CN106396634B - 轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法 - Google Patents

轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于陶粒制作领域，具体涉及一种轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法。针对现有技术利用粉煤灰制备陶粒时成球率低、孔隙率低、强度低等问题，本发明提供一种轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法，在粉煤灰中添加造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂，控制原料粒度和水分，通过圆盘造粒机进行造粒。本发明通过造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂的合理搭配，使得制备的粉煤灰陶粒孔隙率高、成球率和陶粒强度大幅提高，具有显著的经济效益。

Description

轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法
技术领域
本发明属于陶粒制作领域，具体涉及一种轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法。
背景技术
粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气。若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。目前，粉煤灰的主要用途是作为混凝土掺合料，附加值较低。为了能充分利用粉煤灰开发高附加值的产品，可以将粉煤灰开发成粉煤灰陶粒。粉煤灰陶粒的主要原材料是粉煤灰(所占原材料总量80％左右)掺以比例适当的结合剂、助熔剂和外加剂，经过配料、混合、滚动成型和高温烧结而成的，可以作为轻骨料的一种材料。主要的性能优点表现为拥有较小的陶粒体积密度，较高的孔隙率，较为稳定的化学成分和形态，并且拥有较高的筒压强度，从而具有轻质，抗冻，耐腐蚀，抗震和良好的隔绝性(保温、隔热、隔音、隔潮)等多功能特点。陶粒这些优异的性能，被大面积运用于建筑材料、园艺、耐火保温材料、化工、石油等等诸多领域，应用范围非常宽广，而且有逐渐增大的趋势。陶粒在初期被运用时主要涉及建材领域的运用，但由于技术条件的逐渐成熟和关于陶粒方面更深入的研究，陶粒的运用不再局限于建筑行业，它的运用领域被不断扩大。陶粒材料在建材领域的大量应用，从原来的95％降落至75％，运用在另一些领域的比例增大到20％。在陶粒的不断开发的情况下，在其他领域的运用也会逐渐增多。
传统生产粉煤灰陶粒的方法主要采用粉煤灰与粘土原料，利用滚动成球，经过高温煅烧进行生产，传统方法生产的粉煤灰陶粒成球率偏低、强度和孔隙率偏低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术利用粉煤灰制备陶粒时成球率低、孔隙率低、强度低等问题。
本发明解决技术问题的技术方案为提供一种轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法，包括以下步骤：称取粉煤灰、造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂，球磨，加入圆盘造粒机进行造粒，煅烧，得到轻质高强粉煤灰陶粒。
其中，上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，所述粉煤灰、造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂的添加量分别为：按重量份数计，粉煤灰70～90份，造孔剂0.5～4份，助熔剂0.5～4份，结合剂5.5～17份，增强剂1～10份。
其中，上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，所述造孔剂和助熔剂为石灰石。
其中，上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，所述结合剂为铝酸盐水泥和粘土的混合物，铝酸盐水泥优选普通矾土水泥，添加量为0.5～2份，粘土优选页岩，添加量为5～15份。
其中，上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，所述的增强剂为废硅砖或矾土矿中的一种。
其中，上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，所述粉煤灰、造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂的水分含量≤6wt％。
其中，上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，所述粉煤灰、造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂的球磨后粒径为全部过250目筛。
其中，上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，所述圆盘造粒机造粒时采用喷雾的方式加入占原料总量5～10wt％的水。
其中，上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，所述煅烧温度为1000～1200℃。
其中，上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，所述粉煤灰陶粒的直径大小为5～15mm。
本发明还提供一种上述方法制备得到的轻质高强粉煤灰陶粒。
本发明的有益效果为：本发明通过在粉煤灰中加入石灰石作为造孔剂和助熔剂、矾土水泥和粘土作为结合剂、废硅砖或矾土矿作为增强剂，并将上述原料合适的进行配比，使得粉煤灰滚动成球的强度提高，成球率提高；本发明的成球率达到80％左右，同时制备得到的粉煤灰陶粒孔隙率高，吸水率达30-40％，为采用粉煤灰制备轻质高强的陶粒提供了一种新的方法，具有显著的经济效益。
具体实施方式
本发明提供了一种轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法，包括以下步骤：称取粉煤灰、造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂，球磨，加入圆盘造粒机进行造粒，煅烧，得到轻质高强粉煤灰陶粒。
其中，上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，所述粉煤灰、造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂的添加量分别为：按重量份数计，粉煤灰70～90份，造孔剂0.5～4份，助熔剂0.5～4份，结合剂5.5～17份，增强剂1～10份。
为了提高孔隙率，本发明加入了石灰石作为造孔剂和助熔剂，石灰石在高温下可分解产生CO2气体，起到发泡的作用，同时，其具有助熔作用，进一步提高了发泡效果。石灰石添加量越高，助熔和发泡效果越好，但成本提高，同时添加量过高时，粉煤灰陶粒易出现裂纹，因此，本发明的造孔剂和助熔剂的添加量分别为0.5～4重量份。
本发明在制备陶粒时还加入了结合剂，优选加入铝酸盐水泥和粘土的混合物，铝酸盐水泥优选普通矾土水泥，粘土优选页岩。添加矾土水泥可以增加陶粒的初始强度，提高陶粒的成球率，随着矾土水泥添加量的提高，水化后成球强度越高，成球率越高，但同时生产成本也相应提高，本发明配合添加粘土，在增加初始强度的基础上，增加了陶粒的烧结强度和成球率，矾土水泥添加量为0.5～2份，粘土添加量为5～15份。
同时，上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，加入废硅砖或矾土矿作为增强剂，增强剂的添加量提高，粉煤灰陶粒的烧后强度也越高，但增强剂不宜添加过多，否则会影响粉煤灰陶粒的发泡效果，本发明的增强剂适宜添加量为1～10份。
上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，粉煤灰等原料的水分含量过多，会造成球磨磨制过程中结块、粘结现象，不利于成球，因此，为了保证成球时成球率，所述粉煤灰、造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂的水分含量≤6wt％；对于水分含量超过6wt％的原料，在使用前先进行烘干处理。
上述轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法中，原料的成球性与原料粒度密切相关。磨制越细烧结性越好，可以提高陶粒的烧结强度，同时可以提高陶粒的成球率。本发明中原料的适宜粒度为：全部过250目筛。
磨细后的粉料采用圆盘机滚动成球，边转动成球边喷水，加入占原料总量5～10wt％的水，将水喷成均匀的雾状。可以得到需要的粒度大小，得到粉煤灰陶粒半成品，再经过高温煅烧，将煅烧温度控制在1000℃～1200℃，煅烧温度过低，粉煤灰陶粒欠烧，强度低，发泡效果差，煅烧温度过高，粉煤灰陶粒过烧，收缩增加，裂纹增多。
本发明在粉煤灰造粒时加入造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂，造孔剂在高温下分解产生CO2气体，起到发泡的作用，同时具有助熔效果，结合剂可以提高滚动成球后的成球强度，提高成球率，增强剂硅砖主要含SiO2，在高温下析晶，可以提高粉煤灰陶粒的烧后强度。通过上述原料的合理配比，本发明提高了粉煤灰陶粒的成球率、孔隙率和陶粒强度。
下面将结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明,但不将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例1～2 用本发明方法制备陶粒
将原料烘干至水分含量≤6wt％，按表1配方进行称量各种物料。磨制混合后的物料全部过250目筛，经过圆盘成球机滚动成球，在1100℃下煅烧，得到轻质高强粉煤灰陶粒产品。
表1粉煤灰陶粒生产配比
对比例3～6 采用其他方法制备陶粒
将原料烘干至水分含量≤6wt％，按表2配方进行称量各种物料。磨制混合后的物料全部过250目筛，经过圆盘成球机滚动成球，在1200℃下煅烧，得到轻质高强粉煤灰陶粒产品。
表2粉煤灰陶粒生产配比
对实施例1～2，对比例3～6所得的陶粒性能进行测定，得到了如下表3所示的结果。
成球率是指煅烧后成球陶粒的重量占原料总重量的百分比；吸水率是将煅烧后的陶粒放入水中浸泡30min，吸收水的重量与原陶粒重量的百分比。
表3不同方法制备的陶粒效果表
成球率(％) 吸水率(％)
实施例1 79 35
实施例2 80 38
对比例3 60 20
对比例4 79 22
对比例5 61 34
对比例6 79 34.5
由表3可以看出，本发明方法制备陶粒可显著提高陶粒的成球率、吸水率，这主要是加入了适宜比例的造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂才达到的效果，几种原料相互配合，缺一不可。本发明提供了一种提高陶粒成球率和强度的新方法，具有显著的经济效益。

Claims (6)

1.轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：称取粉煤灰、造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂，球磨，加入圆盘造粒机进行造粒，煅烧，得到轻质高强粉煤灰陶粒；所述粉煤灰、造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂的添加量分别为：按重量份数计，粉煤灰70～90份，造孔剂0.5～4份，助熔剂0.5～4份，结合剂5.5～17份，增强剂1～10份；所述造孔剂和助熔剂为石灰石；所述结合剂为铝酸盐水泥和粘土的混合物，铝酸盐水泥为普通矾土水泥，添加量为0.5～2份，粘土为页岩，添加量为5～15份；所述的增强剂为废硅砖或矾土矿中的一种；所述粉煤灰、造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂的水分含量≤6wt%。
2.根据权利要求1所述的轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于：所述粉煤灰、造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂的球磨后粒径为全部过250目筛。
3.根据权利要求1或2所述的轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于：所述圆盘造粒机造粒时采用喷雾的方式加入占原料总量5～10wt%的水。
4.根据权利要求1或2所述的轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于：所述煅烧温度为1000～1200℃。
5.根据权利要求3所述的轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于：所述煅烧温度为1000～1200℃。
6.权利要求1～5任一项所述的方法制备得到的轻质高强粉煤灰陶粒。
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