CN101624294A

CN101624294A - 陶粒及其制备方法

Info

Publication number: CN101624294A
Application number: CN200910305632A
Authority: CN
Inventors: 张开元
Original assignee: Zhungeer Fenmeihui & Meiganshi Research Center
Current assignee: Zhungeer Fenmeihui & Meiganshi Research Center
Priority date: 2009-08-14
Filing date: 2009-08-14
Publication date: 2010-01-13

Abstract

本发明涉及一种陶粒的制备方法，包括：将赤泥、粉煤灰、煤矸石、成孔剂和粘结剂分别进行球磨和筛分处理；按其质量百分比取50％～65％的赤泥、20％～30％的粉煤灰、10％～20％的煤矸石、4％～10％的成孔剂和1％～5％的粘结剂混合均匀，并在加水混合均匀后进行陈腐处理；再次加入水混合均匀后进行团球处理形成球状物料；将球状物料放入干燥装置中进行干燥处理；将干燥后的球状物料放入加热装置进行加热后，自然冷却即可。本发明利用工业固体废弃物赤泥为主要原料，粉煤灰、以煤矸石为烧成助剂，再加入适当的成孔剂和粘结剂为配料，通过制备工艺的选择和烧成温度的控制，制备出气孔丰富、表面性状良好、强度高且满足废水处理应用要求的多孔陶粒。

Description

陶粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种陶粒及其制备方法，尤其涉及一种应用工业废弃物制备的陶粒及其制备方法。

背景技术

赤泥是氧化铝工业的废渣，因产出量大、利用率低，导致了大量的赤泥堆积。随着铝工业的发展，生产氧化铝排出的赤泥量日益增多。目前国内外氧化铝厂大都将赤泥输送堆场，筑坝堆存。赤泥的堆存不但要占用大量的土地，造成对环境的污染，还使赤泥中的许多有用成分得不到合理利用，从而造成资源浪费。

粉煤灰是煤燃烧后产生的废弃物，主要由火力发电厂通过烟气过滤、电分离等方法收集后排放而得到。全球每年产生的粉煤灰约5亿吨～6亿吨，而且预测其产生量还将不断增加。由于目前缺乏有效的综合治理手段，对粉煤灰的处理主要是堆积在沉积场中或直接排入农田和江河之中。这不仅占用了大量的土地，而且在出渣、装运及其堆存过程中，易对大气环境造成扬尘污染；若将其排入河流湖泊中，将造成极其严重的水资源污染。

煤矸石是与煤层伴生的矿物质，在煤矿生产过程中开采和洗选时被分离出来，煤矿上常称之为“夹矸”。它是夹在煤层间的一种含碳量低、质地坚硬的黑色岩石，是目前我国排放量最大的工业固体废弃物之一。堆放煤矸石不仅占用大量土地和农田，而且污染大气和地下水质，对环境造成严重危害。据不完全统计，全国历年累计堆放的煤矸石约45亿吨以上，随着经济规模的扩大和我国对能源需求的不断增长，煤矸石的产生量还会增加。如何将这些废渣充分利用是一项具有环保意义和经济价值的课题。

发明内容

本发明所要解决现有技术中废渣利用不充分的的技术问题，提供一种应用工业废弃物制备的陶粒及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种陶粒的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、取赤泥、粉煤灰、成孔剂和粘结剂为原料，并以煤矸石为烧成助剂，分别进行球磨和筛分处理；

步骤二、将球磨和筛分处理后的物料按质量百分比计取50％～65％的赤泥、20％～30％的粉煤灰、10％～20％的煤矸石、4％～10％的成孔剂和1％～5％的粘结剂混合均匀，并在加水混合均匀后进行陈腐处理；

步骤三、将陈腐后的物料再次加入水混合均匀后进行团球处理形成球状物料；

步骤四、将球状物料放入干燥装置中进行干燥处理；

步骤五、将干燥后的球状物料放入加热装置进行加热后，自然冷却即可得到陶粒。

本发明的有益效果是：利用工业固体废弃物赤泥为主要原料，粉煤灰、煤矸石、成孔剂和粘结剂为配料，经过合理的配比，通过制备工艺的选择和烧成温度的控制，制备出了气孔丰富、表面性状良好、强度高且满足废水处理应用要求的多孔陶粒。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤一中的成孔剂为石灰石，粘结剂为粘土。

进一步，所述步骤一中的赤泥、粉煤灰、煤矸石、成孔剂和粘结剂球磨后成颗粒状，其筛分处理后的粒度为60目～300目。

进一步，所述步骤二中将球磨和筛分处理后的物料混合均匀，并加入占混合均匀物料总质量比为15％～20％的水后进行陈腐处理。

进一步，所述陈腐处理的时间为8小时～12小时。

进一步，所述步骤三中将陈腐后的物料再次加入占其总质量百分比为10％～15％水混合均匀后，通过团球处理形成直径为0.8厘米～1.0厘米的球状物料。

进一步，所述步骤三中的球状物料放入烘箱中，在105℃下干燥8小时～12小时。

进一步，所述步骤五中将干燥后的球状物料放入马弗炉中进行加热的过程包括：首先，从室温以8℃/分～10℃/分升温到700℃～900℃，并在此烧结温度停留30分钟，其次，再以3℃/分～5℃/分升温到1100℃～1160℃，在此烧结温度停留10分钟～30分钟。

进一步，所述步骤一中赤泥、粉煤灰、煤矸石、成孔剂和粘结剂的总质量与步骤二和步骤三中水的总质量之比为3∶1～4∶1。

本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案：一种陶粒，所述陶粒按其质量百分比计包括52％～60％的赤泥、22％～29％的粉煤灰、12％～17％的煤矸石、5％～9％的成孔剂和1％～4％的粘结剂。

附图说明

图1为本发明陶粒的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明陶粒的制备方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤10、取赤泥、粉煤灰、成孔剂和粘结剂为原料，并以煤矸石为烧成助剂，分别进行球磨和筛分处理。

本发明赤泥的化学成分按重量百分比计包括：23％～26％的SiO₂、4％～12％的Fe₂O₃、13％～15％的Al₂O₃、2％～4％Na₂O和42％～57％的CaO。

本发明粉煤灰的化学成分按重量百分比计包括：35％～45％的SiO₂、3％～6％的Fe₂O₃、30％～40％的Al₂O₃、0.8％～1.2％Na₂O和6％～11％的CaO。

本发明煤矸石的化学成分按重量百分比计包括：50％～70％的SiO₂、8％～11％的Fe₂O₃、18％～24％的Al₂O₃、0.1％～0.3％Na₂O和0.7％～1.2％的CaO。

其中，所述赤泥和粉煤灰为主要原料，煤矸石为烧成助剂，再添加适量的成孔剂和粘结剂，经过球磨和筛分处理后，所述赤泥、粉煤灰、煤矸石、成孔剂和粘结剂球磨后成颗粒状，其筛分处理后的粒度为60目～300目。

所述成孔剂为石灰石，粘结剂为粘土。

步骤20、将球磨和筛分处理后的物料按质量百分比计取50％～65％的赤泥、20％～30％的粉煤灰、10％～20％的煤矸石、4％～10％的成孔剂和1％～5％的粘结剂混合均匀，并在加水混合均匀后进行陈腐处理。

所述步骤20中分别将球磨和筛分处理后的赤泥、粉煤灰、煤矸石、成孔剂和粘结剂混合，其中，混合后的物料中按其质量百分比计包括50％～65％的赤泥、20％～30％的粉煤灰、10％～20％的煤矸石、4％～10％的成孔剂和1％～5％的粘结剂。

将球磨和筛分处理后的物料混合均匀，并加入占混合均匀物料总质量比为15％～20％的水后进行陈腐处理。所述陈腐处理的时间为8小时～12小时。

步骤30、将陈腐后的物料再次加入水混合均匀后进行团球处理形成球状物料。

将陈腐后的物料再次加入占其总质量百分比为10％～15％水混合均匀后，通过团球处理形成直径为0.8厘米～1.0厘米的球状物料。

所述步骤10中赤泥、粉煤灰、煤矸石、成孔剂和粘结剂的总质量与步骤20和步骤30中水的总质量之比为3∶1～4∶1。

步骤40、将球状物料放入干燥装置中进行干燥处理。

将所述球状物料放入烘箱中，在105℃下干燥8小时～12小时。

步骤50、将干燥后的球状物料放入加热装置进行加热后，自然冷却即可得到陶粒。

将干燥后的球状物料放入马弗炉中进行加热的过程包括：首先，从室温以8℃/分～10℃/分升温到700℃～900℃，并在此烧结温度停留30分钟，这样能提高陶粒的气孔率，其次，再以3℃/分～5℃/分升温到1100℃～1160℃，在此烧结温度停留10分钟～30分钟，以达到正烧程度，然后自然冷却。

通过本发明陶粒的制备方法制备的陶粒按其质量百分比计包括52％～60％的赤泥、22％～29％的粉煤灰、12％～17％的煤矸石、5％～9％的成孔剂和1％～4％的粘结剂。

本发明的陶粒产品具有良好的过滤性、高强度、化学稳定性好、孔隙率高、孔径均匀可控、热稳定性好、比表面积大且再生性强等优点。

本发明可以达到赤泥的最大利用量和节约成本的目的，以赤泥为主要原料，外加粉煤灰和煤矸石作为主要配料，同时外加石灰石来提高坯料塑性、强度，既能满足制品的使用性能，同时完全达到了国家标准的要求，更大意义上解决了赤泥、粉煤灰和煤矸石的排放对环境的污染问题。从而实现了三种工业废料的综合利用，其环境效益突出，同时，由于主要是利用是工业废渣为原料，成本低，经济效益也较明显，完全可以实现工业化生产。

下面以三个实施例对发明陶粒的制备方法作进一步详细的描述。

实施例一：

首先，将赤泥、粉煤灰、煤矸石、石灰石和粘土分别进行球磨和筛分处理；其次，将球磨和筛分处理后的物料按其质量百分比取50％的赤泥、30％的粉煤灰、10％的煤矸石、2％的石灰石和8％的粘土混合均匀，并加入占混合均匀物料总质量比为15％的水混合均匀后进行陈腐处理8小时；接着，将陈腐后的物料再次加入占其总质量百分比为15％水混合均匀进行团球处理形成球状物料；接着，将球状物料放入干燥装置中于105℃下干燥11小时；最后，将干燥后的球状物料放入加热装置于1140℃下进行加热后，自然冷却即可得到陶粒。

通过本实施例制备的陶粒，其显气孔率为47.89％，吸水率为33.32％，体积密度为1.53kg/m³，抗压碎强度为13.15MPa，耐酸性为87.09％，耐碱性为98.66％，经检验为合格产品。

实施例二：

首先，将赤泥、粉煤灰、煤矸石、石灰石和粘土分别进行球磨和筛分处理；其次，将球磨和筛分处理后的物料按其质量百分比取60％的赤泥、20％的粉煤灰、10％的煤矸石、6％的石灰石和4％的粘土混合均匀，并加入占混合均匀物料总质量比为20％的水混合均匀后进行陈腐处理8小时；接着，将陈腐后的物料再次加入占其总质量百分比为10％水混合均匀进行团球处理形成球状物料；接着，将球状物料放入干燥装置中于105℃下干燥9.5小时；最后，将干燥后的球状物料放入加热装置于1160℃下进行加热后，自然冷却即可得到陶粒。

通过本实施例制备的陶粒，其显气孔率为48.83％，吸水率为32.19％，体积密度为1.52kg/m3，抗压碎强度为13.57MPa，耐酸性为88.09％，耐碱性为98.00％，经检验为合格产品。

实施例三：

首先，将赤泥、粉煤灰、煤矸石、石灰石和粘土分别进行球磨和筛分处理；其次，将球磨和筛分处理后的物料按其质量百分比取55％的赤泥、20％的粉煤灰、15％的煤矸石、3％的石灰石和7％的粘土混合均匀，并加入占混合均匀物料总质量比为15％的水混合均匀后进行陈腐处理8小时；接着，将陈腐后的物料再次加入占其总质量百分比为10％水混合均匀进行团球处理形成球状物料；接着，将球状物料放入干燥装置中于105℃下干燥12小时；最后，将干燥后的球状物料放入加热装置于1150℃下进行加热后，自然冷却即可得到陶粒。

通过本实施例制备的陶粒，其显气孔率为48.21％，吸水率为31.17％，体积密度为1.54kg/m3，抗压碎强度为10.5MPa，耐酸性为86.55％，耐碱性为97.88％，经检验为合格产品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种陶粒的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤四、将球状物料放入干燥装置中进行干燥处理；

2.根据权利要求1所述的陶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的成孔剂为石灰石，粘结剂为粘土。

3.根据权利要求1所述的陶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的赤泥、粉煤灰、煤矸石、成孔剂和粘结剂球磨后成颗粒状，其筛分处理后的粒度为60目～300目。

4.根据权利要求1所述的陶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤二中将球磨和筛分处理后的物料混合均匀，并加入占混合均匀物料总质量比为15％～20％的水后进行陈腐处理。

5.根据权利要求4所述的陶粒的制备方法，其特征在于：所述陈腐处理的时间为8小时～12小时。

6.根据权利要求1所述的陶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤三中将陈腐后的物料再次加入占其总质量百分比为10％～15％水混合均匀后，通过团球处理形成直径为0.8厘米～1.0厘米的球状物料。

7.根据权利要求1所述的陶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤三中的球状物料放入烘箱中，在105℃下干燥8小时～12小时。

8.根据权利要求1所述的陶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤五中将干燥后的球状物料放入马弗炉中进行加热的过程包括：首先，从室温以8℃/分～10℃/分升温到700℃～900℃，并在此烧结温度停留30分钟，其次，再以3℃/分～5℃/分升温到1100℃～1160℃，在此烧结温度停留10分钟～30分钟。

9.根据权利要求1所述的陶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤一中赤泥、粉煤灰、煤矸石、成孔剂和粘结剂的总质量与步骤二和步骤三中水的总质量之比为3∶1～4∶1。

10.一种应用权利要求1～9任一所述陶粒的制备方法制备的陶粒，其特征在于，所述陶粒按其质量百分比计包括52％～60％的赤泥、22％～29％的粉煤灰、12％～17％的煤矸石、5％～9％的成孔剂和1％～4％的粘结剂。