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Abstract

本发明提供了一种粘土陶粒的制备方法，以内蒙古清水河县粘土矿红粘土为主要原料，经配料，采用制粒、干燥、预热、焙烧膨化、冷却工艺生产陶粒。本发明生产工艺简单，产率高，成本低，无污染，有利于保护环境与生态平衡，实现了本地区资源的合理利用。产品相关技术指标已经达到行业标准(JC/T786－1981(1996))要求。

Description

一种粘土陶粒的制备方法
技术领域
本发明涉及一种粘土陶粒的制备方法，具体地说，涉及一种以内蒙古清水河县粘土矿的红粘土为主要原料，经配料，制粒、干燥、预热、高温烧制成超轻质粘土陶粒的方法。
背景技术
近年来，我国的墙改政策不断深入，执行力度逐渐加强，由此给新型建材的发展营造了一个极大的市场空间。陶粒作为一种建筑用轻骨料，以其轻体、保温、利废、环保等特性受到了人们的极大重视。生产陶粒的原料主要有页岩、粘土、粉煤灰、工业废渣、河道淤泥等。粘土陶粒近年来由于受到土地资源的限制，在某些地区已禁止生产和使用，但有些地区可以利用河道淤泥、废弃山土等进行生产。一般粘土陶粒的生产，将处理好的河道淤泥含水率降至32～36％，配料并搅拌后直接送入双筒回转窑内干燥、制粒、预热、焙烧。适用于窑内制粒大规模粘土陶粒生产线，既有效利用了窑内尾气的余热，又免去了窑外制粒的电能消耗，节能效果显著。还有粘土或淤泥含水率降至25％以下，经配料、搅拌，可采用窑外制粒(用对辊制粒机或挤出制粒机制生料陶粒)、滚圆筛处理后，将生料陶粒直接送入窑内干燥、预热、焙烧。此法适用于中、小型规模粘土陶粒生产线，但重复堆放和窑外制粒的能耗较高。陶粒具有比表面积大、孔隙率高、外表坚硬、耐风化、保温隔热、防火、防潮、吸音、降噪之优良的建筑材料。
目前，国内市面上见到的陶粒从材质和生产工艺上可分为：粘土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒和煤矸石陶粒等。近年来广东、陕西、河南、山东、江西、河北、北京、天津等地相继出现了很多生产陶粒和与其相关产品的企业。
陶粒作为一中间半成品，即人造轻集料，是各种新型建材的骨料，是最优良的建筑材料，可解决重量、防火、隔热保温等工程上的难题，陶粒具有物美价廉，环保，容易制作等优点，用陶粒作骨料制成的轻质混凝土制品被广泛用于屋面、易暴晒墙体、温室、冷库、烟囱、炉窑、供热管道等设施作为保温隔热及地下室、车库减震、防潮、降噪的首选材料。在国内外具有广泛推广和应用前景。
本发明利用内蒙古清水河县储量丰富、具有几百年开发应用历史的天然资源著名粘土矿的红粘土为主要原料，研制了一种生产烧制粘土陶粒的方法。用内蒙古清水河县粘土矿的红粘土为主要原料生产粘土陶粒，是给老矿(死矿、现已废弃山土)找到了新出路，根据本地区具体情况发展性能符合要求的轻集料，有利于保护环境与生态平衡，实现了资源的合理利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种粘土陶粒的生产方法，该生产工艺简单，产率高，成本低，无污染，陶粒内部孔网交错成蜂窝状，坚硬耐磨，超轻质粘土陶粒，吸水率低。
本发明的一种粘土陶粒的制备方法，包括如下步骤：
先将100份红粘土、1～2份水和1.5～2.5份添加剂进行混合，搅拌均匀，然后制成生料陶粒，筛选，喷洒0.6～1.2份粉煤灰，再经干燥、预热、1160～1200℃下焙烧膨化、冷却。
本发明所述份为重量份，为本领域常规的重量单位，比如克、千克、吨等。
本发明所述红粘土的主要成分为：SiO2 64.5％～62.1％、Al2O318.8％～19.1％、(Fe2O3+FeO)7.6％～8.2％、(CaO+MgO)6.7％～7.2％、(K2O+Na2O)0.6％～0.4％和有机质1.5～2％。纯度较高，粒径均匀、无大粒砂，含水率低、膨胀性能好，优选采自内蒙古清水河县粘土矿的红粘土。
本发明所述添加剂为锯木屑、淀粉、纤维素或煤粉等。
所述生料陶粒为长度为8～18mm的圆柱状，其可采用对辊制粒机制成。
所述干燥、预热、焙烧膨化在双筒回转窑内进行。
所述干燥的温度为200～600℃，时间为25～30min。
所述预热的温度为600～950℃，时间为10～12min。
所述焙烧的温度为1160～1200℃，时间为10～12min。
所述冷却采用导料式单筒冷却机进行冷却。
本发明选用内蒙古清水河县粘土矿、具有特定有效成分的红粘土作为烧制陶粒的原料，该红粘土的SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分的含量较高。本发明将各原料按配比混合均匀，以确保红粘土含水量(18～22％)，添加剂作用及用量，生料陶粒的干燥、预热、焙烧温度，时间等因素是烧制粘土陶粒的关键环节。本发明所用添加剂为锯木屑、淀粉、纤维素、煤粉等，它起着成孔剂作用，且孔隙率高，造成微孔多孔结构，无残留物。其中锯木屑的效果最佳，且易得价廉。
粉煤灰的作用是防止生料陶粒之间相互粘连和高温焙烧时结块、粘窑。
本发明制备的粘土陶粒，外观呈红褐色和灰色，表面光滑，坚硬耐磨，吸水率低，内部孔网交错蜂窝状，SiO2、Al2O3、Fe2O3等含量高，粘土陶粒粒级为10～25mm，粘土陶粒型级系数大于3.0的颗粒含量<20％，容重等级为420～500kg/m3，筒压强度为1.0～1.5MPa，粘土陶粒的生产工艺流程见图1。
本发明生产工艺简单，成本低，产率高，无污染，粘土陶粒属于超轻质陶粒，产品相关技术指标已符合行业标准(JC/T786-1981(1996))要求。
本发明制成的粘土陶粒可作为高层建筑、大跨建筑、桥梁、屋面、易暴晒墙体、温室、冷库、烟囱、炉窑、供热管道等设施作为保温隔热及地下室、车库减震、防潮、降噪的骨(原材)料。作为一种建筑用轻质骨料，以其轻体、保温、利废、环保等特性会收到人们的极大重视，随着建筑业的发展陶粒的需求量逐年加大，市场前景非常广阔。本发明的粘土陶粒还可用于屋顶花园、花草种植、各种草坪和无土栽培等领域。
附图说明
图1为本发明制备所述粘土陶粒的工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不可用来限制本发明的范围。
实施例1
生产烧制粘土陶粒工艺流程如图1所示，取1000千克清水河县红粘土(红粘土的成分为SiO264.5％、Al2O318.8％、(Fe2O3+FeO)7.6％、CaO5.0％、MgO2.1％、K2O0.4％、Na2O0.2％，有机质1.4％)置于料槽中，加入10 L水(确保红粘土含水量在18％左右)、锯木屑25千克，充分搅拌混合均匀。
然后采用对辊制粒机制粒：先用对辊机辊压成一定厚度的泥料进入制粒机，由固定在制粒机出料端内可调刮刀进行强制切割，制成圆柱形状的生料陶粒，长度为8±2mm，筛除≤5mm颗粒，再在其上喷洒粉煤灰6千克，进入双筒回转窑烧制，窑长度为30m，预热窑直径为1m，长度18m，转速约为1.1～2.0r/min；焙烧窑的直径为1.5m，长度12m，转速约为2.0～3.6r/min，物料在窑内的停留时间约为50min，物料在回转窑各带(阶段)的停留时间由窑速控制。
具体为：在干燥段部分300±100℃下干燥30min，在预热段部分750±50℃下预热10min，最后于焙烧段部分于1200℃焙烧膨化10min，再由窑出料端进入导料式单筒冷却机冷却，即得820千克粘土陶粒。
实施例2
取1000千克清水河县红粘土(红粘土的成分为SiO2 62.1％、Al2O320.1％、(Fe2O3+FeO)7.9％、CaO 4.9％、MgO 2.5％、K2O 0.5％、Na2O0.3％，有机质1.7％)置于料槽中，加入20L水(确保红粘土含水量在18％左右)、淀粉15千克，充分搅拌混合均匀，然后采用对辊制粒机制成圆柱状生陶粒，长度为15±2mm，筛除≤5mm颗粒，再在其上喷洒粉煤灰12千克，在双筒回转窑干燥段部分350±150℃下干燥30min，预热段部分750±100℃下预热10min，最后于焙烧段部分1180℃下焙烧膨化10min，冷却，即得粘土陶粒。
实施例3
生产烧制粘土陶粒工艺流程如图1所示，取1000千克清水河县红粘土(红粘土的成分为SiO263.8％、Al2O319.0％、(Fe2O3+FeO)8.0％、CaO5.1％、MgO 2.2％、K2O 0.4％、Na2O 0.5％，有机质1.0％)置于料槽中，加入15L水(确保红粘土含水量在18％左右)、煤粉20千克，充分搅拌混合均匀，然后采用对辊制粒机制成圆柱形状的生料陶粒，长度为18±2mm，筛除≤5mm颗粒，喷洒粉煤灰10千克，在回转窑干燥段部分400±100℃下干燥30min，预热带650±100℃下预热10min，最后于焙烧带1160℃下焙烧膨化10min，冷却，即得粘土陶粒。
分别将实施例1-3制成的粘土陶粒进行性能检测，结果如下表1：
表1 粘土陶粒性能
 
粘土陶粒 实施例1 实施例2 实施例3
粘土陶粒粒级mm 10 20 25
容重等级kg/m3 420 450 500
筒压强度Mpa 1.0 1.2 1.5
 
吸水率％ <0.3 <0.5 <0.6
软化系数 <0.8 <0.9 <1.0
抗冻性 重量损失<3.0％ <3.2％ <3.5％
酸溶性(用盐酸检验)％ <0.1 <0.12 <0.11
安定性(用煮沸法)％ <1.5 <2 <2
孔隙率％ 46 48 49
导热系数W/mk 0.11 0.13 0.15
粘土陶粒型系数大于3.0的颗粒含量％ <20 <22 <24
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种粘土陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
先将100份红粘土、1～2份水和1.5～2.5份添加剂进行混合，搅拌均匀，然后制成生料陶粒，筛选，喷洒0.6～1.2份粉煤灰，再经干燥、预热、1160～1200℃下焙烧膨化、冷却。
2.根据权利要求1所述的粘土陶粒的制备方法，其特征在于，所述红粘土的主要化学成分为：SiO2 64.5％～62.1％、Al2O3 18.8％～19.1％、(Fe2O3+FeO)7.6％～8.2％、(CaO+MgO)6.7％～7.2％、(K2O+Na2O)0.6％～0.4％、有机质1.5％～2％。
3.根据权利要求1或2所述的粘土陶粒的制备方法，其特征在于，所述添加剂为锯木屑、淀粉、纤维素或煤粉。
4.根据权利要求1所述的粘土陶粒的制备方法，其特征在于，所述生料陶粒为长度为8～18mm的圆柱状，其采用对辊制粒机制成。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的粘土陶粒的制备方法，其特征在于，所述干燥、预热、焙烧膨化在双筒回转窑内进行。
6.根据权利要求5所述的粘土陶粒的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为200～600℃，时间为25～30min。
7.根据权利要求5或6所述的粘土陶粒的制备方法，其特征在于，所述预热的温度为600～950℃，时间为10～12min。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的粘土陶粒的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为1160～1200℃，时间为10～12min。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的粘土陶粒的制备方法，其特征在于，所述冷却采用导料式单筒冷却机进行冷却。
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