CN103819174B - 以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒及其制备方法，该烧结陶粒的组成物为褐煤提锗尾渣、高岭土、水；通过将褐煤提锗尾渣磨细后加入高岭土和水搅拌均匀，陈化造球，成品球陈化后置于马弗炉中预热并焙烧的过程制得烧结陶粒；本发明工艺简单、能耗小、废料利用率较高、产品性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种烧结陶粒及其制备方法，特别是一种以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒及其制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
近年来，陶粒以其质轻、价格低廉及良好的隔热性能广泛用于建材、耐火保温材料等部门，特别是烧结陶粒，因其工艺简单、强度高而得到广泛应用。当前制作陶粒的主要原料为铝硅酸盐矿物或工业固体废弃物。在国内外研究中，主要用页岩或粉煤灰为原料制备陶粒（高跃绪，一种粉煤灰陶粒[P]CN101182186A，2007)，而页岩的过度开采会对环境产生影响，粉煤灰作为近年来新型建筑材料价格逐年上涨。传统工艺中陶粒在预热前没有经过陈化，(严建华、王亚丽、王峰等，一种固体废弃物烧制陶粒的制备方法[P]CN101215150A，2008)不利于陶粒强度的增长，并且以褐煤提锗尾渣为主要原料为原料制备陶粒的研究鲜见报道。
在提锗的过程中，先将褐煤焙烧，再采用大量的含酸溶液处理含锗烟尘，将含锗烟尘中的四价锗转移到溶液中，过滤洗涤后，滤渣经碱石灰中和后即为褐煤提锗尾渣。目前褐煤提锗尾渣主要采取堆放处理，容易造成占地、污染环境等问题，考虑到其主要成分为Si，并且经过焙烧，活性较好，可以作为制备陶粒的基础材料。本研究采用提锗尾渣为基质制备陶粒，以实现二次资源回收利用和环保的目的。本发明工艺简单、能耗小、废料利用率较高、产品性能好。
发明内容
本发明旨在克服已有的技术缺陷，提供一种工艺简单，产品性能好的以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒，该烧结陶粒由以下原料制得，各原料及重量百分比为褐煤提锗尾渣55wt %~80wt%、高岭土10wt%~30wt%、水5wt%~15wt%。
本发明另一目的是提供以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒的制备方法，具体制备步骤是：
（1）原料的预处理：将褐煤提锗尾渣和高岭土分别烘干至含水率小于或等于2wt%，然后分别破碎至粒径小于0.074mm，且粒度小于0.074mm的原料>80%；
（2）搅拌混合：将褐煤提锗尾渣和高岭土混合搅拌10~15min后加入水，再次搅拌10~15min，混合均匀，得到混合料；
（3）成型：将混合料置于圆盘造球机中造球，得到陶粒生坯；
（4）预热：将陶粒生坯陈化6h~12h后置于350℃~550℃下预热30min~50min；
（5）烧结：将预热过的成品球以8-10℃/min的升温速率升至1140℃~1180℃并保温8min~16min；
（6）冷却：烧结后物料自然冷却到室温，即得到以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒。
本发明中所述褐煤提锗尾渣是指将含锗褐煤筛分、制煤球后加入链条炉冶炼，对炉内产生的含锗烟尘采用旋风收烟器、布袋收尘器进行收集，然后采用8～9mol/L 盐酸溶液对含锗烟尘加温浸出，加热温度为是80~90℃，浸出时间4h-8h，锗以四氯化锗的形式转移到浸出溶液中，将溶液过滤，滤渣洗涤后经碱石灰中和至中性即得到褐煤提锗尾渣；制得的褐煤提锗尾渣粒度较粗，粒径大于3mm的尾渣>80%，需经过粉磨才能成球；其塑性指数为12%~14%，可塑性中等；含锗褐煤的冶炼采用常规方法进行，如参照申请号93121175.1中方法实施。
本发明中所述高岭土为市售产品（广东茂名），其中SiO2含量为30%~55wt%， Al2O3含量为10%wt~20wt%。
本发明中陶粒生坯粒径为5mm~15mm。
本发明的优点和技术效果如下：
1、以褐煤提锗尾渣为原料制备烧结陶粒，为该类废料提供了合理的利用途径，解决了尾矿堆存过程所造成的环境污染和资源浪费等问题；
2、在成品球预热前增加陈化程序，能有效抑制水蒸汽过多而导致强度下降的问题；
3、用该方法制备的烧结陶粒美观，有良好的抗压强度，其性能满足GB/T17431.1-1998要求；
4、本发明具有环境友好，工艺简单，产品性能好的优点，开拓了褐煤提锗尾渣综合利用的新途径，其产品性能均能达到国标要求。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容，本实施例中所用试剂如无特殊说明，均为常规市售试剂。
实施例中所述褐煤提锗尾渣均来自云南某选矿公司，其是由含锗褐煤筛分、制煤球后加入链条炉冶炼，对炉内产生的含锗烟尘采用旋风收烟器、布袋收尘器进行收集，然后采用8～9mol/L 盐酸溶液对含锗烟尘加温浸出，加热温度为是80~90℃，浸出时间4h-8h，锗以四氯化锗的形式转移到浸出溶液中，将溶液过滤，滤渣洗涤后经碱石灰中和至中性即得到褐煤提锗尾渣。
实施例1：本以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒由以下原料制得，各原料及重量百分比为褐煤提锗尾渣80wt%、高岭土10wt %、水10wt%。
该褐煤提锗尾渣烧结陶粒的制备步骤是：
（1）原料的预处理：将褐煤提锗尾渣和高岭土分别烘干至含水率为2wt%，然后分别破碎至粒径小于0.074mm，且粒度小于0.074mm的原料>80%；
（2）搅拌混合：将80kg褐煤提锗尾渣和10kg高岭土放入搅拌机中混合搅拌10min后加入10kg水，再次搅拌15min，混合均匀，得到混合料；
（3）成型：将混合料置于圆盘造球机中造球，得到陶粒生坯，陶粒生坯粒径为5mm~15mm间；
（4）预热：将陶粒生坯陈化6h后置于马弗炉中，在550 ℃下预热30min；
（5）烧结：将预热过的成品球继续在马弗炉中以8℃/min的升温速率升至1140℃并保温16min；
（6）冷却：烧结后物料自然冷却到室温，即得到以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒。
本实施例所制备的陶粒外形美观，有良好的抗压性，并且具有良好的后期强度，吸水率为6.02%，抗压强度为3.30MPa，其它标准均能达到GB/T 17431.1-1998要求。
实施例2：本以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒由以下原料制得，各原料及重量百分比为褐煤提锗尾渣55wt%、高岭土30wt %、水15wt%。
该褐煤提锗尾渣烧结陶粒的制备步骤是：
（1）原料的预处理：将褐煤提锗尾渣和高岭土分别烘干至含水率为1wt%，然后分别破碎至粒径小于0.074mm，且粒度小于0.074mm的原料>80%；
（2）搅拌混合：将55kg褐煤提锗尾渣和30kg高岭土放入搅拌机中混合搅拌15min后加入15kg水，再次搅拌10min，混合均匀，得到混合料；
（3）成型：将混合料置于圆盘造球机中造球，得到陶粒生坯，陶粒生坯粒径为5mm~15mm间；
（4）预热：将陶粒生坯陈化12h后置于马弗炉中，在350 ℃下预热50min；
（5）烧结：将预热过的成品球继续在马弗炉中以9℃/min的升温速率升至1160℃并保温10min；
（6）冷却：烧结后物料自然冷却到室温，即得到以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒
本实施例所制备的烧结陶粒外形美观，有良好的抗压强度，并且具有良好的后期强度，吸水率为6.08%，抗压强度为3.54MPa，其它标准均能达到达到GB/T 17431.1-1998要求。
实施例3：本以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒由以下原料制得，各原料及重量百分比为褐煤提锗尾渣70wt%、高岭土25wt %、水5wt%。
该褐煤提锗尾渣烧结陶粒的制备步骤是：
（1）原料的预处理：将褐煤提锗尾渣和高岭土分别烘干至含水率为1.5wt%，然后分别破碎至粒径小于0.074mm，且粒度小于0.074mm的原料>80%；
（2）搅拌混合：将70kg褐煤提锗尾渣和25kg高岭土放入搅拌机中混合搅拌12min后加入5kg水，再次搅拌13min，混合均匀，得到混合料；
（3）成型：将混合料置于圆盘造球机中造球，得到陶粒生坯，陶粒生坯粒径为5mm~15mm间；
（4）预热：将陶粒生坯陈化10h后置于马弗炉中，在450 ℃下预热40min；
（5）烧结：将预热过的成品球继续在马弗炉中以10℃/min的升温速率升至1180℃并保温8min；
（6）冷却：烧结后物料自然冷却到室温，即得到以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒
本实施例所制备的烧结陶粒外形美观，有良好的抗渗性及抗压性，并且具有良好的后期强度，吸水率为6.01%，抗压强度为3.60MPa，其它标准均能达到用该方法制备的陶粒其抗压性及吸水率都能达到GB/T 17431.1-1998要求。
实施例4：本以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒由以下原料制得，各原料及重量百分比为褐煤提锗尾渣65wt%、高岭土20wt %、水15wt%。
该褐煤提锗尾渣烧结陶粒的制备步骤是：
（1）原料的预处理：将褐煤提锗尾渣和高岭土分别烘干至含水率为2wt%，然后分别破碎至粒径小于0.074mm，且粒度小于0.074mm的原料>80%；
（2）搅拌混合：将65kg褐煤提锗尾渣和20kg高岭土放入搅拌机中混合搅拌13min后加入15kg水，再次搅拌10min，混合均匀，得到混合料；
（3）成型：将混合料置于圆盘造球机中造球，得到陶粒生坯，陶粒生坯粒径为5mm~15mm间；
（4）预热：将陶粒生坯陈化8h后置于马弗炉中，在400℃下预热35min；
（5）烧结：将预热过的成品球继续在马弗炉中以8℃/min的升温速率升至1150℃并保温11min；
（6）冷却：烧结后物料自然冷却到室温，即得到以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒
本实施例所制备的烧结陶粒外形美观，有良好的抗渗性及抗压性，并且具有良好的后期强度，吸水率为6.14%，抗压强度为3.40MPa，其它标准均能达到用该方法制备的陶粒其抗压性及吸水率都能达到GB/T 17431.1-1998要求。
Claims (3)
1.一种以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒，其特征在于：烧结陶粒由以下原料制得，各原料及重量百分比为褐煤提锗尾渣55wt%~80wt%、高岭土10%wt~30wt%、水5wt%~15wt%；
上述褐煤提锗尾渣是指将含锗褐煤筛分、制煤球后加入链条炉冶炼，对炉内产生的含锗烟尘采用旋风收烟器、布袋收尘器进行收集，然后采用8～9mol/L 盐酸溶液对含锗烟尘加温浸出，加热温度为80~90℃，浸出时间4h-8h，锗以四氯化锗的形式转移到浸出溶液中，将溶液过滤，滤渣洗涤后经碱石灰中和至中性即得到褐煤提锗尾渣；制得的褐煤提锗尾渣粒径大于3mm的尾渣>80%，其塑性指数为12%~14%。
2.权利要求1所述的以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）原料的预处理：将褐煤提锗尾渣和高岭土分别烘干至含水率小于或等于2wt%，然后分别破碎至粒度小于0.074mm的原料>80%；
（2）搅拌混合：将褐煤提锗尾渣和高岭土混合搅拌10~15min后加入水，再次搅拌10~15min，混合均匀，得到混合料；
（3）成型：将混合料置于圆盘造球机中造球，得到陶粒生坯；
（4）预热：将陶粒生坯陈化6h~12h后置于350℃~550℃下预热30min~50min；
（5）烧结：将预热过的成品球以8-10℃/min的升温速率升至1140℃~1180℃并保温8min~16min；
（6）冷却：烧结后物料自然冷却到室温，即得到以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒。
3.根据权利要求2所述以褐煤提锗尾渣为主要原料的烧结陶粒的制备方法，其特征在于：陶粒生坯粒径为5mm~15mm。
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