CN101580349A

CN101580349A - 含炭陶粒及其制备方法

Info

Publication number: CN101580349A
Application number: CNA2009101001072A
Authority: CN
Inventors: 杨辉; 郭兴忠; 涂志龙; 李文彦; 张玲洁
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2029-06-29
Also published as: CN101580349B

Abstract

本发明公开了一种含炭陶粒的制备方法，以重量百分比为5％～40％的炭粉、5％～25％的黄金尾矿粉和35％～70％的粉煤灰组成主原料，包括以下步骤：(1)将黄金尾矿粉用HCl溶液浸泡；(2)将炭粉、粉煤灰和改性处理后的黄金尾矿粉均匀混合；然后加入水进行湿混；(3)将湿料制成粒径为5～20mm的球状颗粒；(4)将球状颗粒经干燥烧结等处理，得到含炭陶粒。本发明的含炭陶粒是一种集吸附、轻质、高强、保温隔热等功能于一身的多功能陶粒。

Description

含炭陶粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含炭陶粒材料及其制备方法。

背景技术

目前，陶粒及其制备方法的专利很多，主要原料是粘土、页岩、污泥、黄土、炉渣、粉煤灰、煤矿剥离物等，并加入粘结剂、外加剂制备而成。但粘土、页岩、污泥、黄土的利用，不仅造成耕地破坏、水土流失、环境污染等，而且所制得的陶粒大都密度偏大、强度偏低、力学性能与热工性能较差，功能较少。

粉煤灰是热电厂等产生的一种废渣；黄金尾矿是在开采、分选矿石之后排放的不被利用的固体或粉状废料；粉煤灰与黄金尾矿如果不加以利用的话，不但占用耕地，而且造成环境污染。如何将粉煤灰、黄金尾矿变废为宝，二次利用，减轻污染，是一件利国利民的大事，对构建和谐社会有着重要的贡献。目前已有一些利用粉煤灰制陶粒的技术方案和专利的报道，但该陶粒存在性能单一、产品质量稳定性差等特点。

炭是将含有非晶态碳的植物置于炭窑中，在高温下产生热分解后得到的固体产物；也可以是含有非晶态碳的植物经二次活化后的活性炭；还可以是含有非晶态碳的植物经过初炭化、复合纳米及抗菌材料并进行活化深加工而成的固体产物；以竹炭、活性炭、纳米活化长效多功能竹炭为主要代表。经碾压后即成不同粒径的粉体。它们具有蜂窝状的微孔结构，这种结构导致其具有非常大的比表面积，从而具有特殊的吸附能力，还具有远红外辐射、净化空气、负离子等效应，经纳米改性后的部分炭，还具有分解有机气体、抑菌等功效。

目前，还没有以炭粉、粉煤灰和黄金尾矿为主要原料制备而得的陶粒。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含炭陶粒及其制备方法，本发明的含炭陶粒是一种集吸附、轻质、高强、保温隔热等功能于一身的多功能陶粒。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种含炭陶粒的制备方法，以重量百分比为：5％～40％的炭粉、5％～25％的黄金尾矿粉和35％～70％的粉煤灰组成主原料，包括以下步骤：

(1)、将黄金尾矿粉用质量浓度为15％～30％的HCl溶液浸泡以进行改性处理；

(2)、将炭粉、粉煤灰和改性处理后的黄金尾矿粉均匀混合；然后加入占主原料重量10～14％的水，进行加湿混合(湿混)，得湿料；

(3)、将上述湿料采用造粒机制成粒径为5～20mm的球状颗粒；

(4)、将上述球状颗粒先在100～120℃下干燥2～3h，然后在550～650℃下保温10～30min，最后在1100～1150℃下烧结90～120min；自然冷却，得到含炭陶粒。

作为本发明的含炭陶粒的制备方法的改进：炭粉为竹炭粉、活性炭粉、木炭粉、纳米活化改性炭粉或速生植物炭化后制定的炭粉。

作为本发明的含炭陶粒的制备方法的进一步改进：步骤1)的浸泡时间为3～6小时。

作为本发明的含炭陶粒的制备方法的进一步改进：步骤2)为：将炭粉、粉煤灰和改性处理后的黄金尾矿粉置于混料机干混30～60分钟；然后加入水，加湿混合60～120分钟。

作为本发明的含炭陶粒的制备方法的进一步改进：炭粉的粒径≤0.1mm，黄金尾矿粉的粒径≤0.05mm，粉煤灰的粒径≤0.05mm。

本发明还同时提供了利用上述任意一种制备方法制得的含炭陶粒。

在本发明中，炭粉为竹炭粉、活性炭、木炭粉、纳米活化改性炭粉以及速生植物炭化后制定的炭粉，例如可选用遂昌碧岩生态资源开发行生产的纳米活化改性炭粉。黄金尾矿粉例如可选用遂昌金矿有限公司生产所产生的黄金尾矿粉。粉煤灰例如可选用长兴电厂所生产的粉煤灰。

本发明以炭粉、黄金尾矿粉、粉煤灰为主要原料，通过优化配合比、优化工艺条件等方式，制备出多功能陶粒；本发明具有以下优点：

1)、本发明由于使用粒径≤0.05mm的粉煤灰，使得原料中可以不掺加其它粘结助熔剂；这样不但降低了生产成本，还能使所得的含炭陶粒更加环保；

2)、在步骤(2)中，用一定浓度的HCl溶液改性处理粉状黄金尾矿(黄金尾矿粉)，从而使其具有大量的孔洞，提高了活性，有利于最终所得的产品——含炭陶粒比重更轻、导热系数更低；

3)、本发明所制得的含炭陶粒，筒压强度达到7.1～10.0MPa，堆积密度为300～500Kg/m³，吸水率为0.2～5.2，所配制的20MPa混凝土导热系数为0.39～0.49W/m·K，测试了其对甲醛的饱和吸附率，可以达到8％～10％，远红外发射率在50％～60％之间，负离子释放量在0.8×10³～1.2×10³个/cm³；

该含炭陶粒，不仅达到了高强、质轻、隔热的效果，而且还具有较强吸附性能、远红外辐射及负离子效应等功能；可用于绿化、生活用水过滤剂、污水处理等；

4)、本发明所制得的含炭陶粒，具备多种性能，克服了性能单一的缺陷；生产该含炭陶粒的工艺中，原料粒度小，经均匀混合烧结后，所制陶粒均质，稳定性好，并且达到了即质轻又高强的特点。

5)、本发明充分利用了工业废渣，一定程度上解决了废渣大量占用土地、污染环境的问题，达到了节能减排、环境保护的目的；另一方面变废为宝，制造出综合性能优异的陶粒。这种高强、轻质、保温隔热性能好的陶粒，可按照常规方法，用于制作承重、非承重空心砌块、隔墙板以及高层建筑围护结构；还可用于桥梁工程、地下建筑工程等；还可作为保温隔热建筑材料用于配制成保温耐热混凝土。

6)、本发明的含炭陶粒制造方法具有选料科学、配比合适、工艺成熟等优点，所生产的含炭陶粒有明显的技术先进性、显著的经济性和很强的实用性。

具体实施方式

以下实施例中的“份”均代表重量份。

实施例1、一种含炭陶粒的制备方法，以40份炭粉(纳米活化改性炭粉)、25份黄金尾矿粉和35份粉煤灰组成主原料，炭粉的粒径≤0.1mm，黄金尾矿粉的粒径≤0.05mm，粉煤灰的粒径≤0.05mm；依次进行以下步骤：

(1)、将黄金尾矿粉用质量浓度为25％的HCl溶液浸泡3小时，以进行改性处理；

(2)、将炭粉、粉煤灰和改性处理后的黄金尾矿粉置于混料机干混30分钟；然后加入14份水，湿混90分钟，得湿料；

(3)、将上述湿料采用造粒机制成粒径为6～8mm的球状颗粒；

(4)、将上述球状颗粒先在120℃下干燥3h，然后在600℃下保温15min，最后在1150℃下烧结100min；自然冷却，得到含炭陶粒。

该含炭陶粒，筒压强度达到9.0MPa，堆积密度为360Kg/m³，吸水率为0.5；所配制的20MPa混凝土导热系数为0.39W/m·K，对甲醛的饱和吸附率为10％；远红外发射率为60％；负离子释放量在1.1×10³个/cm³。

实施例2、一种含炭陶粒的制备方法，以35份炭粉(纳米活化改性炭粉)、20份黄金尾矿粉和45份粉煤灰组成主原料，炭粉的粒径≤0.1mm，黄金尾矿粉的粒径≤0.05mm，粉煤灰的粒径≤0.05mm；依次进行以下步骤：

(1)、将黄金尾矿粉用质量浓度为15％的HCl溶液浸泡6小时，以进行改性处理；

(2)、将炭粉、粉煤灰和改性处理后的黄金尾矿粉置于混料机干混60分钟；然后加入12份水，湿混60分钟，得湿料；

(3)、将上述湿料采用造粒机制成粒径为10～12mm的球状颗粒；

(4)、将上述球状颗粒先在110℃下干燥3h，然后在650℃下保温10min，最后在1100℃下烧结120min；自然冷却，得到含炭陶粒。

该含炭陶粒，筒压强度达到10.0MPa，堆积密度为380Kg/m³，吸水率为0.2，所配制的20MPa混凝土导热系数为0.41W/m·K，对甲醛的饱和吸附率为8.4％，远红外发射率为53％，负离子释放量为0.9×10³个/cm³。

实施例3、一种含炭陶粒的制备方法，以30份炭粉(木炭粉)、25份黄金尾矿粉和45份粉煤灰组成主原料，炭粉的粒径≤0.1mm，黄金尾矿粉的粒径≤0.05mm，粉煤灰的粒径≤0.05mm；依次进行以下步骤：

(1)、将黄金尾矿粉用质量浓度为30％的HCl溶液浸泡3小时，以进行改性处理；

(2)、将炭粉、粉煤灰和改性处理后的黄金尾矿粉置于混料机干混39分钟；然后加入13份水，湿混69分钟，得湿料；

(3)、将上述湿料采用造粒机制成粒径为19～20mm的球状颗粒；

(4)、将上述球状颗粒先在120℃下干燥3h，然后在550℃下保温30min，最后在1130℃下烧结110min；自然冷却，得到含炭陶粒。

该含炭陶粒，筒压强度达到10.0MPa，堆积密度为450Kg/m³，吸水率为4.2，所配制的20MPa混凝土导热系数为0.43W/m·K，对甲醛的饱和吸附率为9.2％，远红外发射率为56％，负离子释放量为0.93×10³个/cm³。

实施例4、一种含炭陶粒的制备方法，以5份炭粉(竹炭粉)、25份黄金尾矿粉和70份粉煤灰组成主原料，炭粉的粒径≤0.1mm，黄金尾矿粉的粒径≤0.05mm，粉煤灰的粒径≤0.05mm；依次进行以下步骤：

(1)、将黄金尾矿粉用质量浓度为25％的HCl溶液浸泡4小时，以进行改性处理；

(2)、将炭粉、粉煤灰和改性处理后的黄金尾矿粉置于混料机干混30分钟；然后加入14份水，湿混120分钟，得湿料；

(3)、将上述湿料采用造粒机制成粒径为6～8mm的球状颗粒；

该含炭陶粒，筒压强度达到9.8MPa，堆积密度为400Kg/m³，吸水率为3.0，所配制的20MPa混凝土导热系数为0.41W/m·K，对甲醛的饱和吸附率为8.6％，远红外发射率为50％，负离子释放量为0.84×10³个/cm³。

实施例5、一种含炭陶粒的制备方法，以25份炭粉(活性炭粉)、5份黄金尾矿粉和70份粉煤灰组成主原料，炭粉的粒径≤0.1mm，黄金尾矿粉的粒径≤0.05mm，粉煤灰的粒径≤0.05mm；依次进行以下步骤：

(2)、将炭粉、粉煤灰和改性处理后的黄金尾矿粉置于混料机干混40分钟；然后加入14份水，湿混60分钟，得湿料；

(3)、将上述湿料采用造粒机制成粒径为13～14mm的球状颗粒；

该含炭陶粒，筒压强度达到9.5MPa，堆积密度为410Kg/m³，吸水率为4.2，所配制的20MPa混凝土导热系数为0.44W/m·K，对甲醛的饱和吸附率为9.3％，远红外发射率为55％，负离子释放量为1.0×10³个/cm³。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1、一种含炭陶粒的制备方法，其特征是以重量百分比为：5％～40％的炭粉、5％～25％的黄金尾矿粉和35％～70％的粉煤灰组成主原料，包括以下步骤：

(2)、将炭粉、粉煤灰和改性处理后的黄金尾矿粉均匀混合；然后加入占主原料重量10～14％的水，进行加湿混合，得湿料；

(3)、将上述湿料采用造粒机制成粒径为5～20mm的球状颗粒；

2、根据权利要求1所述的含炭陶粒的制备方法，其特征是：所述炭粉为竹炭粉、活性炭粉、木炭粉、纳米活化改性炭粉或速生植物炭化后制定的炭粉。

3、根据权利要求1所述的含炭陶粒的制备方法，其特征是：所述步骤1)的浸泡时间为3～6小时。

4、根据权利要求1或2所述的含炭陶粒的制备方法，其特征是所述步骤2)为：将炭粉、粉煤灰和改性处理后的黄金尾矿粉置于混料机干混30～60分钟；然后加入水，加湿混合60～120分钟。

5、根据权利要求4所述的含炭陶粒的制备方法，其特征是：所述炭粉的粒径≤0.1mm，黄金尾矿粉的粒径≤0.05mm，粉煤灰的粒径≤0.05mm。

6、如权利要求1～5中任意一种制备方法制得的含炭陶粒。