CN105130491B - 一种高吸附性陶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高吸附性陶粒及其制备方法，属于建筑材料技术领域。为了解决现有的陶粒吸附性差的问题，提供一种高吸附性陶粒及其制备方法，该陶粒包括以下成分的重量份：页岩：70～80；粉煤灰：10～20；铁矿石：5～8；焦粉：3～5；且方法包括上述按照各成分的重量份称取原料，粉碎、混合和陈化后，进行造粒，制得相应的料球；再将粒球进行烧制处理，然后，烧制处理结束后进行冷却处理，制得高吸附性陶粒。本发明的陶粒具有很强的吸咐性能，且使陶粒的孔隙率能够达到76％～90％；同时，本工艺具有操作简单和生产成本低的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种高吸附性陶粒及其制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
陶粒是建筑材料中常用的原料，由于其不仅具有质轻、强度高等优势，能够被大量用于墙体砖、砌块等原材料；又由于其还具有耐高温、耐酸碱性和吸附性能，能够用于污水的日常处理、过滤和净化等原料，具有广阔的应用前景。但是，现有的陶粒大多是考虑到其在建筑材料上的应用，主要还是体现陶粒的强度、容重和表观密度等性能。而对于陶粒的孔隙率一般仅能达到20％～45％左右，最高也有达到60％左右，但其是为了实现吸声的效果。如本公司申请的中国专利申请(公开号：CN102633491A)公开了一种高效吸声陶粒，所述陶粒主要由以下成份重量份的原料制成：淤泥：60％～80％；页岩：5％～20％；粉煤灰：5％～20％；外加剂：1.0％～10％。其仅仅是通过加入外加剂铁矿石来改善陶粒的孔隙率，同时结合加入的淤泥和粉煤灰来保证陶粒的吸水率从而来实现较好的吸声效果。
另一方面，现有的用于处理城镇和工业给水的材料主要采用滤料来实现，如中国专利申请(CN02136614.4A)公开了一种用于水处理的高强陶质颗粒滤料及其制造方法，该滤料包括基体和外加剂，所述基体采用高岭土、麦饭石、膨润石、页岩或粉煤灰中的任意一种材料或几种混合，所述外加剂采用铁矿石、木屑、重油、糖醛渣或聚乙烯二醇中的任意一种材料或几种组成。然而，滤料主要是为了解决现有的滤料颗粒密度大、强度低和烧制能耗高的问题，并没有提出如何实现提高滤料在吸附性能方面的效果。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提出一种高吸附性陶粒及其制备方法，解决的问题是实现陶粒具有孔隙率高且吸附性强的效果。
本发明的目的之一是通过以下技术方案得以实现的，一种高吸附性陶粒，该陶粒包括以下成分的重量份：
页岩：70～80；粉煤灰：10～20；铁矿石：5～8；焦粉：3～5。
本发明的高吸附性陶粒通过以页岩为主体原料，是形成高性能吸附陶粒硅酸盐骨架主要成分，优选，所述页岩中的二氧化硅含量为50％～65％；三氧化铝的含量为10％～13％；并通过加入粉煤灰为辅材，能够与页岩之间形成较好的协同作用，优选，所述粉煤灰中三氧化铝的含量为10％～15％；且含碳量不大于5％。但由于普通的以页岩为主体原料的陶粒大多仅考虑陶粒的强度性能，而并不能很好的实现高吸附性的效果，因此，本发明通过加入铁矿石和焦粉能够使陶粒在制备过种中协助产生气体，从而使产生的气体膨胀并形成细微的气孔，使制得的陶粒表面及内部形成微细纵横交错联通孔隙，提高比表面积，确保实现具有很强的吸咐性能。
在上述的高吸附性陶粒中，作为优选，所述焦粉的烧失量≥38％。通过使焦粉的烧失量不少于38％(即烧失量≥38％)，目的是为了使陶粒在烧制过程中能够产生气体膨胀并形成细微气孔，从而使形成高孔隙率的效果，孔隙率远远高于普通的陶粒的孔隙率，本发明通过采用烧失量不少于38％(即烧失量≥38％)的焦粉，能够使陶粒的孔隙率达到76％～90％，进一步提高了陶粒的比表面积，实现具有高吸附性的效果。作为进一步的优选，所述陶粒的孔隙率能够达到85％～90％。
在上述的高吸附性陶粒中，作为优选，所述铁矿石的含铁量＞35％。通过控制铁矿石中铁的含量，其作用是为了降低陶粒在烧制时的熔点温度；同时，还能够更进下的与焦粉共同作用协助产生气体膨胀的效果。作为进一步优选，所述铁矿石选自磁铁矿粉、赤铁矿粉、褐铁矿粉和硫化铁矿粉中的一种或几种。
本发明的目的之二是通过以下技术方案得以实现的，一种高吸附性陶粒的制备方法，该陶粒包括以下成分的重量份：
页岩：70～80；粉煤灰：10～20；铁矿石：5～8；焦粉：3～5；
该方法包括以下步骤：
A、按照各成分的重量份称取原料，粉碎、混合和陈化后，进行造粒，制得相应的料球；
B、将粒球进行烧制处理，然后，烧制处理结束后进行冷却处理，制得高吸附性陶粒。
本发明的高吸附性陶粒的制备方法，通过先将各原料粉碎混合在一起制成料球，然后再进行烧制处理，由于焦粉的烧失量不小于38％，从而能够使烧制过程中因焦粉的烧失产生气体使陶粒膨胀并形成细微的气孔，且使制得的陶粒表面及内部形成微细纵横交错联通孔隙，提高比表面积，确保实现具有较强的吸咐性能；同时，本发明的方法工艺过程简单，采用普通的设备即可，有利于工业化产生和降低生产成本。
在上述的高吸附性陶粒的制备方法中，作为优选，步骤B中所述烧制处理具体为：
将步骤A得到的料球在200℃以下的条件下处理20min～30min；再升温至200℃～500℃的条件下处理10min～15min；再升温至500℃～1150℃的条件下处理10min～20min；最后升温至1150℃～1200℃的条件下处理5min～10min。能够控制烧制过程的温度和时间，能够保证料球(生料球)脱水时不产生开裂或产生裂缝，确保料球的完整性和不被破碎；同时，也能够使烘干的料球预热充分，升温热稳定性好，为后续的高温反应生成气体做准备；还能够保证充分预热的料球快速升温进入高温段进行焙烧，确保物相转变充分，并能在适宜的温度和粘度加剧反应生成气体，实现良好的膨胀和孔隙结构，提高陶粒的吸附性能；同时，也能够保证陶粒的强度性能指标。作为进一步的优选，步骤B中所述烧制处理具体为：
将步骤A得到的料球在150℃～200℃以下的条件下处理20min～30min；再升温至300℃～400℃的条件下处理10min～15min；再升温至600℃～1000℃的条件下处理10min～20min；最后升温至1150℃～1200℃的条件下处理5min～10min。
在上述的高吸附性陶粒的制备方法中，作为优选，步骤B中所述冷却处理具体为：
烧制处理结束后先冷却至1000℃～600℃处理3～5min；再降温至600℃～200℃处理5～10min；最后降温至200℃～50℃处理10～20min。通过采用上述的冷却处理目的是为了保证使陶粒表面及内部形成微细纵横交错联通孔隙，能够提高比表面积，确保具有较强的吸咐性能；同时，也能够保证陶粒的强度性能指标。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.本发明的高吸附性陶粒，通过加入铁矿石和焦粉能够使陶粒在制备过种中协助产生气体，从而使产生的气体膨胀并形成细微的气孔，使制得的陶粒表面及内部形成微细纵横交错联通孔隙，提高比表面积，确保实现具有很强的吸咐性能。
2.本发明的高吸附性陶粒的制备方法，具有工艺操作简单，生产成本低的效果；同时，通过对烧制处理和冷却处理的温度控制，能够进一步的保证使陶粒表面及内部形成微细纵横交错联通孔隙，能够提高比表面积，确保具有较强的吸咐性能，使陶粒的孔隙率能够达到76％～90％。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本实施例高吸附性陶粒包括以下成分的重量份：
页岩：70；
粉煤灰：20；
铁矿石：5；
焦粉：3；
本实施例高吸附性陶粒的制备方法如下：
按照上述各成分的重量份配比称取原料，进行粉碎磨粉，最好使磨粉细度：＞0.075mm筛余≤15％，＞0.3mm筛余≤1％，然后，进行混合，使充分混合后，进行陈化处理，再进行造粒，制得相应的料球，使料球的粒径为3mm～8mm,粒型系数不大于1.25；然后，将粒球放入回转窑中进行烧制处理，即先将料球在200℃以下的条件下处理20min～30min；再升温至200℃～500℃的条件下处理10min～15min；再升温至500℃～1150℃的条件下处理10min～20min；最后升温至1150℃～1200℃的条件下处理5min～10min；烧制处理结束后，进行冷却处理，即先冷却至1000℃～600℃处理3～5min；再降温至600℃～200℃处理5～10min；最后降温至200℃～50℃处理10～20min，冷却处理结束后，制得高吸附性陶粒。经检测，得到的高吸附性陶粒完整性好，没有出现破裂现象。
实施例2
本实施例高吸附性陶粒包括以下成分的重量份：
页岩：80；
粉煤灰：10；
铁矿石：8；
焦粉：5；
本实施例高吸附性陶粒的制备方法如下：
按照上述各成分的重量份配比称取原料，进行粉碎磨粉，最好使磨粉细度：＞0.075mm筛余≤15％，＞0.3mm筛余≤1％，然后，进行混合，使充分混合后，进行陈化处理，再进行造粒，制得相应的料球，使料球的粒径为3mm～8mm,粒型系数不大于1.25；然后，将粒球放入回转窑中进行烧制处理，即先将料球在150℃～200℃以下的条件下处理25min；再升温至300℃～400℃的条件下处理15min；再升温至600℃～1000℃的条件下处理15min；最后升温至1150℃～1200℃的条件下处理10min；烧制处理结束后，进行冷却处理，即先冷却至1000℃～600℃处理3min；再降温至600℃～200℃处理10min；最后降温至200℃～50℃处理15min，冷却处理结束后，制得高吸附性陶粒。经检测，得到的高吸附性陶粒完整性好，没有出现破裂现象。
实施例3
本实施例高吸附性陶粒包括以下成分的重量份：
页岩：75；
粉煤灰：15；
铁矿石：7；
焦粉：4，所述焦粉的烧失量不小于38％；
本实施例高吸附性陶粒的制备方法如下：
按照上述各成分的重量份配比称取原料，进行粉碎磨粉，最好使磨粉细度：＞0.075mm筛余≤15％，＞0.3mm筛余≤1％，然后，进行混合，使充分混合后，进行陈化处理，再进行造粒，制得相应的料球，使料球的粒径为3mm～8mm,粒型系数不大于1.25；然后，将粒球放入回转窑中进行烧制处理，即先将料球在180℃以下的条件下处理20min；再升温至350℃的条件下处理12min；再升温至800℃的条件下处理10min；最后升温至1180℃的条件下处理5min；烧制处理结束后，进行冷却处理，即先冷却至900℃处理3min；再降温至500℃处理10min；最后降温至100℃处理10min，冷却处理结束后，制得高吸附性陶粒。经检测，得到的高吸附性陶粒完整性好，没有出现破裂现象。
实施例4
本实施例高吸附性陶粒包括以下成分的重量份：
页岩：78；
粉煤灰：14；
铁矿石：6，所述铁矿石为磁铁矿粉；
焦粉：3；且所述焦粉的烧失量为42％；
本实施例高吸附性陶粒的制备方法如下：
按照上述各成分的重量份配比称取原料，进行粉碎磨粉，最好使磨粉细度：＞0.075mm筛余≤15％，＞0.3mm筛余≤1％，然后，进行混合，使充分混合后，进行陈化处理，再进行造粒，制得相应的料球，使料球的粒径为3mm～8mm,粒型系数不大于1.25；然后，将粒球放入回转窑中进行烧制处理，即先将料球在180℃～190℃的条件下处理25min；然后再升温至300℃～400℃的条件下处理10min；然后再升温至800℃～1150℃的条件下处理15min；最后升温至1160℃～1800℃的条件下处理10min；烧制处理结束后，进行冷却处理，即先冷却至900℃～700℃处理5min；再降温至500℃～300℃处理10min；最后降温至100℃～80℃处理15min，冷却处理结束后，制得高吸附性陶粒。经检测，得到的高吸附性陶粒完整性好，没有出现破裂现象。
实施例5
本实施例高吸附性陶粒包括以下成分的重量份：
页岩：72；
粉煤灰：12；
铁矿石：8，所述铁矿石为褐铁矿粉；
焦粉：5；且所述焦粉的烧失量为55％；
本实施例高吸附性陶粒的制备方法如下：
按照上述各成分的重量份配比称取原料，进行粉碎磨粉，最好使磨粉细度：＞0.075mm筛余≤15％，＞0.3mm筛余≤1％，然后，进行混合，使充分混合后，进行陈化处理，再进行造粒，制得相应的料球，使料球的粒径为3mm～8mm,粒型系数不大于1.25；然后，将粒球放入回转窑中进行烧制处理，即先将料球在150℃～180℃的条件下处理30min；然后再升温至250℃～350℃的条件下处理15min；然后再升温至600℃～1000℃的条件下处理10min；最后升温至1150℃～1200℃的条件下处理8min；烧制处理结束后，进行冷却处理，即先冷却至1000℃～600℃处理5min；再降温至600℃～200℃处理10min；最后降温至100℃～50℃处理15min，冷却处理结束后，制得高吸附性陶粒。经检测，得到的高吸附性陶粒完整性好，没有出现破裂现象。
实施例6
本实施例高吸附性陶粒包括以下成分的重量份：
页岩：77，所述页岩中二氧化硅含量为50％～65％；三氧化铝的含量为10％～13％；
粉煤灰：14，所述粉煤灰中三氧化铝的含量为10％～15％；且含碳量不大于5％；
铁矿石：6，所述铁矿石为赤铁矿粉；
焦粉：4；且所述焦粉的烧失量为50％；
本实施例高吸附性陶粒的制备方法同实施例5一致，这里不再赘述。
将得到的高吸附性陶粒进行检测，高吸附性陶粒完整性好，没有出现破裂现象。
比较例1
本比较例的陶粒包括以下成分的重量份：
页岩：70；
粉煤灰：20；
铁矿石：5；
本比较例的陶粒的制备方法同实施例1中的方法一致，这里不再赘述。
比较例2
本比较例的陶粒包括以下成分的重量份：
页岩：80；
粉煤灰：10；
铁矿石：8；
焦粉：5；
本比较例的陶粒的制备方法如下：
按照上述各成分的重量份配比称取原料，进行粉碎磨粉，最好使磨粉细度：＞0.075mm筛余≤15％，＞0.3mm筛余≤1％，然后，进行混合，使充分混合后，进行陈化处理，再进行造粒，制得相应的料球，使料球的粒径为3mm～8mm,粒型系数不大于1.25；然后，将粒球放入回转窑中进行烧制处理，即先将料球在150℃～200℃以下的条件下处理25min；再直接升温至1150℃～1200℃的条件下处理30min；烧制处理结束后，进行冷却处理，即直接降温至200℃～50℃处理30min，冷却处理结束后，制得相对应的陶粒。经检测，陶粒的完整性相对较差，且有出现破裂现象。
随机选取上述实施例得到的陶粒和比较例得到的陶粒进行相应的性能测试，具体的测试结果如下表1和表2所示。
表1：
表2：
从上述表1和表2中的测试结果可以看出，本发明的高吸附性陶粒具有较高的孔隙率和开孔率，从而实现具有较高的比表面积，实现高吸附性的效果，而从比较例1和比较例2的测试结果可以看出普通的陶粒或采用普通的方法制得的陶粒的性能远不如采用本发明的高吸附性陶粒。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (3)
1.一种高吸附性陶粒的制备方法，其特征在于，该陶粒包括以下成分的重量份：
页岩：70～80；粉煤灰：10～20；铁矿石：5～8；焦粉：3～5；所述焦粉的烧失量≥38％；所述铁矿石的含铁量＞35％，且所述铁矿石选自磁铁矿粉、赤铁矿粉、褐铁矿粉和硫化铁矿粉中的一种或几种；所述陶粒的孔隙率为70％～90％；
该方法包括以下步骤：
A、按照各成分的重量份称取原料，粉碎、混合和陈化后，进行造粒，制得相应的料球；
B、将粒球进行烧制处理，然后，烧制处理结束后进行冷却处理，制得高吸附性陶粒；所述烧制处理具体为：将得到的料球在200℃以下的条件下处理20min～30min；再升温至200℃～500℃的条件下处理10min～15min；再升温至500℃～1150℃的条件下处理10min～20min；最后升温至1150℃～1200℃的条件下处理5min～10min。
2.根据权利要求1所述高吸附性陶粒的制备方法，其特征在于，步骤B中所述冷却处理具体为：
烧制处理结束后先冷却至1000℃～600℃处理3～5min；再降温至600℃～200℃处理5～10min；最后降温至200℃～50℃处理10～20min。
3.根据权利要求1所述高吸附性陶粒的制备方法，其特征在于，所述焦粉的烧失量为42％～55％。
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