CN107324774A - 一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统 - Google Patents

一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，包括混料机、圆盘造球机、干燥装置、焙烧系统和冷却装置；其中，所述圆盘造球机与所述混料机相连，所述干燥装置与所述圆盘造球机相连，所述焙烧系统包括预热炉窑、一级加热炉窑、过渡带和二级加热炉窑，所述预热炉窑与所述干燥装置相连，所述一级加热炉窑与所述预热炉窑连接，所述过渡带与所述一级加热炉窑连接，所述二次加热炉窑与所述过渡带连接，所述冷却装置与所述二级加热炉窑相连。由此，该装置系统采用创新的焙烧制度，使球团在焙烧之前釉化，完全包覆球团，使球团内部产生的气体不易逸出，提高赤泥陶粒的烧胀率。

Description

一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统
技术领域
本发明属于赤泥综合利用领域，特别涉及一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统和工艺方法。
背景技术
赤泥是氧化铝工业的副产品，生产1吨氧化铝会产生1.1-1.5吨赤泥，随着近年来氧化铝工业的快速发展，我国2012年氧化铝产量为4214万吨，赤泥排放量约5000-6000万吨。赤泥是我国一种大宗的废弃物，尚无有效的处理方法，仍旧采用封存的方法处置，目前总的存放量已超过2亿吨。采用陆地封存的方法不仅会占用大量的土地，而且由于赤泥具有的强碱性，一旦尾矿坝发生溃坝事故，将对人身财产安全及生态环境造成巨大的危害。对赤泥的再利用是解决环境污染问题和实现其本身价值的根本途径，赤泥的主要成分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等，通过配合其他原料，可满足生产烧胀陶粒的要求。
目前，国内外已有以赤泥为原料生产陶粒的方法，将赤泥作为资源进行回收再利用。中国专利CN102336579A公布了一种公开了一种利用赤泥生产高性能陶粒的方法，具体操作过程为：按干基重量份取拜耳法赤泥40-70份、烧结法赤泥0-30份、粉煤灰5-20份、粘土类物料5-30份作为原料，将各原料与重量份为5-20份的水混合均匀后放入成球盘上进行成球处理得陶粒生料球，取直径在0.5mm-20mm的陶粒生料球放入回转窑或烧结机中进行烧结，其烧结温度为1050℃-1200℃、烧结时间为15min-60min，然后将烧结后的陶粒进行急冷处理后即可制得高性能陶粒产品。但是，该方法仍存在不足，由于主要原料采用两种赤泥配合粉煤灰和粘土，造球后焙烧获得烧胀陶粒，该方法陶粒表面未进行包覆，同时升温制度上无法保证陶粒表面率先釉化，容易导致内部产生的气体逸出，使陶粒存在无法烧胀的情况。因此，如何设计出一种提高陶粒烧胀率、节约能源的赤泥生产烧胀陶粒的装置系统，成为目前亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述难题，本发明一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，采用创新的焙烧制度，使球团在焙烧之前釉化，完全包覆球团，使球团内部产生的气体不易逸出，提高赤泥陶粒的烧胀率；该装置系统通过使用固体废弃物作为主要原料，利用赤泥中的Fe2O3资源，采用Fe2O3和碳反应作为发气剂，代替了传统以碳酸盐为发气剂，节约了资源，而且，碳在球团内不仅起Fe2O3的还原剂同样可以作为补充热源的燃料，通过采用内配燃料的方式，能够使能量利用充分，节约了能耗；焙烧完成后的风冷工艺可以降低陶粒之间的粘连率，提高了产品的成品率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，包括混料机、圆盘造球机、干燥装置、焙烧系统和冷却装置；其中，
所述混料机，用于将物料进行混料处理使其混合均匀；
所述圆盘造球机与所述混料机相连，用于将物料进行制球处理得到以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的湿球团；
所述干燥装置与所述圆盘造球机相连，用于将湿球团进行干燥处理得到干球团；
所述焙烧系统与所述干燥装置连接，其包括一级加热炉窑、过渡带和二级加热炉窑，所述一级加热炉窑将干球团进行加热处理使其表面包覆层熔化，所述过渡带与所述一级加热炉窑连接，将表面包覆层熔化后的干球团在过渡带迅速降温，熔化的表面包覆层釉化使釉面包覆整个陶粒球团，所述二次加热炉窑与所述过渡带连接，将釉化的陶粒在二次加热炉窑进行焙烧处理；
所述冷却装置与所述二级加热炉窑相连，用于将焙烧后的球团进行冷却处理。
发明人发现，本发明一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，采用创新的焙烧制度，使球团在焙烧之前釉化，完全包覆球团，使球团内部产生的气体不易逸出，提高赤泥陶粒的烧胀率；该装置系统通过使用固体废弃物作为主要原料，利用赤泥中的Fe2O3资源，采用Fe2O3和碳反应作为发气剂，代替了传统以碳酸盐为发气剂，节约了资源，而且，碳在球团内不仅起Fe2O3的还原剂同样可以作为补充热源的燃料，通过采用内配燃料的方式，能够使能量利用充分，节约了能耗；焙烧完成后的风冷工艺可以降低陶粒之间的粘连率，提高了产品的成品率。
根据本发明的具体实施例，所述焙烧系统还包括预热炉窑，所述预热炉窑分别与所述干燥装置和一级加热炉窑相连，将干球团进行预热处理；所述预热炉窑的升温速度小于20℃/min，升温至600-800℃，所述一级加热炉窑温度一直处于1300-1400℃之间。
根据本发明的具体实施例，所述冷却装置包括急冷装置和缓冷装置，其中，所述急冷装置与所述二次加热炉窑相连，用于将焙烧后的球团进行急冷处理使其表面快速凝固，所述缓冷装置与所述急冷装置相连，用于将急冷后的球团进行缓冷处理使其降至室温。
根据本发明的具体实施例，所述急冷装置为风冷装置。
根据本发明的具体实施例，还包括研磨装置，所述研磨装置与所述混料机的入口相连，用于将物料进行研磨处理。
根据本发明的具体实施例，还包括烘干装置和筛分装置；其中，所述烘干装置与所述研磨装置的入口相连，用于将物料进行烘干处理后排到研磨装置中；所述筛分装置分别与所述研磨装置的出口、所述混料机的入口相连，用于将研磨后的物料进行筛分处理，保证进行混料处理的物料颗粒满足要求。
根据本发明的具体实施例，其特征在于，所述筛分装置的筛子为0.074mm筛。
同时，本发明还提供了一种利用上述的提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统的生产方法，包括以下步骤：
(1)混料处理：称取赤泥、粉煤灰、煤矸石、粘土和兰碳粉作为陶粒基体材料，称取长石和/或石英作为包覆料，将基体材料加入到基体材料混料机中进行混料处理，将包覆料加入到包覆料混料机中进行混料处理；
(2)制球处理：首先，将混料完成后的陶粒基体材料加入圆盘造球机中进行制球处理，将陶粒基体材料制成陶粒湿球团的球体，然后，将混料完成后的包覆料加入圆盘造球机中进行湿球团包覆处理，将其制成陶粒湿球团的表面包覆层，得到以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的湿球团；
(3)干燥处理：将陶粒湿球团加入到干燥装置中，进行干燥处理，得到陶粒干球团；
(4)焙烧处理：将陶粒干球团加入到焙烧系统中，依次经过预热炉窑进行预热处理、一级加热炉窑进行加热处理使其表面包覆层熔化、过渡带进行迅速降温处理使包覆层釉化后的釉面包覆整个陶粒球团、二级加热炉窑进行焙烧处理，得到陶粒球团；
(5)冷却处理：陶粒球团焙烧完成后，直接进入冷却装置进行冷却处理。
根据本发明的具体实施例，步骤(1)中各个陶粒基体材料的含量为：赤泥40-60份，粉煤灰20-40份，煤矸石10-20份，粘土5-10份，兰碳粉1-5份；陶粒基体材料进行混料处理前还包括预处理步骤：各个原料依次进入烘干装置进行烘干处理、研磨装置进行研磨处理、筛分装置进行筛分处理，使得全部原料能够完全通过所述筛分装置的0.074mm筛后再进入混料机中进行混料处理；包覆料进行混料处理前进行预处理：各个原料依次进入烘干装置进行烘干处理、研磨装置进行研磨处理、筛分装置进行筛分处理，使得全部原料能够完全通过所述筛分装置的0.074mm筛后再进入混料机中进行混料处理。
根据本发明的具体实施例，步骤(2)中陶粒基体材料制成陶粒湿球团的球体的制备过程为：将混料完成后的陶瓷基体材料加入圆盘造球机中，用喷雾的方式加水，于圆盘造球机中制成1-3mm的母球，然后，同时喷雾加水和加混合的陶瓷基体材料，使母球长大，将其制成8-15mm的陶粒湿球团的球体；包覆料制成陶粒湿球团的表面包覆层的制备过程为：制成陶粒湿球团的球体后，喷雾加水同时加入混料后的包覆料，包覆料将陶粒基体材料制成的球体表面包覆起来，包覆层厚度为0.5-2mm，得到制成陶粒湿球团的表面包覆层；
步骤(3)中的干燥处理的条件为：烘干温度为105℃，烘干时间为24h；
步骤(4)中的预热炉窑的预热处理条件为：升温速度为20℃/min以下，升温至600-800℃，于600-800℃之间保温0.5-1h；一级加热炉窑进行加热处理的条件为：一级加热炉窑温度一直处于1300-1400℃之间，预热后的球团进入一级加热炉窑焙烧2-5分钟；二级加热炉窑进行焙烧处理的条件为：二级加热炉窑温度一直处于1100-1300℃之间，经一级加热炉窑焙烧后的陶粒球团进入二级加热炉窑焙烧5-30分钟；
步骤(5)中的冷却处理的条件为：包括急冷处理和缓冷处理，其中，陶粒球团焙烧完成后，直接进入急冷装置进行急冷处理，将陶粒降温至400℃以下；然后，急冷处理完成的陶粒，进入缓冷装置进行缓冷处理，降温至室温，收集包装。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，采用创新的焙烧制度，使球团在焙烧之前釉化，完全包覆球团，使球团内部产生的气体不易逸出，提高赤泥陶粒的烧胀率。
(2)本发明一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，通过使用固体废弃物作为主要原料，利用赤泥中的Fe2O3资源，采用Fe2O3和碳反应作为发气剂，代替了传统以碳酸盐为发气剂，节约了资源，而且，碳在球团内不仅起Fe2O3的还原剂同样可以作为补充热源的燃料，通过采用内配燃料的方式，能够使能量利用充分，节约了能耗。
(3)本发明一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，焙烧完成后的风冷工艺可以降低陶粒之间的粘连率，提高了产品的成品率。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明装置系统的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，包括混料机、圆盘造球机、干燥装置、焙烧系统和冷却装置；其中，所述混料机，用于将物料进行混料处理使其混合均匀；所述圆盘造球机与所述混料机相连，用于将物料进行制球处理得到以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的湿球团；所述干燥装置与所述圆盘造球机相连，用于将湿球团进行干燥处理得到干球团；所述焙烧系统与所述干燥装置连接，其包括一级加热炉窑、过渡带和二级加热炉窑，所述一级加热炉窑将干球团进行加热处理使其表面包覆层熔化，所述过渡带与所述一级加热炉窑连接，将表面包覆层熔化后的干球团在过渡带迅速降温，熔化的表面包覆层釉化使釉面包覆整个陶粒球团，所述二次加热炉窑与所述过渡带连接，将釉化的陶粒在二次加热炉窑进行焙烧处理；所述冷却装置与所述二级加热炉窑相连，用于将焙烧后的球团进行冷却处理。
发明人发现，本发明一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，采用创新的焙烧制度，使球团在焙烧之前釉化，完全包覆球团，使球团内部产生的气体不易逸出，提高赤泥陶粒的烧胀率；该装置系统通过使用固体废弃物作为主要原料，利用赤泥中的Fe2O3资源，采用Fe2O3和碳反应作为发气剂，代替了传统以碳酸盐为发气剂，节约了资源，而且，碳在球团内不仅起Fe2O3的还原剂同样可以作为补充热源的燃料，通过采用内配燃料的方式，能够使能量利用充分，节约了能耗；焙烧完成后的风冷工艺可以降低陶粒之间的粘连率，提高了产品的成品率。
本发明提供的一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，包括焙烧系统，用于将陶粒干球团进行焙烧处理。根据本发明的具体实施例，所述焙烧系统的入口与所述干燥装置的出口连接，用于将所述干燥装置排出的干球团输送到所述焙烧系统中进行焙烧处理；所述焙烧系统的出口与所述冷却装置的入口连接，用于将所述焙烧系统中进行焙烧处理后的球团排放到所述冷却装置中进行冷却处理，由此，该装置系统通过焙烧完成后的冷却工艺，可以降低陶粒之间的粘连率，提高了产品的成品率。
根据本发明的具体实施例，所述焙烧系统的构造不受具体限制，只要能够对球团进行釉化后焙烧即可。所述焙烧系统包括预热炉窑、一级加热炉窑、过渡带和二级加热炉窑，其中，所述预热炉窑与所述干燥装置相连，用于将干球团进行预热处理，所述一级加热炉窑与所述预热炉窑连接，用于将预热后的干球团进行加热处理使其表面包覆层熔化，所述过渡带与所述一级加热炉窑连接，用于将表面包覆层熔化后的干球团迅速降温进行釉化处理使釉面包覆整个陶粒球团，保证陶粒球团内部反应产生的气体不易逸出而提高其烧胀率，所述二次加热炉窑与所述过渡带连接，用于将釉化的陶粒进行焙烧处理。进一步的，所述预热炉窑的升温速度小于20℃/min，升温至600-800℃，所述一级加热炉窑温度一直处于1300-1400℃之间。
所述焙烧系统的具体工作过程如下：将陶粒干球团送入焙烧系统，首先，将干燥处理后的陶粒干球团输送到预热炉窑中进行预热处理，通过较缓慢的升温速度(20℃/min以下)对其进行升温，对陶粒干球团进行预热；然后，经过预热后的陶粒干球团进入一级加热炉窑中，所述一级加热炉窑温度一直处于1300-1400℃之间，使表面包覆料熔化后迅速进入过渡带降温而发生釉化，得到釉化的陶粒，其釉面包覆整个球团，使球团内部反应产生的气体不易逸出，从而提高陶粒的烧胀率；最后，由于过渡带连接二次加热炉窑，得到的釉化的陶粒进入二次加热炉窑内进行焙烧，陶粒球团在二次加热炉窑内焙烧一定时间。由此，该装置系统中的焙烧系统采用创新的焙烧制度，使球团在焙烧之前釉化，完全包覆球团，使球团内部产生的气体不易逸出，提高赤泥陶粒的烧胀率。
本发明提供的一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，包括冷却装置，所述冷却装置与所述二级加热炉窑相连，用于将焙烧后的球团进行冷却处理。根据本发明的具体实施例，所述冷却装置包括急冷装置和缓冷装置，所述急冷装置与所述二次加热炉窑相连，用于将焙烧后的球团进行急冷处理使其表面快速凝固，所述缓冷装置与所述急冷装置相连，用于将急冷后的球团进行缓冷处理使其降至室温。进一步的，所述急冷装置为风冷装置，采用风作为冷却介质对焙烧后的球团进行急冷处理，使其表面快速凝固，防止陶粒由于压力的作用而收缩。由此，该装置系统在物料完成焙烧后的风冷工艺可以降低陶粒之间的粘连率，提高了产品的成品率。
本发明提供的一种赤泥生产烧胀陶粒的装置系统，包括干燥装置和造球装置，用于将混合均匀的陶粒基体材料和表面包覆料粉进行制球和烘干处理，得到以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的干球团。根据本发明的具体实施例，所述造球装置的入口与所述混料机相连，用于将混合均匀的物料进行制球处理，得到以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的湿球团；所述造球装置的出口与所述干燥装置相连，用于将所述湿球团进行干燥处理得到干球团。进一步的，所述造球装置可以是圆盘造球机；当圆盘造球机开始工作时，首先，用喷雾的方式加水，以混合均匀的陶粒基体材料作为原料在圆盘造球机中制作母球，然后，同时喷雾加水和加混合均匀的陶粒基体材料，使母球长大，将其制成陶粒湿球团，得到以混合均匀的陶粒基体材料作为原料的陶粒湿球团的球体，最后，制成陶粒湿球团的球体后，喷雾加水同时加入包覆料粉，包覆料粉将陶粒湿球团包覆起来，得到一个以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的陶粒湿球团。根据本发明的具体实施例，所述干燥装置的入口与所述造球装置的出口相连，所述干燥装置的出口与所述焙烧装置的入口相连，用于将以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的陶粒湿球团进行干燥处理，得到干球团。进一步的，所述干燥装置的类型不受具体限制，只要能够将湿球团在低温条件下进行烘干处理即可，例如所述干燥装置可以为烘箱。
本发明提供了一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，包括进料系统，所述进料系统与所述圆盘造球机连接，用于将陶粒基体材料进行预处理后输送到圆盘造球机中。根据本发明的具体实施例，所述进料系统包括混料机，所述混料机的出口与所述圆盘造球机的入口，用于将陶粒基体材料或者包覆料进行混合处理。所述混料机的具体操作方法为：称取一定质量的陶粒基体材料或者包覆料作为原料，将各个陶粒基体材料或者包覆料按照一定的质量比进行添加配料，在所述混料机中混合均匀后排出。进一步的，所述各个陶粒基体材料为赤泥、粉煤灰、煤矸石和粘土；上述各个陶粒基体材料的质量比为：赤泥40-60份，粉煤灰20-40份，煤矸石10-20份，粘土5-10份，兰碳粉1-5份；所述包覆料为长石粉和石英粉中的至少一种。由此，使用固体废弃物为主要原料，利用赤泥中的Fe2O3资源，采用Fe2O3和碳反应作为发气剂，代替了传统以碳酸盐为发气剂，节约了资源，而且，碳在球团内不仅起Fe2O3的还原剂同样可以作为补充热源的燃料，采用内配燃料的方式，能够使能量利用充分，节约了能耗。
根据本发明的具体实施例，所述进料系统还包括烘干装置、研磨装置和筛分装置，用于对陶粒基体材料或者包覆料进行烘干后细磨处理，并且细磨至全部陶粒基体材料或者包覆料能够完全过筛。所述烘干装置与所述研磨装置的入口相连，用于将陶粒基体材料或者包覆料分别进行烘干处理后排到研磨装置中；所述研磨装置分别与所述烘干装置的出口和所述筛分装置的入口相连，用于将烘干后的陶粒基体材料或者包覆料分别输送到研磨装置中进行细磨，使得陶粒基体材料或者包覆料的颗粒更细小，有利于各个陶粒基体材料间或者包覆料分别进行均匀混合；所述筛分装置分别与所述研磨装置的出口、所述混料机的入口相连，用于将研磨后的陶粒基体材料或者包覆料分别进行筛分处理，保证进行混料处理的陶粒基体材料或者包覆料颗粒满足要求。进一步的，所述筛分装置的筛子为0.074mm筛，由此，实现了将原料经过烘干后细磨，细磨至全部陶粒基体材料或者包覆料能够完全通过0.074mm筛。
同时，本发明还提供了一种利用上述的提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统的生产方法，包括以下步骤：
(1)混料处理：称取赤泥、粉煤灰、煤矸石、粘土和兰碳粉作为陶粒基体材料，称取长石和/或石英作为包覆料，将基体材料加入到基体材料混料机中进行混料处理，将包覆料加入到包覆料混料机中进行混料处理。
根据本发明的具体实施例，所述进料系统还包括烘干装置、研磨装置、筛分装置和混料装置，用于对陶粒基体材料依次进行烘干、细磨、筛分和混合的层层预处理，得到混合均匀的物料。根据本发明的具体实施例，所述烘干装置与所述研磨装置的入口相连，用于将陶粒基体材料进行烘干处理后排到研磨装置中；所述研磨装置分别与所述烘干装置的出口和所述筛分装置的入口相连，用于将烘干后的陶粒基体材料输送到研磨装置中进行细磨，使得陶粒基体材料的颗粒更细小，有利于各个陶粒基体材料间进行均匀混合；所述筛分装置分别与所述研磨装置的出口、所述混料机的入口相连，用于将研磨后的陶粒基体材料进行筛分处理，保证进行混料处理的陶粒基体材料颗粒满足要求；所述混料机的出口与所述圆盘造球机的入口，用于将陶粒基体材料进行混合处理。进一步的，步骤(1)中的陶瓷基体材料为：赤泥、粉煤灰、煤矸石、粘土和兰碳粉；上述各个陶粒基体材料的含量为：赤泥40-60份，粉煤灰20-40份，煤矸石10-20份，粘土5-10份，兰碳粉1-5份；所述包覆料为长石粉和石英粉中的至少一种。由此，使用固体废弃物为主要原料，利用赤泥中的Fe2O3资源，采用Fe2O3和碳反应作为发气剂，代替了传统以碳酸盐为发气剂，节约了资源，而且，碳在球团内不仅起Fe2O3的还原剂同样可以作为补充热源的燃料，采用内配燃料的方式，能够使能量利用充分，节约了能耗。
陶粒基体材料进行混料处理前进行预处理的具体工作过程如下：各个原料依次进入烘干装置进行烘干处理、研磨装置进行研磨处理、筛分装置进行筛分处理，使得全部原料能够完全通过所述筛分装置的0.074mm筛后再进入混料机中进行混料处理；包覆料进行混料处理前进行预处理：各个原料依次进入烘干装置进行烘干处理、研磨装置进行研磨处理、筛分装置进行筛分处理，使得全部原料能够完全通过所述筛分装置的0.074mm筛后再进入混料机中进行混料处理。其中，包覆料为长石粉或者石英粉、或者长石粉和石英粉的混合物；由此，实现了将包覆料经过烘干后细磨，细磨至全部陶粒基体材料能够完全通过0.074mm筛。
(2)制球处理：首先，将混料完成后的陶粒基体材料加入圆盘造球机中进行制球处理，将陶粒基体材料制成陶粒湿球团的球体，然后，将混料完成后的包覆料加入圆盘造球机中进行湿球团包覆处理，将其制成陶粒湿球团的表面包覆层，得到以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的湿球团。根据本发明的具体实施例，所述造球装置的入口与所述混料机相连，用于将混合均匀的物料进行制球处理，得到以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的湿球团；所述造球装置的出口与所述干燥装置相连，用于将所述湿球团进行干燥处理得到干球团。进一步的，所述造球装置可以是圆盘造球机；当圆盘造球机开始工作时，首先，用喷雾的方式加水，以混合均匀的陶粒基体材料作为原料在圆盘造球机中制作母球，然后，同时喷雾加水和加混合均匀的陶粒基体材料，使母球长大，将其制成陶粒湿球团，得到以混合均匀的陶粒基体材料作为原料的陶粒湿球团的球体，最后，制成陶粒湿球团的球体后，喷雾加水同时加入包覆料粉，包覆料粉将陶粒湿球团包覆起来，得到一个以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的陶粒湿球团。进一步的，步骤(2)中陶粒基体材料制成陶粒湿球团的球体的制备过程为：将混料完成后的陶瓷基体材料加入圆盘造球机中，用喷雾的方式加水，于圆盘造球机中制成1-3mm的母球，然后，同时喷雾加水和加混合的陶瓷基体材料，使母球长大，将其制成8-15mm的陶粒湿球团的球体；包覆料制成陶粒湿球团的表面包覆层的制备过程为：制成陶粒湿球团的球体后，喷雾加水同时加入混料后的包覆料，包覆料将陶粒基体材料制成的球体表面包覆起来，包覆层厚度为0.5-2mm，得到制成陶粒湿球团的表面包覆层。
(3)干燥处理：将陶粒湿球团加入到干燥装置中，进行干燥处理，得到陶粒干球团。
根据本发明的具体实施例，所述干燥装置的入口与所述造球装置的出口相连，所述干燥装置的出口与所述焙烧装置的入口相连，用于将以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的陶粒湿球团进行干燥处理，得到干球团。进一步的，所述干燥装置的类型不受具体限制，只要能够将湿球团在低温条件下进行烘干处理即可，例如所述干燥装置可以为烘箱。所述步骤(3)中的干燥处理的条件为：烘干温度为105℃，烘干时间为24h。
(4)焙烧处理：将陶粒干球团加入到焙烧系统中，依次经过预热炉窑进行预热处理、一级加热炉窑进行加热处理使其表面包覆层熔化、过渡带进行迅速降温处理使包覆层釉化后的釉面包覆整个陶粒球团、二级加热炉窑进行焙烧处理，得到陶粒球团。
根据本发明的具体实施例，所述焙烧系统的入口与所述干燥装置的出口连接，用于将所述干燥装置排出的干球团输送到所述焙烧系统中进行焙烧处理；所述焙烧系统的出口与所述冷却装置的入口连接，用于将所述焙烧系统中进行焙烧处理后的球团排放到所述冷却装置中进行冷却处理，由此，该装置系统通过焙烧完成后的冷却工艺，可以降低陶粒之间的粘连率，提高了产品的成品率。
根据本发明的具体实施例，所述焙烧系统包括预热炉窑、一级加热炉窑、过渡带和二级加热炉窑，其中，所述预热炉窑与所述干燥装置相连，用于将干球团进行预热处理，所述一级加热炉窑与所述预热炉窑连接，用于将预热后的干球团进行加热处理使其表面包覆层熔化，所述过渡带与所述一级加热炉窑连接，用于将表面包覆层熔化后的干球团迅速降温进行釉化处理使釉面包覆整个陶粒球团，保证陶粒球团内部反应产生的气体不易逸出而提高其烧胀率，所述二次加热炉窑与所述过渡带连接，用于将釉化的陶粒进行焙烧处理。进一步的，步骤(4)中的预热炉窑的预热处理条件为：升温速度为20℃/min以下，升温至600-800℃，于600-800℃之间保温0.5-1h；一级加热炉窑进行加热处理的条件为：一级加热炉窑温度一直处于1300-1400℃之间，预热后的球团进入一级加热炉窑焙烧2-5分钟；二级加热炉窑进行焙烧处理的条件为：二级加热炉窑温度一直处于1100-1300℃之间，经一级加热炉窑焙烧后的陶粒球团进入二级加热炉窑焙烧5-30分钟；
所述焙烧系统的具体工作过程如下：将陶粒干球团送入焙烧系统，首先，将干燥处理后的陶粒干球团输送到预热炉窑中进行预热处理，通过较缓慢的升温速度(20℃/min以下)对其进行升温，对陶粒干球团进行预热；然后，经过预热后的陶粒干球团进入一级加热炉窑中，所述一级加热炉窑温度一直处于1300-1400℃之间，使表面包覆料熔化后迅速进入过渡带降温而发生釉化，得到釉化的陶粒，其釉面包覆整个球团，使球团内部反应产生的气体不易逸出，从而提高陶粒的烧胀率；最后，由于过渡带连接二次加热炉窑，得到的釉化的陶粒进入二次加热炉窑内进行焙烧，陶粒球团在二次加热炉窑内焙烧一定时间。由此，该装置系统中的焙烧系统采用创新的焙烧制度，使球团在焙烧之前釉化，完全包覆球团，使球团内部产生的气体不易逸出，提高赤泥陶粒的烧胀率。
(5)冷却处理：陶粒球团焙烧完成后，直接进入冷却装置进行冷却处理。
根据本发明的具体实施例，所述冷却装置包括急冷装置和缓冷装置，其中，所述急冷装置与所述二次加热炉窑相连，用于将焙烧后的球团进行急冷处理使其表面快速凝固，所述缓冷装置与所述急冷装置相连，用于将急冷后的球团进行缓冷处理使其降至室温。进一步的，所述急冷装置为风冷装置，采用风作为冷却介质对焙烧后的球团进行急冷处理，使其表面快速凝固，防止陶粒由于压力的作用而收缩。进一步的，步骤(5)中的冷却处理的条件为：包括急冷处理和缓冷处理，其中，陶粒球团焙烧完成后，直接进入急冷装置进行急冷处理，将陶粒降温至400℃以下；然后，急冷处理完成的陶粒，进入缓冷装置进行缓冷处理，降温至室温，收集包装。
发明人发现，本发明一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，采用创新的焙烧制度，使球团在焙烧之前釉化，完全包覆球团，使球团内部产生的气体不易逸出，提高赤泥陶粒的烧胀率；该装置系统通过使用固体废弃物作为主要原料，利用赤泥中的Fe2O3资源，采用Fe2O3和碳反应作为发气剂，代替了传统以碳酸盐为发气剂，节约了资源，而且，碳在球团内不仅起Fe2O3的还原剂同样可以作为补充热源的燃料，通过采用内配燃料的方式，能够使能量利用充分，节约了能耗；焙烧完成后的风冷工艺可以降低陶粒之间的粘连率，提高了产品的成品率。
实施例一
基体材料为将烧结法赤泥40份、粉煤灰粉30份、煤矸石15份、粘土10份，兰碳粉5份，分别烘干并球磨后，均通过200目方孔筛，包覆料为长石粉过200目方孔筛，基体材料于圆盘造球机中喷水制成8-12mm的陶粒湿球团，陶粒湿球团喷雾加水，加入包覆料粉使球团表面得到1-3mm的包覆层，将陶粒湿球团放入烘干箱中烘干，烘干温度105℃，烘干24h，干燥后的陶粒球团于预热炉中预热至800℃，预热后的球团送入1350℃的一级加热炉，表面釉化后送入链篦机中焙烧，焙烧制度为最高温度1200℃，焙烧30min。烧成后急冷至400℃以下。制成的陶粒满足国标GB/T 1743.1-2010标准的要求，可作为混凝土轻集料使用。
实施例二
基体材料为将拜耳法赤泥60份、粉煤灰粉20份、煤矸石10份、兰碳粉5份，粘土5份，分别烘干并球磨后，均通过200目方孔筛，包覆料为长石粉过200目方孔筛，基体材料于圆盘造球机中喷水制成10-15mm的陶粒湿球团，陶粒湿球团喷雾加水，加入包覆料粉使球团表面得到1-3mm的包覆层，将陶粒湿球团放入烘干箱中烘干，烘干温度105℃，烘干24h，干燥后的陶粒球团于预热炉中预热至800℃，预热后的球团送入1300℃的一级加热炉，表面釉化后送入辊道窑中焙烧，焙烧制度为最高温度1250℃，焙烧15min。烧成后急冷至400℃以下。制成的陶粒满足国标GB/T 1743.1-2010标准的要求，可作为混凝土轻集料使用。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，其特征在于，包括混料机、圆盘造球机、干燥装置、焙烧系统和冷却装置；其中，
所述混料机，用于将物料进行混料处理使其混合均匀；
所述圆盘造球机与所述混料机相连，用于将物料进行制球处理得到以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的湿球团；
所述干燥装置与所述圆盘造球机相连，用于将湿球团进行干燥处理得到干球团；
所述焙烧系统与所述干燥装置连接，其包括一级加热炉窑、过渡带和二级加热炉窑，所述一级加热炉窑将干球团进行加热处理使其表面包覆层熔化，所述过渡带与所述一级加热炉窑连接，将表面包覆层熔化后的干球团在过渡带迅速降温，熔化的表面包覆层釉化使釉面包覆整个陶粒球团，所述二次加热炉窑与所述过渡带连接，将釉化的陶粒在二次加热炉窑进行焙烧处理；
所述冷却装置与所述二级加热炉窑相连，用于将焙烧后的球团进行冷却处理。
2.如权利要求1所述的一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，其特征在于，所述焙烧系统还包括预热炉窑，所述预热炉窑分别与所述干燥装置和一级加热炉窑相连，将干球团进行预热处理；所述预热炉窑的升温速度小于20℃/min，升温至600-800℃，所述一级加热炉窑温度一直处于1300-1400℃之间。
3.如权利要求1所述的一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，其特征在于，所述冷却装置包括急冷装置和缓冷装置，其中，所述急冷装置与所述二次加热炉窑相连，用于将焙烧后的球团进行急冷处理使其表面快速凝固，所述缓冷装置与所述急冷装置相连，用于将急冷后的球团进行缓冷处理使其降至室温。
4.如权利要求3所述的一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，其特征在于，所述急冷装置为风冷装置。
5.如权利要求1所述的一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，其特征在于，还包括研磨装置，所述研磨装置与所述混料机的入口相连，用于将物料进行研磨处理。
6.如权利要求5所述的一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，其特征在于，还包括烘干装置和筛分装置；其中，所述烘干装置与所述研磨装置的入口相连，用于将物料进行烘干处理后排到研磨装置中；所述筛分装置分别与所述研磨装置的出口、所述混料机的入口相连，用于将研磨后的物料进行筛分处理，保证进行混料处理的物料颗粒满足要求。
7.如权利要求6所述的一种提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统，其特征在于，所述筛分装置的筛子为0.074mm筛。
8.一种利用如权利要求1-7中任一项所述的提高赤泥陶粒烧胀率的装置系统的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混料处理：称取赤泥、粉煤灰、煤矸石、粘土和兰碳粉作为陶粒基体材料，称取长石和/或石英作为包覆料，将基体材料加入到基体材料混料机中进行混料处理，将包覆料加入到包覆料混料机中进行混料处理；
(2)制球处理：首先，将混料完成后的陶粒基体材料加入圆盘造球机中进行制球处理，将陶粒基体材料制成陶粒湿球团的球体，然后，将混料完成后的包覆料加入圆盘造球机中进行湿球团包覆处理，将其制成陶粒湿球团的表面包覆层，得到以混合均匀的陶粒基体材料作为球体、以包覆料作为表面包覆层的湿球团；
(3)干燥处理：将陶粒湿球团加入到干燥装置中，进行干燥处理，得到陶粒干球团；
(4)焙烧处理：将陶粒干球团加入到焙烧系统中，依次经过预热炉窑进行预热处理、一级加热炉窑进行加热处理使其表面包覆层熔化、过渡带进行迅速降温处理使包覆层釉化后的釉面包覆整个陶粒球团、二级加热炉窑进行焙烧处理，得到陶粒球团；
(5)冷却处理：陶粒球团焙烧完成后，直接进入冷却装置进行冷却处理。
9.如权利要求8所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)中各个陶粒基体材料的含量为：赤泥40-60份，粉煤灰20-40份，煤矸石10-20份，粘土5-10份，兰碳粉1-5份；陶粒基体材料进行混料处理前还包括预处理步骤：各个原料依次进入烘干装置进行烘干处理、研磨装置进行研磨处理、筛分装置进行筛分处理，使得全部原料能够完全通过所述筛分装置的0.074mm筛后再进入混料机中进行混料处理；包覆料进行混料处理前进行预处理：各个原料依次进入烘干装置进行烘干处理、研磨装置进行研磨处理、筛分装置进行筛分处理，使得全部原料能够完全通过所述筛分装置的0.074mm筛后再进入混料机中进行混料处理。
10.如权利要求8所述的生产方法，其特征在于，
步骤(2)中陶粒基体材料制成陶粒湿球团的球体的制备过程为：将混料完成后的陶瓷基体材料加入圆盘造球机中，用喷雾的方式加水，于圆盘造球机中制成1-3mm的母球，然后，同时喷雾加水和加混合的陶瓷基体材料，使母球长大，将其制成8-15mm的陶粒湿球团的球体；包覆料制成陶粒湿球团的表面包覆层的制备过程为：制成陶粒湿球团的球体后，喷雾加水同时加入混料后的包覆料，包覆料将陶粒基体材料制成的球体表面包覆起来，包覆层厚度为0.5-2mm，得到制成陶粒湿球团的表面包覆层；
步骤(3)中的干燥处理的条件为：烘干温度为105℃，烘干时间为24h；
步骤(4)中的预热炉窑的预热处理条件为：升温速度为20℃/min以下，升温至600-800℃，于600-800℃之间保温0.5-1h；一级加热炉窑进行加热处理的条件为：一级加热炉窑温度一直处于1300-1400℃之间，预热后的球团进入一级加热炉窑焙烧2-5分钟；二级加热炉窑进行焙烧处理的条件为：二级加热炉窑温度一直处于1100-1300℃之间，经一级加热炉窑焙烧后的陶粒球团进入二级加热炉窑焙烧5-30分钟；
步骤(5)中的冷却处理的条件为：包括急冷处理和缓冷处理，其中，陶粒球团焙烧完成后，直接进入急冷装置进行急冷处理，将陶粒降温至400℃以下；然后，急冷处理完成的陶粒，进入缓冷装置进行缓冷处理，降温至室温，收集包装。
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