhiko等(JP2004262728，Manufacture of light-weight aggregate using coalash and sewage sludge incinerated ash as raw materials，2004.9)将2～30％的下水道污泥烧制的灰与粉煤灰混合，然后加入≤10％的发泡剂，然后制得膨胀效果好而且吸水率低得陶粒。
杨丽炫等(中国专利，CN 86106748，超轻陶粒及其配制方法)研制了一种用露天煤矿剥离物(黄、红土和泥岩)，不用外加剂或选用硅藻土或粉煤灰、砂为外加剂，加入适量的水后成型，经预热后再经高温焙烧，冷却即可制成松散容重为250～400kg/m3的超轻陶粒或松散容重为500～600kg/m3的轻质陶粒。
胡曙光等(中国专利，CN 200610019072.6，一种超轻淤泥陶粒及其制备方法)公开一种用淤泥和焦炭原料，通过成型，干燥、预烧、焙烧等工序制得超轻淤泥陶粒，具有大量蜂窝状的气孔、强度较高、吸水率小，并将淤泥资源化，解决了二次污染问题。
张和庆等(中国专利，CN 200610035215.2，海洋疏浚泥轻质陶粒及其生产方法)公开了以海洋疏浚泥替代或部分替代耕地粘上，然后配备粘土、石灰、硫铁矿和重油生产轻质陶粒的方法。轻质陶粒的配方：疏浚泥85～113重量份、粘土27～255重量份、生石灰6～7重量份、硫铁矿12～14重量份、重油1～1.2重量份。
公开号为CN1440953的中国专利公开一种石粉一海泥轻质陶粒及其生产工艺，以石粉和海泥为原料，配方为：将石材废料破碎细磨加工成150目以上石粉，10％～50％与海泥50％～90％，不加任何外加剂。经过搅拌、造粒，采用回转窑1120～1170℃焙烧，经冷却得到陶粒成品。上述以海底淤泥或生活污泥为原料生产轻质陶粒的发明中，大都在配方中添加了粘土，而粘土的获得多半会毁坏耕地。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以海底淤泥为原料的轻质陶粒及其制备方法。所制得的轻质陶粒内部呈蜂窝状中骨架结构，表层是红色釉质，具有高强、抗震等优点。
本发明所述的以海底淤泥为原料的轻质陶粒的原料组成为海底淤泥和碳酸钙粉料。
按体积百分比，海底淤泥和碳酸钙粉料的配比为海底淤泥60％～90％；碳酸钙粉料10％～40％。
本发明所述的以海底淤泥为原料的轻质陶粒的制备方法，包括以下步骤：
1)按配比将海底淤泥和碳酸钙粉料混合在一起，搅拌均匀，得海底淤泥和碳酸钙粉料混合物；
2)采用挤粒机将海底淤泥和碳酸钙粉料混合物造粒，得混合物粒料；
3)将混合物粒料放进回转窑在250～290℃下焙烧120～180min，再转入回转窑小窑，在400～800℃下焙烧60～120min，最后将粒料转入回转窑大窑，在900～1250℃下焙烧膨化70～120min，冷却后得以海底淤泥为原料的轻质陶粒。
按质量比，海底淤泥的含水率可为25％～35％。
本发明具有以下显著特点：(1)控制海底淤泥的含水率，提高其可塑性。(2)以碳酸钙粉料作为膨胀剂，其在850～1050℃时分解出的CO2气体可作为膨胀气源，提高粒料膨胀率，以形成轻质陶粒的蜂窝状中空骨架结构。(3)通过调整碳酸钙粉料与海底淤泥的比例，改变陶粒膨胀倍数的同时不降低其他性能，可烧制堆积密度为180～800kg/m3；筒压强度1.6～5.1MPa的轻质陶粒。(4)原料来源丰富、成本低，工艺简单，即能有效地解决了海底淤泥的处置问题，变废为宝，又能保护生态环境。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：取晾置后含水率为25％的海底淤泥0.9m3，碳酸钙粉料0.1m3，搅拌均匀后用挤粒机造粒。将混合物粒料加入到回转窑中以270℃焙烧130min，转入小窑中在700～750℃下焙烧90min，然后在900～1050℃大窑中继续焙烧120min，经冷却后得轻质陶粒制品。陶粒制品性能参数测试结果如下：积密度为280kg/m3，筒压强度2.3MPa，粒型系数0.95，吸水率8.5％。
实施例2：取凉置后含水率为25％的海底淤泥0.8m3，碳酸钙粉料0.2m3，搅拌均匀后用挤粒机造粒。将混合物粒料加入到初始温度260℃的回转窑中焙烧160min，在600～700℃下的小窑中焙烧90min，然后在950～1100℃大窑中继续焙烧110min，经冷却后得轻质陶粒制品。性能参数：堆积密度为350kg/m3，筒压强度3.7MPa，粒型系数1.1，吸水率11.2％。
实施例3：取含水率为30％的海底淤泥1.5m3，碳酸钙粉料0.5m3，搅拌均匀后用挤粒机造粒。将混合物粒料加入到初始温度255℃的回转窑中焙烧150min，在650～750℃下的小窑中焙烧60min，然后在1000～1150℃大窑中继续焙烧110min，经冷却后得轻质陶粒制品。性能参数：堆积密度为400kg/m3，筒压强度1.6MPa，粒型系数1.2，吸水率13％。
实施例4：取凉置后含水率为25％的海底淤泥1.4m3，碳酸钙粉料0.6m3，搅拌均匀后用挤粒机造粒。将混合物粒料加入到初始温度280℃的回转窑中焙烧150min，在400～500℃下的小窑中焙烧120min，然后在1100～1250℃大窑中继续焙烧70min，经冷却后得轻质陶粒制品。性能参数：堆积密度为455kg/m3，筒压强度2.8MPa，粒型系数0.90，吸水率15％。
实施例5：取凉置后含水率为30％的海底淤泥1.3m3，碳酸钙粉料0.7m3，搅拌均匀后用挤粒机造粒。将混合物粒料加入到初始温度290℃的回转窑中焙烧120min，在500～600℃下的小窑中焙烧120min，然后在1000～1200℃大窑中继续焙烧100min，经冷却后得轻质陶粒制品。性能参数：堆积密度为180kg/m3，筒压强度4.2MPa，粒型系数0.85，吸水率18％。
实施例6：取含水率为25％的海底淤泥1.2m3，碳酸钙粉料0.8m3，搅拌均匀后用挤粒机造粒。将混合物粒料加入到初始温度250℃的回转窑中焙烧180min，在750～800℃下的小窑中焙烧60min，然后在950～1200℃大窑中继续焙烧100min，经冷却后得轻质陶粒制品。性能参数：堆积密度为625kg/m3，筒压强度2.5MPa，粒型系数0.75，吸水率9.5％。
实施例7：取凉置后含水率为25％的海底淤泥1.5m3，碳酸钙粉料0.5m3，搅拌均匀后用挤粒机造粒。将混合物粒料加入到初始温度290℃的回转窑中焙烧120min，在400～500℃下的小窑中焙烧120min，然后在1100～1250℃大窑中继续焙烧80min，经冷却后得轻质陶粒制品。性能参数：堆积密度为800kg/m3，筒压强度5.1MPa，粒型系数1.3，吸水率15％。
实施例8：取凉置后含水率为30％的海底淤泥0.85m3，碳酸钙粉料0.15m3，搅拌均匀后用挤粒机造粒。将混合物粒料加入到初始温度280℃的回转窑中焙烧150min，在650～750℃下的小窑中焙烧60min，然后在1050～1250℃大窑中继续焙烧90min，经冷却后得轻质陶粒制品。性能参数：堆积密度为735kg/m3，筒压强度4.2MPa，粒型系数1.05，吸水率21％。

Claims (4)

1.一种以海底淤泥为原料的轻质陶粒，其特征在于其原料组成为海底淤泥和碳酸钙粉料。
2.如权利要求1所述的一种以海底淤泥为原料的轻质陶粒，其特征在于按体积百分比，海底淤泥和碳酸钙粉料的配比为海底淤泥60％～90％；碳酸钙粉料10％～40％。
3.如权利要求1所述的以海底淤泥为原料的轻质陶粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)按配比将海底淤泥和碳酸钙粉料混合在一起，搅拌均匀，得海底淤泥和碳酸钙粉料混合物；
2)采用挤粒机将海底淤泥和碳酸钙粉料混合物造粒，得混合物粒料；
3)将混合物粒料放进回转窑在250～290℃下焙烧120～180min，再转入回转窑小窑，在400～800℃下焙烧60～120min，最后将粒料转入回转窑大窑，在900～1250℃下焙烧膨化70～120min，冷却后得以海底淤泥为原料的轻质陶粒。
4.如权利要求3所述的以海底淤泥为原料的轻质陶粒的制备方法，其特征在于按质量比，海底淤泥的含水率为25％～35％。
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