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一种包裹结构的碱渣陶粒及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碱渣陶粒，该陶粒呈复合包裹结构，包括多孔结构的芯层(2)和闭孔结构的壳层(1)。多孔结构的芯层由碱渣、玻璃粉、粉煤灰、锯末组成，闭孔结构的壳层由玻璃粉、粘土、锯末组成。上述碱渣陶粒制备方法为芯层和壳层分别通过搅拌机将各配比料混合均匀；先往芯层干料中加入水在造球盘内进行造球，形成芯层圆球，然后将所成的芯层圆球放入装有壳层干料的成球托盘中，启动成球托盘摇晃，摇晃足够长时间，通过滚球方法使壳料包裹于芯层上，形成包裹结构的陶粒生坯；将陶粒生坯在温度为105℃下烘干；将干燥后的陶粒生坯首先进行预烧，而后升温焙烧，通过自然冷却，完成碱渣陶粒的烧制。碱渣陶粒可很好抑制碱渣中氯离子的游出，改善了以碱渣为原料的陶粒在混凝土中的应用性能。

Description

一种包裹结构的碱渣陶粒及其制造方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，涉及包裹结构的碱渣陶粒及其制造方法。
背景技术
碱渣是氨碱法纯碱企业排出的一种废渣，由于其含水量高、含有大量的氯化物而成为一种难以处理的固体废弃物，长期以来碱厂排出的碱渣占用了大量的耕地，已经对环境造成了很大的污染。碱渣的综合治理已经成为当今社会的一重大科研课题。在当前自然资源日益贫乏的形势下，利用碱渣制造建筑材料的研究已经成为一个热点。作为建筑工程材料，碱渣主要在工程土等方面得已研究，并得到了工程应用。但建筑陶粒由于其附加值较高，其研究也同样得到了重视。
申请号为93117803.7的专利公开了利用碱渣-粉煤灰制造免烧陶粒，其特征在于以碱渣悬浊液与粉煤灰0.25-0.70∶0.30-0.75(固相重量比)通过湿法混合，陈化，经7-28天自然养护得到陶砂陶粒的产品。大连理工大学的王晴等人对碱渣粉煤灰高强型陶粒的研制，通过正交试验，以工业废渣(粉煤灰和碱渣)为主要原料研制高强轻质陶粒。其选取的配比分别是碱渣∶粉煤灰(％)＝10/90；20/80；30/70；40/60；50/50；60/40；70/30；80/20；90/10，并掺入水玻璃为10％，成型工艺中采取强制搅拌，手工成球，并在低温1140-1160℃焙烧，然后退火制备出了高强低密度的陶粒。(王晴，王立久，艾红梅.碱渣粉煤灰高强型陶粒的研制[J].混凝土，2000，(6)：27-29)。但上述的研究均没有考虑利用碱渣为原料制备的陶粒中可溶性氯组分对该陶粒所使用的混凝土的影响，因为碱渣中存在大量的氯化物。利用碱渣所制备的上述陶粒中的氯化物在这些陶粒使用于混凝土中时可能放出氯离子，从而对混凝土尤其是钢筋混凝土产生危害。
发明内容
本发明为解决现有技术中的陶粒应用于混凝土中放出氯离子，从而对混凝土尤其是钢筋混凝土产生危害的问题，而提供一种碱渣陶粒及其制造方法。
为解决上述问题，本发明采用包裹结构，通过将含有碱渣的成分包裹于闭孔结构的壳层之中，可很好抑制碱渣中氯离子的游出，改善了以碱渣为原料的陶粒在混凝土中的应用性能。
本发明的一种碱渣陶粒，该陶粒呈复合包裹结构，包括多孔结构的芯层(2)和闭孔结构的壳层(1)，其粒径为5-15mm。多孔结构的芯层由碱渣、玻璃粉、粉煤灰、锯末组成，其重量组成为：碱渣60-80、粉煤灰10-30、玻璃粉10-20、锯末0-10；闭孔结构的壳层由玻璃粉、粘土、锯末组成，其重量组成为：玻璃粉30-70、粘土30-70、锯末0-10。以干料计，芯层质量百分比为70-90wt％，壳层质量百分比为10-30wt％。
上述碱渣陶粒的制备方法，其特征在于，芯层和壳层分别按上述重量组成配比，通过搅拌机将各配比料混合均匀；先往芯层干料中加入其重量30％的水在造球盘内进行造球，形成芯层圆球，然后将所成的芯层圆球放入装有壳层干料为10-30wt％份的成球托盘中，启动成球托盘摇晃，摇晃足够长时间，通过滚球方法使壳料包裹于芯层上，形成包裹结构的陶粒生坯；其粒径为5-15mm；将陶粒生坯在温度为105℃下烘干2-2.5小时；将干燥后的陶粒生坯首先进行预烧，预烧温度为500℃保温15-25min，而后升温至1100-1250℃焙烧，保温时间为10分钟，通过自然冷却，完成碱渣陶粒的烧制。
本发明的功能要点有二个方面，其一是多孔芯层处理大量的碱渣，其二是利用闭孔壳层包裹芯层，阻止氯离子的游离。本发明引入闭孔壳层，使其表面形成一层致密的保护层，使芯层的碱渣陶粒完成与外界相隔离。壳层的玻璃相含量高，形成的闭孔结构使得外界水分子进不去，而内部的氯离子不易浸出。从而具有大量处理碱渣并抑制其氯离子溶出的特点。
附图说明
图1为包裹结构陶粒的结构示意图，其中1、壳层闭孔结构，2、芯层多孔结构。
具体实施方式
实例1：将芯层各种原料按重量计，碱渣用量为60份、粉煤灰为20份、玻璃粉为15份、锯末5份；壳层各种原料按重量计，玻璃粉含量为50份、粘土用量为45份、锯末用量为5份。按上述重量配比，通过搅拌机将各配比料混合均匀。先往芯层干料加入其重量30％的水在造球盘内进行造球，然后通过滚球方法将所成的芯层圆球放入装有壳层干料的成球托盘中，启动成球托盘摇晃，摇晃足够长时间，使壳料包裹于芯层生坯上，形成包裹结构。包裹结构组成如下：以干料重量计，芯层干料90份，壳层干料10份。按上述成分造出粒径为5-15mm包裹结构的陶粒生坯，在温度为105℃下烘干2小时。将上述陶粒生坯在500℃预烧，保温时间为20分钟，在1180℃焙烧，保温时间为10分钟。
实例2：将芯层各种原料按重量计，碱渣用量为60份、粉煤灰为15份、玻璃粉为20份、锯末5份；壳层各种原料按重量计，玻璃粉含量为45份、粘土用量为50份、锯末用量为5份。按上述重量配比，通过搅拌机将各配比料混合均匀。生坯成型过程中，先往芯层干料加入其重量30％的水在造球盘内进行造球，然后通过滚球方法将所成的芯层圆球放入装有壳层干料的成球托盘中，启动成球托盘摇晃，摇晃足够长时间，使壳料包裹于芯层生坯上，形成包裹结构。包裹结构组成如下：以干料计，芯层质量百分比为80份，壳层质量百分比为20份。按上述成分造出粒径为5-15mm包裹结构的陶粒生坯，在温度为105℃下烘干2.5小时。将上述陶粒生坯在500℃预烧，保温时间为20分钟，在1180℃焙烧，保温时间为10分钟。
实例3：将芯层各种原料按重量计，碱渣用量为60份、粉煤灰为30份、玻璃粉为10份、锯木0份；壳层各种原料按重量计，玻璃粉含量为45份、粘土用量为45份、锯末用量为10份。按上述重量配比，通过搅拌机将各配比料混合均匀。生坯成型过程中，先成形芯层，往芯层干料加入其重量30％的水在造球盘内进行造球，然后通过滚球方法将所成的芯层圆球放入装有壳层干料的成球托盘中，启动成球托盘摇晃，摇晃足够长时间，使壳料包裹于芯层生坯上，形成包裹结构。包裹结构组成如下：以干料计，芯层质量百分比为70份，壳层质量百分比为30份。按上述成分造出粒径为5-15mm包裹结构的陶粒生坯，在温度为105℃下烘干2.5小时。将上述陶粒生坯在500℃预烧，保温时间为20分钟，在1230℃焙烧，保温时间为10分钟。
实例4：将芯层各种原料按重量计，碱渣用量为80份、粉煤灰为10份、玻璃粉为10份、锯末0份；壳层各种原料按重量计，玻璃粉含量为30份、粘土用量为70份、锯末用量为0份。按上述重量配比，通过搅拌机将各配比料混合均匀。生坯成型过程中，先成形芯层，往芯层干料加入其重量30％的水在造球盘内进行造球，然后通过滚球方法将所成的芯层圆球放入装有壳层干料的成球托盘中，启动成球托盘摇晃，摇晃足够长时间，使壳料包裹于芯层生坯上，形成包裹结构。包裹结构组成如下：以干料重量计，芯层干料为70份，壳层干料为30份。按上述成分造出粒径为5-15mm包裹结构的陶粒生坯，在温度为105℃下烘干2.5小时。将上述陶粒生坯在500℃预烧，保温时间为15分钟，在1250℃焙烧，保温时间为10分钟。
实例5：将芯层各种原料按重量计，碱渣用量为60份、粉煤灰为10份、玻璃粉为20份、锯末10份；壳层各种原料按重量计，玻璃粉含量为70份、粘土用量为30份、锯末用量为0份。按上述重量配比，通过搅拌机将各配比料混合均匀。生坯成型过程中，先成形芯层，往芯层干料加入其重量30％的水在造球盘内进行造球，然后通过滚球方法将所成的芯层圆球放入装有壳层干料的成球托盘中，启动成球托盘摇晃，摇晃足够长时间，使壳料包裹于芯层生坯上，形成包裹结构。包裹结构组成如下：以干料计，芯层干料为80份，壳层干料为20份。按上述成分造出粒径为5-15mm包裹结构的陶粒生坯，在温度为105℃下烘干2.5小时。将上述陶粒生坯在500℃预烧，保温时间为25分钟，在1100℃焙烧，保温时间为10分钟。

Claims (4)

1.一种碱渣陶粒，其特征在于，该陶粒呈复合包裹结构，包括多孔结构的芯层(2)和闭孔结构的壳层(1)，其粒径为5-15mm。
2.按照权利要求1所述的碱渣陶粒，其特征在于，多孔结构的芯层包括碱渣、玻璃粉、粉煤灰、锯末组成，其重量组成为：碱渣60-80、粉煤灰10-30、玻璃粉10-20、锯末0-10；闭孔结构的壳层由玻璃粉、粘土、锯末组成，其重量组成为：玻璃粉30-70、粘土30-70、锯末0-10。
3.按照权利要求2所述的碱渣陶粒，其特征在于，以干料计，芯层质量百分比为70-90wt％，壳层质量百分比为10-30wt％。
4.按照权利要求3所述的碱渣陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：芯层和壳层分别按上述重量组成配比，通过搅拌机将各配比料混合均匀；先往芯层干料中加入其重量30％的水在造球盘内进行造球，形成芯层圆球，然后将所成的芯层圆球放入装有壳层干料为10-30wt％份的成球托盘中，启动成球托盘摇晃，摇晃足够长时间，通过滚球方法使壳料包裹于芯层上，形成包裹结构的陶粒生坯；其粒径为5-15mm；将陶粒生坯在温度为105℃下烘干2-2.5小时；将干燥后的陶粒生坯首先进行预烧，预烧温度为500℃保温15-25min，而后升温至1100-1250℃焙烧，保温时间为10分钟，通过自然冷却，完成碱渣陶粒的烧制。
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