CN103467123A

CN103467123A - 一种富硅莫来石轻质骨料及其制备方法

Info

Publication number: CN103467123A
Application number: CN 201310392964
Authority: CN
Inventors: 张金龙; 汪雷; 李淑静; 董舜杰; 李远兵; 徐娜娜
Original assignee: Anhui Ruitai New Materials & Technology Co Ltd
Current assignee: Anhui Ruitai New Materials & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2013-12-25

Abstract

本发明具体涉及一种富硅莫来石轻质骨料及其制备方法。其技术方案是：先以50～90wt%的铝硅质细粉和10～50wt%的粘土粉为原料，再外加6～12wt%的结合剂和10～20wt%的水，经造粒成型制成粒状素坯，放置于恒温100～200℃的环境中烘烤24～48h后升温至1000～1300℃，保温2～10h，即得富硅莫来石轻质骨料。本发明具有生产成本低和工艺简单的特点，不仅可以实现固体废弃物的高效回收，还有效降低耐火骨料的生产成本，所得富硅莫来石轻质骨料平均孔径小且孔径分布均匀、体积密度小、强度高和重烧线变化小，可直接用于浇注料体系。

Description

一种富硅莫来石轻质骨料及其制备方法

技术领域：

本发明属于制备轻质骨料的技术领域，具体涉及一种利用瓷砖废料制备轻质骨料的方法。

背景技术：

伴随着不可再生能源的过度消耗和废弃物的大量堆积，资源节约和环境友好已经成为时代的两大主题。废弃物的堆积不利于资源的可持续发展，是亟待解决的问题。瓷砖是工业和日常生活的常用物品，经使用后的废弃瓷砖无法得到回收利用，储量以每年数万吨的速率增长。针对国内工业和日用的瓷砖废料堆积如山的现状，本发明给出回收利用废弃瓷砖废料的方法。

到现阶段为止，用于制备耐火轻质骨料的原料价格较高，且制作工艺复杂，能耗高，得到的耐火轻质骨料成品的性能也较普通，使得耐火轻质骨料的发展受到限制。本发明采用造粒成型利用瓷砖粉废料制备一种富硅莫来石轻质耐火骨料，所需原料成本低廉，生产工艺简单，能耗低，且造粒成型能够维持骨料原本的微孔结构使所得的骨料性能稳定，具有良好的发展前景。

目前，废弃瓷砖粉依然没有得到充分的利用，以废弃瓷砖粉制备性能优良的耐火轻质骨料仍处于空缺状态。“一种微孔莫来石轻质火骨料及其制备方法”(CN101265118A)专利技术，公开了以35～40wt%的铝矾土生料、14～20wt%的煤矸石、4～13wt%的锯末和27～45wt%的石油焦炭为原料，经过湿法共磨、挤压成型、煅烧和破碎制得体积密度为1.0～1.2g/cm³的莫来石轻质骨料。该方法的缺陷主要体现在：(1)废弃物的利用率不高；(2)生产工艺较复杂，能耗高；(3)破碎损坏了骨料的组织结构，且产品粒度不易控制；(4)利用0.132～0.198mm筛下物成型，无起支撑作用的骨料。

发明内容：

本发明的目的是提供一种能节约资源、保护环境、降低成本的利用瓷砖粉废料制备轻质骨料的方法。用该法所制得的富硅莫来石轻质骨料平均孔径小且孔径分布均匀、体积密度小、强度高和重烧线变化小。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先以50～90wt%的铝硅质细粉和10～50wt%的粘土粉为原料，再外加6～12wt%的结合剂和10～20wt%的水，经造粒成型制成粒状素坯，放置于恒温100～200℃的环境中烘烤24～48h后升温至1000～1300℃，保温2～10h，即得富硅莫来石轻质骨料。

在上述技术方案中：废弃瓷粉料中的Na₂O含量≤0.5wt%，K₂O含量≤2.5wt%；废弃陶瓷粉料的粒径≤0.074mm，废弃陶瓷粉料的Al₂O₃含量≥40wt%，SiO₂含量≥45wt%；粘土粉的Al₂O₃含量≥35wt%，粘土粉的粒径≤0.088mm；造孔剂为聚苯乙烯球、植物秸秆、普通纸纤维和稻壳中的一种；结合剂为羟甲基纤维素、磷酸二氢铝、淀粉和糊精中的一种。

由于采用上述技术方案，所得到的富硅莫来石轻质骨料具有以下特点：

1、本发明所用主原料为目前大量堆积且没有得到充分利用的废弃瓷砖粉料，变废为宝，不仅减缓了环境压力还节约了处理大量废弃陶瓷粉料的费用；

2、生产工艺简单，将原料造粒成型经烘干和煅烧后即可作为轻质浇注料的骨料使用；

3、造粒成型的骨料制品，保存了骨料完整的气孔结构和表面形貌，多骨料的吸水性、气孔率和强度有很大的改善；

4、所制得的富硅莫来石轻质骨料Al₂O₃含量为35～45wt%，孔径分布主要分布在20μm以下，集中分布在5～8μm之间，体积密度为0.8～1.2g/cm³，显气孔率为45～65%，重烧线变化±0.5%，常温耐压强度为15～30MPa。

因此，本发明具有生产成本低和工艺简单的特点，不仅可以实现固体废弃物的高效回收，还有效降低耐火骨料的生产成本，所得富硅莫来石轻质骨料平均孔径小且孔径分布均匀、体积密度小、强度高和重烧线变化小，可直接用于浇注料体系。

具体实施方式：

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及到的有关技术参数统一描述如下：废弃瓷粉料中的Na₂O含量≤0.5wt%，K₂O含量≤2.5wt%；废弃陶瓷粉料的粒径≤0.074mm，废弃陶瓷粉料的Al₂O₃含量≥40wt%，SiO₂含量≥45wt%；粘土粉的Al₂O₃含量≥35wt%，粘土粉的粒径≤0.088mm。实施例中不再赘述。

实施例1

一种富硅莫来石轻质骨料及其制备方法。先以50～60wt%的废弃陶瓷粉料和40～50wt%的粘土粉为原料，再外加所述原料10～12wt%的水、25～35wt%的普通纸纤维、3.5～6wt%的淀粉和4.5～6wt%的磷酸二氢铝，均匀混合后造粒成型，自然干燥。

将自然干燥后的粒状素坯在80～110℃条件下烘烤5～8h，然后升温至1000～1300℃，保温4～8h即得富硅莫来石轻质骨料。

本实施例所制备的铝硅质轻质骨料的Al₂O₃含量为35～40wt%，体积密度为0.8～0.9g/cm³，显气孔率为55～60%，常温耐压强度16.0～19.0MPa。

实施例2

一种富硅莫来石轻质骨料及其制备方法。先以60～70wt%的废弃陶瓷粉料和30～40wt%的粘土粉为原料，再外加所述原料13～18wt%的水、25～35wt%的普通纸纤维、1.5～3.0wt%的淀粉和3.5～4.0wt%的磷酸二氢铝，均匀混合后造粒成型，自然干燥。

将自然干燥后的粒状素坯在180～200℃条件下烘烤4～6h，然后升温至1000～1300℃，保温2～6h后即得富硅莫来石轻质骨料。

本实施例所制备的铝硅质轻质骨料的Al₂O₃含量为37～40wt%，体积密度为0.90～1.0g/cm³，显气孔率为45～50%，常温耐压强度15.0～17.0MPa。

实施例3

一种富硅莫来石轻质骨料及其制备方法。先以70～80wt%的废弃陶瓷粉料和20～30wt%的粘土粉为原料，再外加所述原料12～15wt%的水、20～25wt%的植物秸秆、2.0～3.0wt%的羟甲基纤维素和4.5～5.0wt%的磷酸二氢铝，均匀混合后造粒成型，自然干燥。

将自然干燥后的粒状素坯在100～120℃条件下烘烤20～24h，然后升温至1000～1300℃，保温3～5h后即得富硅莫来石轻质骨料。

本实施例所制备的铝硅质轻质骨料的Al₂O₃含量为38～42wt%，体积密度为1.0～1.1g/cm³，显气孔率为48～53%，常温耐压强度18.0～20.5MPa。

实施例4

一种富硅莫来石轻质骨料及其制备方法。先以80～90wt%的陶瓷废料和10～20wt%的粘土为原料，再外加所述原料13～15wt%的水、20～25wt%的聚苯乙烯球、2.0～3.0wt%的糊精和4.5～5.0wt%的磷酸二氢铝，均匀混合后造粒成型，自然干燥。

将自然干燥后的粒状素坯在100～120℃条件下烘烤12～24h，然后升温至1000～1300℃，保温6～10h后即得富硅莫来石轻质骨料。

本实施例所制备的铝硅质轻质骨料的Al₂O₃含量为40～43wt%，体积密度为0.95～1.05g/cm³，显气孔率为50～55%，常温耐压强度20.0～23.0MPa。

实施例5

一种富硅莫来石轻质骨料及其制备方法。先以80～85wt%的废弃陶瓷粉料和15～20wt%的粘土粉为原料，再外加所述原料12～20wt%的水、30～35wt%的聚苯乙烯球、6.0～8.0wt%的淀粉，均匀混合后造粒成型，自然干燥。

将自然干燥后的粒状素坯在80～110℃条件下烘烤20～24h，然后升温至1200～1300℃，保温3～6h后即得富硅莫来石轻质骨料。

本实施例所制备的铝硅质轻质骨料的Al₂O₃含量为39～40wt%，体积密度为0.85～0.95g/cm³，显气孔率为60～65%，常温耐压强度17.5～19.5MPa。

实施例6

一种富硅莫来石轻质骨料及其制备方法。先以70～75wt%的废弃陶瓷粉料和25～30wt%的粘土粉为原料，再外加所述原料12～16wt%的水、10～15wt%的聚苯乙烯球、4.0～6.0wt%的淀粉和2.0～3.0wt%的羟甲基纤维素，混合均匀后造粒成型，自然干燥。

将自然干燥后的粒状素坯在150～180℃条件下烘烤10～12h，然后升温至1100～1250℃，保温3～6h，经破碎后即得富硅莫来石轻质骨料。

本实施例所制备的铝硅质轻质骨料的Al₂O₃含量为38～41wt%，体积密度为1.05～1.15g/cm³，显气孔率为57～63%，常温耐压强度19.0～22.5MPa。

实施例7

一种富硅莫来石轻质骨料及其制备方法。先以75～85wt%的废弃陶瓷粉料和15～25wt%的粘土粉为原料，再外加所述原料15～20wt%的水、15～25wt%的聚苯乙烯球、5.0～7.0wt%的淀粉和1.0～1.5wt%的糊精，混合均匀后造粒成型，自然干燥。

将自然干燥后的粒状素坯在110～150℃条件下烘烤18～20h，然后升温至1200～1300℃，保温3～6h，经破碎后即得富硅莫来石轻质骨料。

本实施例所制备的铝硅质轻质骨料的Al₂O₃含量为39～42wt%，体积密度为0.9～1.1g/cm³，显气孔率为45～50%，常温耐压强度25.0～30.0MPa。

本具体实施例所用主要原料为目前大量堆积的固体废弃瓷砖，减轻环境压力，同时变废为宝；生产工艺简单，混合后压力成型，煅烧、破碎后即得可作为轻质浇注料的骨料使用；所制得的富硅莫来石轻质骨料Al₂O₃含量为35～45wt%，孔径分布主要分布在20μm以下，集中分布在5～8μm之间，体积密度为0.8～1.2g/cm³，显气孔率为45～65%，重烧线变化±0.5%，常温耐压强度为15～30MPa。

Claims

1.一种轻质骨料的制备方法，其特征在于先将一种铝硅质细粉与粘土以1:1～9:1的比例均匀混合8～12h，外加6～12wt%的结合剂和10～20wt%的水，经造粒成型制成粒状素坯，100～200℃干燥后在1000～1300℃的条件下烧成，保温2～10h后即得到富硅莫来石轻质骨料。

2.根据权利要求1所述的轻质骨料的制备方法，其特征在于所述的铝硅质细粉均由瓷砖边角料、废料破碎得到，粒径均小于0.074mm。

3.根据权利要求1或2所述的轻质骨料的制备方法，其特征在于所述的铝硅质细粉的主要化学成分是：Al₂O₃含量≥40wt%，SiO₂含量≥45wt%，Na₂O含量≤0.5wt%，K₂O含量≤2.5wt%。

4.根据权利要求1所述的轻质骨料的制备方法，其特征在于所述的造孔剂为聚苯乙烯球、植物秸秆、普通纸纤维和稻壳中的一种。

5.根据权利要求1所述的轻质骨料的制备方法，其特征在于所述的结合剂为水玻璃、磷酸二氢铝、淀粉和糊精中的一种及以上。

6.根据权利要求1～5项中任一项所述的轻质骨料的制备方法所制得的轻质骨料。