CN105110810A

CN105110810A - 高强度憎水性陶粒制备工艺

Info

Publication number: CN105110810A
Application number: CN201510549812.6A
Authority: CN
Inventors: 赵武营; 许松林; 李经三; 张建军
Original assignee: Henan Xiangsheng Ceramsite Co Ltd
Current assignee: Henan Xiangsheng Ceramsite Co Ltd
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2035-09-01
Also published as: CN105110810B

Abstract

本发明公开一种高强度憎水性陶粒制备工艺，包括原料制备，原料的干燥、粉碎、初级搅拌和次级搅拌，并增加辅料。制粒过程中通过先以粗粉成核再增加细分，以及延长滚粒时间。通过多次不同温度的烧制工艺提高产品性能。本发明达到废物利用目的，辅料MnO₂和TiO₂并分别用于粗料和细料不同比例，用于提高陶粒强度等性能。本发明还采用了憎水性工艺处理，显著降低陶粒的吸水率。在烧制过程中，分别采取多次不同程度的烧制工艺，提高烧结强度和性能。从而本发明提高陶粒的密度、强度和憎水性，球粒表面光滑，效果非常好。

Description

高强度憎水性陶粒制备工艺

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物资源回收再利用技术领域，具体涉及一种利用工业固体废料制备高强度憎水性陶粒的工艺。

背景技术

目前，现有陶粒的制备工艺中，主要是以粘土、页岩、粉煤灰、煤矿剥离物、黄土、污泥等为主要原料制成。由于开挖粘土、页岩、黄土、污泥等，会造成水土流失，环境污染，破坏生态平衡，因此，不适宜推广应用。另一方面，化工企业剩余的工业废料和矿渣，例如铝厂废渣或硫酸铝厂废渣，以及煤矸石和粉煤灰等，不能得到有效处理和资源回收利用。例如采用填埋或堆肥处理剩余矿渣，填埋或堆肥易产生严重的二次污染，危害生态环境，且堆肥需占用大量农田，甚至部分废料和矿渣中含有大量有机毒物。因此，如何更有效地处置化工废料和矿渣，如何将化工废料和矿渣变废为宝是迫切需要解决的问题。目前，化工企业的废料和矿渣在采用传统陶粒制备工艺后，生产的陶粒使用效果不理想，例如，现有使用粉煤灰或煤矿剥离物为基本原料制造的陶粒，陶粒密度和强度较差。主要表现为陶粒目的强度较差（抗压强度＜4MPa，而且吸水率较高，导致实用性不强。

发明内容

本发明针对现有陶粒制备工艺中原料成本高，容易破坏环境等问题，以及针对现有通过化工企业的废料和矿渣采用传统陶粒制备工艺是形成的陶粒目的和强度差的问题，提供一种可以提供陶粒高强度和憎水性的陶粒制备工艺。

为解决上述技术问题，实现本发明目的，采取如下技术方案：高强度憎水性陶粒制备工艺中，包括如下步骤：

（1）原料制备：按重量百分比含量选取如下成分进行干燥和破碎，矿渣60～70%，煤矸石10～30%，粉煤灰6～10%，粘土粉4～10%，破碎后进行初级搅拌后经过筛形成粒度为200～330目的粗粉和330～400目的细分；步骤（1）中的矿渣为铝厂废渣或者硫酸铝厂废渣。主要以Al₂O₃和SiO₂为主，其中Al₂O₃含量不低于15%，SiO₂含量为30-40%；步骤（1）中的组分配比范围适合目前铝厂废渣或者硫酸铝厂废渣做原料；

（2）次级搅拌：向粗粉中加入重量百分比含量为2～3%的MnO₂和4～5%的TiO₂，搅拌均匀；向细分中加入重量百分比含量为4～5%的MnO₂，搅拌均匀；

（3）制粒：向制粒机中输送粗粉，利用5%水量雾化，并添加0.1～0.4%水溶性粘结剂，搅拌均匀，继续搅拌粗粉成核；然后逐渐添加细分，并继续搅拌，直至粒度增大至20～40目初级半成品后停止加粉，继续搅拌1～3小时；然后，取出初级半成品后加入过水虑筛中，将过水虑筛连通初级半成品一起浸没于浸渍液池中保持1～2秒后取出，将浸渍后的初级半成品加入制粒机中继续搅拌，并持续添加细分，直至粒度增大至10～30目的次级半成品，然后停止加粉并持续搅拌3～5小时；

（4）取出次级半成品后经过筛网除杂；

（5）烧制：将次级半成品入窑后先以20～30℃/分钟加热至300～500℃，保持10～30分钟进行脱碳过程；再以10～20℃/分钟加热至1100～1200℃，保持5～10分钟进行烧胀过程，然后逐渐增温至1280～1300℃，保温90分钟以上进行保质过程；

（6）冷却出窑。

步骤（1）中按重量百分比含量的原料组成优选：矿渣63%，煤矸石25%，粉煤灰7%，粘土粉5%。

步骤（3）中的浸渍液的配置方法：先配制重量百分比为0.1％～O.5％的甲基硅醇钠溶液，然后加入重量百分比为l0％～30％的硅酸盐水泥，配制成浸渍液。

所述制粒机包括支架、成球盘、动力机构和传动机构，所述成球盘背侧铰接的动力轴通过轴承座横卧安装在支架上，并通过传动机构与动力机构连接；所述动力轴的一侧面固定有径向的支撑轴，在该径向的支撑轴末端安装有活动锥齿轮，在支架上安装有固定锥齿轮，所述活动锥齿轮与固定锥齿轮匹配啮合；在所述活动锥齿轮的端面上偏心位置设置有偏心连接体，该偏心连接体与成球盘背侧的偏心位置之间通过推拉杆铰接在一起。

在所述成球盘的背侧固定有一个背面支撑板，所述动力轴的一端通过中心轴铰接在背面支撑板的中部。

在所述背面支撑板的后侧还设置一个与其平行的辅助支撑板，在辅助支撑板与背面支撑板之间的上端和下端分别铰接有上连杆和下连杆。

推拉杆的前端铰接在背面支撑板上，或者铰接在辅助支撑板上。

推拉杆的前端为球形头，背面支撑板或辅助支撑板上设置有与球形头匹配安装的球形凹槽。

有益效果：本发明主要选用化工企业废料和矿渣作为原料，达到废物利用目的，防止废物造成二次污染。在废物利用制备陶粒工艺中，本发明采用了增加辅料MnO₂和TiO₂并分别用于粗料和细料不同比例，用于提高陶粒强度等性能。粗料有利于快速成核，节约成核时间，整体强度几乎不变，仅从成粒过程考虑至少提高一倍成粒效率，又适当延长了成粒的时间，提高成粒密度。本发明还采用了憎水性工艺处理，显著降低陶粒的吸水率。在烧制过程中，分别采取多次不同程度的烧制工艺，提高烧结强度和性能。从而本发明提高陶粒的密度、强度和憎水性，球粒表面光滑，效果非常好。

本发明中在制粒工艺中所采用的制粒机是将动力轴与成球盘铰接，从而便于成球盘前后摆动，前后摆动的动力来自于动力轴，利用动力轴上设置的活动锥齿轮与支架上设置的固定锥齿轮相配合，当动力轴旋转时可携带活动锥齿轮一起旋转，从而利用活动锥齿轮偏心位置安装的推拉杆驱动成球盘做前后摆动。使成球盘旋转的同时自动前后摇晃，使成球盘内的陶粒砂沿不同方向翻滚，提高陶粒砂成球质量和成球速度。本发明结构设计合理，使用效果好，非常利于推广实施。

附图说明

图1是本发明的结构示意图之一；

图2是本发明的结构示意图之二。

图中标号1为底座，2为支架，3为动力机构，4为传动机构，5为齿轮箱，6为轴承座，7为动力轴，8为固定锥齿轮，9为径向的支撑轴，10为活动锥齿轮，11为偏心连接体，12为推拉杆，13为背面支撑板，14为辅助支撑板，15为连杆，16为中心轴，17为转轴，18为成球盘。

具体实施方式

实施例1：高强度憎水性陶粒制备工艺中，包括如下步骤：

（1）原料制备：按重量百分比含量选取如下成分进行干燥和破碎，矿渣63%，煤矸石25%，粉煤灰7%，粘土粉5%，破碎后进行初级搅拌后经过320目筛形成粒度为小于320目的粗粉和大于320目的细分。矿渣为铝厂废渣或者硫酸铝厂废渣，主要以Al₂O₃和SiO₂为主，目前铝厂废渣或者硫酸铝厂废渣做原料均能满足以上组分配比范围。

（2）次级搅拌：向粗粉中加入重量百分比含量为2%的MnO₂和5%的TiO₂，搅拌均匀；向细分中加入重量百分比含量为4%的MnO₂，搅拌均匀。

（3）制粒：向制粒机中输送粗粉，利用5%水量雾化，并添加0.2%水溶性粘结剂，搅拌均匀，继续搅拌粗粉成核。

然后逐渐添加细分，并继续搅拌，直至粒度增大至20～40目初级半成品后停止加粉，继续搅拌1～3小时。

然后，取出初级半成品后加入过水虑筛中，将过水虑筛连通初级半成品一起浸没于浸渍液池中保持1～2秒后取出，将浸渍后的初级半成品加入制粒机中继续搅拌，并持续添加细分，直至粒度增大至10～30目的次级半成品，然后停止加粉并持续搅拌3～5小时。

（4）取出次级半成品后经过筛网除杂；

（5）烧制：将次级半成品入窑后先以20～30℃/分钟加热至300～500℃，保持10～30分钟进行脱碳过程；再以10～20℃/分钟加热至1100～1200℃，保持5～10分钟进行烧胀过程，然后逐渐增温至1280～1300℃，保温90分钟以上进行保质过程。

（6）冷却出窑。

实施例2：在实施例1工艺基础上，仅对步骤（1）中个成分做出修改，步骤（1）中按重量百分比含量的原料组成优选：矿渣64%，煤矸石23%，粉煤灰6%，粘土粉7%。

实施例3：在实施例1工艺基础上，采用如下制粒机结构。参见图1，在底座1上设置支架2，在支架2上固定有轴承座6和齿轮箱5，动力轴7横卧安装在轴承座6内，动力轴7的后端与齿轮箱5的输出轴传动连接，齿轮箱5的输入轴通过传动机构4与动力机构3传动连接。

动力轴7的前端与成球盘18连接。具体结构是：在成球盘18的背侧固定有一个背面支撑板13，动力轴7的一端通过中心轴16铰接在背面支撑板13的中部（相当于铰接在成球盘18背面的中心位置）。在所述背面支撑板13的后侧还设置一个与其平行的辅助支撑板14，在辅助支撑板14与背面支撑板13之间的上端和下端分别铰接有连杆15。所述背面支撑板13、辅助支撑板14和上、下连杆15组成平行四连杆结构。

以上结构，可以确保动力轴7旋转时驱动成球盘18也一起旋转。

同时，所述动力轴7的一侧面固定有径向的支撑轴9，在该径向的支撑轴9末端安装有活动锥齿轮10，在支架上安装有固定锥齿轮8，所述活动锥齿轮10与固定锥齿轮8匹配啮合。

在活动锥齿轮10的端面上偏心位置设置有偏心连接体11，在辅助支撑板14的偏心位置设置有球形凹槽，推拉杆12的一端铰接在偏心连接体11上，另一端为球形头，该球形头匹配安装在球形凹槽中。

实施例4：内容与实施例3基本相同，相同之处不重述，不同的是：对制粒机局部做出修改，参见图2，在背面支撑板13的后侧不设置辅助支撑板，从而可以将球形凹槽设置在背面支撑板13上的偏心位置，推拉杆12一端的球形头直接连嵌装在背面支撑板的球形凹槽内。

Claims

1.一种高强度憎水性陶粒制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）原料制备：按重量百分比含量选取如下成分组合进行干燥和破碎，矿渣60～70%，煤矸石10～30%，粉煤灰6～10%，粘土粉4～10%，破碎后进行初级搅拌后经过筛形成粒度为200～330目的粗粉和330～400目的细分；其中的矿渣为铝厂废渣或者硫酸铝厂废渣，Al₂O₃含量不低于15%，SiO₂含量为30-40%；

（4）取出次级半成品后经过筛网除杂；

（6）冷却出窑。

2.根据权利要求1所述的高强度憎水性陶粒制备工艺，其特征在于，步骤（1）中按重量百分比含量的原料组成：矿渣63%，煤矸石25%，粉煤灰7%，粘土粉5%。

3.根据权利要求1所述的高强度憎水性陶粒制备工艺，其特征在于，步骤（3）中的浸渍液的配置方法：先配制重量百分比为0.1％～O.5％的甲基硅醇钠溶液，然后加入重量百分比为l0％～30％的硅酸盐水泥，配制成浸渍液。

4.根据权利要求1所述的高强度憎水性陶粒制备工艺，其特征在于，所述制粒机包括支架、成球盘、动力机构和传动机构，所述成球盘背侧铰接的动力轴通过轴承座横卧安装在支架上，并通过传动机构与动力机构连接；所述动力轴的一侧面固定有径向的支撑轴，在该径向的支撑轴末端安装有活动锥齿轮，在支架上安装有固定锥齿轮，所述活动锥齿轮与固定锥齿轮匹配啮合；在所述活动锥齿轮的端面上偏心位置设置有偏心连接体，该偏心连接体与成球盘背侧的偏心位置之间通过推拉杆铰接在一起。

5.根据权利要求4所述的高强度憎水性陶粒制备工艺，其特征在于，在所述成球盘的背侧固定有一个背面支撑板，所述动力轴的一端通过中心轴铰接在背面支撑板的中部。

6.根据权利要求5所述的高强度憎水性陶粒制备工艺，其特征在于，在所述背面支撑板的后侧还设置一个与其平行的辅助支撑板，在辅助支撑板与背面支撑板之间的上端和下端分别铰接有上连杆和下连杆。

7.根据权利要求6所述的高强度憎水性陶粒制备工艺，其特征在于，推拉杆的前端铰接在背面支撑板上，或者铰接在辅助支撑板上。

8.根据权利要求4-7任一项所述的高强度憎水性陶粒制备工艺，其特征在于，推拉杆的前端为球形头，背面支撑板或辅助支撑板上设置有与球形头匹配安装的球形凹槽。