CN105294142A - 一种赤泥基烧结轻集料及其制备方法 - Google Patents

一种赤泥基烧结轻集料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种赤泥基烧结轻集料及其制备方法，属于工业固体废弃物综合利用与新型生态建筑材料技术领域，由下述重量份原料组成：赤泥40~80份、粉煤灰10~30份、煤矸石5~30份、硅灰0~20份、烷化剂10~20份、硝化剂5~30份、碳质造孔剂30~60份和粒化黏结剂10~30份；其中，赤泥以干基重量份计。本发明主体原料采用赤泥、粉煤灰、煤矸石、硅粉等工业固体废弃物，生态环保；烷化剂和硝化剂组成的复合性能调节剂配合适宜的焙烧工艺，能有效抑制赤泥的放射性和起到固碱效应；整体制备工艺简单，可利用现有装备进行生产，有效降低成本，且实现了赤泥的规模化消纳。

Description

一种赤泥基烧结轻集料及其制备方法
技术领域
本发明属于工业固体废弃物综合利用与新型生态建筑材料领域，具体涉及一种赤泥基烧结轻集料及其制备方法。
背景技术
赤泥堆存量大，利用率低。2005年我国赤泥的产生量为1000万吨，2010年为3000万吨，预计2015年产生量将达3500万吨，累积堆存量将达到3亿多吨。电解铝、氧化铝等相关产业的快速发展，导致赤泥堆积存量持续加大，造成地下水体、土壤污染、雾霾、放射性超标等严峻生态问题。遗憾的是，2010年赤泥的综合利用率仅为当年产生量的4%，“十二五”末即2015年的利用率目标是达到20%，实现目标的难度很大，急需突破赤泥绿色高效高值化利用、尤其是规模化利用的技术瓶颈。
目前，赤泥的综合利用研究主要是提取有价金属、用于环境修复材料、工程塑料填料及生产烧结砖等方面，但也面临着严峻的问题，如提取有价金属成本高、用于环境修复会造成二次污染、生产烧结砖出现泛碱现象等。轻质陶粒作为一种轻集料，具有保温隔热性能好、堆积密度低、吸音隔声、降噪、耐腐蚀、耐高温，可用于生产新型墙体材料，尤其适用于新型生态混凝土及其制品。当前，人造轻集料的主要原料为粘土、页岩、粉煤灰等。赤泥的主要成分为SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3等，与粘土、页岩、粉煤灰等具有相似的化学成分，具备生产生态型混凝土轻集料的矿物成分基础。赤泥具有碱含量高、放射性超标等特点，有效调控放射性及pH值，满足材料性能和生态化应用的要求，意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种赤泥基烧结轻集料及其制备方法。
基于上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种赤泥基烧结轻集料，由下述重量份原料组成：赤泥40~80份、粉煤灰10~30份、煤矸石5~30份、硅灰0~20份、烷化剂10~20份、硝化剂5~30份、碳质造孔剂30~60份和粒化黏结剂10~30份；其中，赤泥以干基重量份计。
进一步地，所述烷化剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠；所述硝化剂为硝酸钠或硝酸钾；所述碳质造孔剂为煤粉或石墨；所述粒化黏结剂为水和水玻璃的混合溶液，其质量比为（75~90）:（10~25），其中，水玻璃模数为2.0~3.2。
上述赤泥基烧结轻集料的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料处理：按干基重量份称取赤泥、粉煤灰、煤矸石和硅灰，混匀；
（2）制备复合性能调节剂：称取烷化剂、硝化剂和碳质造孔剂混匀，在50℃~80℃陈伏两天，得到复合性能调节剂；
（3）制备赤泥基生料球：将步骤（1）所得物、步骤（2）所得物与粒化黏结剂混匀，造粒，制备出粒径小于25mm的赤泥基生料球，干燥待用；
（4）焙烧：将步骤（3）中干燥后的赤泥基生料球在450~650℃预热10~15min，然后在1050~1150℃焙烧10~15min，然后冷却至室温即可。
本发明一种赤泥基烧结轻集料及其制备方法，主体原料采用赤泥、粉煤灰、煤矸石、硅灰等工业固体废弃物，生态环保；烷化剂、硝化剂和碳质造孔剂组成的复合性能调节剂配合适宜的焙烧工艺，能有效抑制赤泥的放射性和起到固碱效应；整体制备工艺简单，可利用现有装备进行生产，有效降低成本，且实现了赤泥的规模化消纳。利用本方法和工艺调控的赤泥基烧结轻集料，放射性辐照指数（IRa、Ir）均小于1.0，pH值6~9可调，强度、容重、吸水率等性能指标均达到国家标准或规范要求，非常适合于新型墙体材料、生态混凝土等绿色建筑材料的轻质粗、细集料，在生态建材领域具有广泛的实用价值和应用前景。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1：
一种赤泥基烧结轻集料，由下述原料组成：按干基重量份称取赤泥40份、粉煤灰30份、煤矸石20份、硅灰10份；十二烷基硫酸钠10份、硝酸钠30份、细度500目煤粉60份、粒化黏结剂20份，其中，粒化黏结剂为水和水玻璃的混合溶液，其质量比为75:25，其中，水玻璃模数为2.0~3.2。
上述赤泥基烧结轻集料的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料处理：按干基重量份称取赤泥、粉煤灰、煤矸石、硅灰，在混合机中混合均匀；
（2）制备复合性能调节剂：称取十二烷基硫酸钠、硝酸钠、细度500目煤粉，混匀，而后在50℃陈伏2天；
（3）制备赤泥基生料球：将步骤（1）所得物、步骤（2）所得物和粒化黏结剂混匀，放入圆盘造粒机，制备出粒径小于25mm的赤泥基生料球，105℃干燥8h待用；
（4）焙烧：将干燥处理后的赤泥基生料球转入烧结机在450℃预热10min，而后在1050℃焙烧10min，取出烧成的轻集料，用鼓风机鼓风冷却至室温即可。
根据国标GB/T17431.1-2010《轻集料及其试验方法》和GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》对赤泥基烧结轻集料的相关性能进行了检测。经检测，焙烧后赤泥基烧结轻集料的堆积密度为516kg/m3，陶粒密度等级为600级，筒压强度6.4MPa，吸水率13.8%，放射性中外照射指数Ira为0.82、内照射指数Ir为0.87，pH值7.1。
实施例2：
一种赤泥基烧结轻集料，由下述原料组成：按干基重量份称取赤泥60份、粉煤灰20份、煤矸石15份、硅灰5份；十二烷基硫酸钠20份、硝酸钾20份、细度500目煤粉55份、粒化黏结剂10份，其中，粒化黏结剂为水和水玻璃的混合溶液，其质量比为85:15，其中，水玻璃模数为2.0~3.2。
上述赤泥基烧结轻集料的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料处理：按干基重量份称取赤泥、粉煤灰、煤矸石、硅灰，在混合机中混合均匀；
（2）制备复合性能调节剂：称取十二烷基硫酸钠、硝酸钾、细度500目煤粉，混匀，而后在65℃陈伏2天；
（3）制备赤泥基生料球：将步骤（1）所得物、步骤（2）所得物和粒化黏结剂混匀，放入圆盘造粒机，制备出粒径小于25mm的赤泥基生料球，100℃干燥16h待用；
（4）焙烧：将干燥处理后的赤泥基生料球转入烧结机在550℃预热10min，然后在1110℃焙烧12min，而后取出烧成的轻集料，用鼓风机鼓风冷却至室温即可。
根据国标GB/T17431.1-2010《轻集料及其试验方法》和GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》对赤泥基烧结轻集料的相关性能进行了检测。经检测，焙烧后赤泥基烧结轻集料的堆积密度为543kg/m3，陶粒密度等级为600级，筒压强度8.4MPa，吸水率11.8%，放射性中外照射指数Ira为0.84、内照射指数Ir为0.91，pH值8.5。
实施例3：
一种赤泥基烧结轻集料，由下述原料组成：按干基重量份称取赤泥80份、粉煤灰10份、煤矸石5份、硅灰5份；十二烷基硫酸钠20份、硝酸钠5份、细度500目煤粉30份、粒化黏结剂30份，其中，粒化黏结剂为水和水玻璃的混合溶液，其质量比为90:10，其中，水玻璃模数为2.0~3.2。
上述赤泥基烧结轻集料的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料处理：按干基重量份称取赤泥、粉煤灰、煤矸石、硅灰，在混合机中混合均匀；
（2）制备复合性能调节剂：称取十二烷基磺酸钠、硝酸钠、细度500目煤粉，混匀，而后在80℃陈伏2天；
（3）制备赤泥基生料球：将步骤（1）所得物、步骤（2）所得物和粒化黏结剂混匀，放入圆盘造粒机，制备出粒径小于25mm的赤泥基生料球，110℃干燥24h待用；
（4）焙烧：将干燥处理后的赤泥基生料球转入烧结机在650℃预热15min，然后在1150℃焙烧15min，而后取出烧成的轻集料，用鼓风机鼓风冷却至室温即可。
根据国标GB/T17431.1-2010《轻集料及其试验方法》和GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》对赤泥基烧结轻集料的相关性能进行了检测。经检测，焙烧后赤泥基烧结轻集料的堆积密度为712kg/m3，陶粒密度等级为800级，筒压强度9.2MPa，吸水率10.4%，放射性中外照射指数Ira为0.91、内照射指数Ir为0.96，pH值6.3。

Claims (3)

1.一种赤泥基烧结轻集料，其特征在于，由下述重量份原料组成：赤泥40~80份、粉煤灰10~30份、煤矸石5~30份、硅灰0~20份、烷化剂10~20份、硝化剂5~30份、碳质造孔剂30~60份和粒化黏结剂10~30份；其中，赤泥以干基重量份计。
2.根据权利要求1所述的赤泥基烧结轻集料，其特征在于，所述烷化剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠；所述硝化剂为硝酸钠或硝酸钾；所述碳质造孔剂为煤粉或石墨；所述粒化黏结剂为水和水玻璃的混合溶液，其质量比为（75~90）:（10~25），其中，水玻璃模数为2.0~3.2。
3.权利要求1所述的赤泥基烧结轻集料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）原料处理：按干基重量份称取赤泥、粉煤灰、煤矸石和硅灰，混匀；
（2）复合性能调节剂的制备：称取烷化剂、硝化剂和碳质造孔剂混匀，在50℃~80℃陈伏两天，得到复合性能调节剂；
（3）赤泥基生料球的制备：将步骤（1）所得物、步骤（2）所得物与粒化黏结剂混匀，造粒，制备出粒径小于25mm的赤泥基生料球，干燥待用；
（4）焙烧：将步骤（3）中干燥后的赤泥基生料球在450~650℃预热10~15min，然后在1050~1150℃焙烧10~15min，然后冷却至室温即可。
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