CN105669163A - 一种镍渣粉烧制的轻质高强陶粒及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镍渣粉烧制的轻质高强陶粒及其制备工艺，包括高岭土尾矿55～65重量份、镍渣粉20～30重量份、铝厂污泥5～25重量份以及活性炭，且活性炭的质量为高岭土尾矿、镍渣粉和铝厂污泥总质量的10％～20％；所述轻质高强陶粒的制备工艺，包括：将高岭土尾矿、镍渣粉和粉煤灰混合，进行粉磨，过0.16mm筛；掺入高岭土尾矿、镍渣粉和粉煤灰混合料总质量10％～20％的活性炭，混合均匀，加水搅拌并成型成预设尺寸的陶粒生料；将陶粒生料置于高温炉中，设定温度为1000℃～1100℃，保温时间10～20min，即完成烧结。本发明不仅能烧制出具有轻质高强特性的陶粒，而且能够较大幅度的降低烧成温度，达到利废、节能和环保的目的。

Description

一种镍渣粉烧制的轻质高强陶粒及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种建筑材料，特别指一种镍渣粉烧制的轻质高强陶粒及其制备工艺。
背景技术
陶粒是一种人造轻质粗集料，通常是在一定温度(一般是高温)下处理，使原料发生化学反应释放气体，产生气孔和膨胀，冷却后形成轻质多孔、有一定强度的球形或椭圆形硅酸盐球体。陶粒的内部结构特征呈细密蜂窝状微孔。陶粒具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等。特别由于陶粒密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀，抗冻，抗震和良好的隔绝性等多功能特点。利用陶粒这些优异的性能，可以将它广泛应用于建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门，应用领域越来越广，还在继续扩大。
镍渣粉、高岭土尾矿和铝厂污泥是我国目前排放量较大的三种废弃物，长期以来，这些废弃物的再利用率低下，且工艺复杂、成本高昂、应用面窄，大量固体废弃物仍然长期堆放，不仅占用大量土地，对大气环境和地下水资源造成了极其恶劣的影响。目前国内外对高岭土尾矿、镍渣粉和高岭土尾矿废弃物的利用已进行相关研究，但未见利用镍渣粉、高岭土尾矿和铝厂污泥烧制轻质高强陶粒的研究报道。
现有的陶粒多以粘土、淤泥、煤矸石、粉煤灰或页岩等单一原料为主要原料烧制陶粒，这些陶粒有的强调轻质，但强度极低，通常低于2.0MPa；有的陶粒产品强度极高(强度10MPa以上)，但堆积密度偏大(1000g/cm3以上)；有些陶粒产品掺入化学纯物质，利废率不高，导致成本高昂；有些陶粒产品烧结温度偏高，通常1200℃以上。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种镍渣粉烧制的轻质高强陶粒。
本发明是这样实现的：一种镍渣粉烧制的轻质高强陶粒，包括高岭土尾矿55～65重量份、镍渣粉20～30重量份、铝厂污泥5～25重量份以及活性炭，且活性炭的质量为高岭土尾矿、镍渣粉和铝厂污泥总质量的10％～20％。
进一步地，所述镍渣粉中，SiO2的含量为35％～50％，Al2O3的含量在5％以下，助熔和发气成分为10％；
所述高岭土尾矿中，SiO2含量为65％～80％，Al2O3含量为10％～20％，助熔和发气成分为3％～5％；
所述铝厂污泥中，Al2O3含量60％～80％，SiO2含量低于3％。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种所述的轻质高强陶粒的制备工艺。
本发明是这样实现的：一种所述的轻质高强陶粒的制备工艺，包括以下步骤：
(1)混合料的制备：将高岭土尾矿、镍渣粉和粉煤灰混合，进行粉磨，过0.16mm筛；
(2)掺入高岭土尾矿、镍渣粉和粉煤灰混合料总质量10％～20％的活性炭，混合均匀，加水搅拌并成型成预设尺寸的陶粒生料；
(3)将陶粒生料置于高温炉中，设定温度为1000℃～1100℃，保温时间10～20min，即完成烧结。
本发明的优点在于：本发明使用废弃物为主要原料，利废率达到80％以上，不仅能烧制出具有轻质高强特性的陶粒，而且能够较大幅度的降低烧成温度，达到利废、节能和环保的目的，具有显著的社会和经济效益。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中实施例1的轻质高强陶粒的XRD图。
图2是本发明中实施例2的轻质高强陶粒的XRD图。
图3是本发明中实施例1的轻质高强陶粒的SEM图。
图4是本发明中实施例2的轻质高强陶粒的SEM图。
具体实施方式
一种镍渣粉烧制的轻质高强陶粒，包括高岭土尾矿55～65重量份、镍渣粉20～30重量份、铝厂污泥5～25重量份以及活性炭，且活性炭的质量为高岭土尾矿、镍渣粉和铝厂污泥总质量的10％～20％。
所述镍渣粉中，SiO2的含量为35％～50％，Al2O3的含量在5％以下，助熔和发气成分为10％；
所述高岭土尾矿中，SiO2含量为65％～80％，Al2O3含量为10％～20％，助熔和发气成分为3％～5％；
所述铝厂污泥中，Al2O3含量60％～80％，SiO2含量低于3％，烧失量较高约20％。
所述轻质高强陶粒的制备工艺，包括以下步骤：
(1)混合料的制备：将高岭土尾矿、镍渣粉和粉煤灰混合，进行粉磨，过0.16mm筛；
(2)掺入高岭土尾矿、镍渣粉和粉煤灰混合料总质量10％～20％的活性炭，混合均匀，加水搅拌并成型成预设尺寸的陶粒生料；
(3)将陶粒生料置于高温炉中，设定温度为1000℃～1100℃，保温时间10～20min，即完成烧结。
实施例1
质量比镍渣粉：高岭土尾矿：铝厂污泥＝65:20:15，外掺活性炭，其质量为镍渣粉、高岭土尾矿和铝厂污泥总质量的10％，烧成温度1050℃，保温时间15min，烧成陶粒筒压强度为8.7MPa，吸水率1.4％，堆积密度为682kg/m3。
实施例2
质量比镍渣粉：高岭土尾矿：铝厂污泥＝65:25:10，外掺活性炭为镍渣粉、高岭土尾矿和铝厂污泥总质量的10％，烧成温度1050℃，保温时间20min，烧成陶粒筒压强度为8.1MPa，吸水率2.3％，堆积密度为758kg/m3。
实施例3
质量比镍渣粉：高岭土尾矿：铝厂污泥＝55:30:15，外掺活性炭为镍渣粉、高岭土尾矿和铝厂污泥总质量的14％，烧成温度1050℃，保温时间20min，烧成陶粒筒压强度为8.2MPa，吸水率1.5％，堆积密度为708kg/m3。
实施例4
质量比镍渣粉：高岭土尾矿：铝厂污泥＝55:20:25，外掺活性炭为镍渣粉、高岭土尾矿和铝厂污泥总质量的17％，烧成温度1050℃，保温时间10min，烧成陶粒筒压强度为8.0MPa，吸水率1.2％，堆积密度为703kg/m3。
实施例5
质量比镍渣粉：高岭土尾矿：铝厂污泥＝65:30:5，外掺活性炭为镍渣粉、高岭土尾矿和铝厂污泥总质量的20％，烧成温度1100℃，保温时间10min，烧成陶粒筒压强度为8.0MPa，吸水率1.1％，堆积密度为700kg/m3。
将上述实施例1、2制得的产品作XRD和SEM表征，结果如图1-4所示。
本发明的轻质高强陶粒烧成后形成以莫来石和石英质玻璃相为主的成分，莫来石分子式为3Al2O3·2SiO2，其存在有利于提高陶粒强度，高岭土尾矿和镍渣粉的化学成分皆以SiO2为主，其中高岭土尾矿的SiO2含量偏高，但发气和助熔成分相对较少，镍渣粉中SiO2相对较少，但发气和助熔成分较高，有利于降低烧成温度，铝厂污泥主要以Al2O3为主，有利于跟高岭土尾矿和镍渣粉中的SiO2形成具有强度支撑作用的莫来石，这些废弃物经过一定比例优化，不仅能烧成轻质高强的陶粒，而且能够较大幅度的降低烧成温度，达到利废、节能和环保的目的，具有显著的社会和经济效益。
本发明针对现有陶粒存在的缺陷，使用废弃物为主要原料，利废率达到80％以上，同时通过配方优化，能够在低温下(1050℃左右)烧制出具有轻质高强特性的陶粒(强度8MPa以上，堆积密度600～800g/cm3之间)。

Claims (3)

1.一种镍渣粉烧制的轻质高强陶粒，其特征在于：包括高岭土尾矿55～65重量份、镍渣粉20～30重量份、铝厂污泥5～25重量份以及活性炭，且活性炭的质量为高岭土尾矿、镍渣粉和铝厂污泥总质量的10％～20％。
2.如权利要求1所述的一种镍渣粉烧制的轻质高强陶粒，其特征在于：
所述镍渣粉中，SiO2的含量为35％～50％，Al2O3的含量在5％以下，助熔和发气成分为10％；
所述高岭土尾矿中，SiO2含量为65％～80％，Al2O3含量为10％～20％，助熔和发气成分为3％～5％；
所述铝厂污泥中，Al2O3含量60％～80％，SiO2含量低于3％。
3.一种如权利要求1所述的轻质高强陶粒的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)混合料的制备：将高岭土尾矿、镍渣粉和粉煤灰混合，进行粉磨，过0.16mm筛；
(2)掺入高岭土尾矿、镍渣粉和粉煤灰混合料总质量10％～20％的活性炭，混合均匀，加水搅拌并成型成预设尺寸的陶粒生料；
(3)将陶粒生料置于高温炉中，设定温度为1000℃～1100℃，保温时间10～20min，即完成烧结。
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