CN108440015B - 一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒及其制备方法，复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒按质量的百分比主要由如下原料制备得到：玻璃钢废弃物为36～42％、粉煤灰为32～40％、碱渣为0～8％、沙土为18～24％，其中加水量按水固比(以所有固体质量为基准)0.2～0.3加入。其制备方法为按照原料配比准确称量玻璃钢废弃物、粉煤灰、碱渣、沙土和水并均匀混合，形成均匀的基础配合料；通过人工的方法造粒成型获得陶粒生料球，对陶粒生料球进行烧成得到复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒。以玻璃钢废弃物作为主要的发气成分制备轻质高强陶粒，并将其应用于轻质混凝土墙材和轻质混凝土管材等领域，不仅实现对玻璃钢废弃物资源的二次利用，而且能减少环境污染，具有显著的经济和环境效益。

Description

一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于玻璃钢工业固体废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒及其制备方法。
背景技术
目前，我国的玻璃钢制品年总产量已达25万吨，由于玻璃钢制品的使用寿命一般为20～25年，导致玻璃钢废弃物量占玻璃钢制品总产量的40％。玻璃钢制品具有优异的耐腐蚀和耐化学侵蚀的性能，因此在自然条件下很难被降解，会对环境造成严重污染，因此玻璃钢废弃物的处理刻不容缓。
传统处理玻璃钢废弃物的方法可以分为掩埋、焚烧、化学处理和材料回收。掩埋的方法占地面积过大，对土地污染严重；焚烧可以利用一部分的热能，但是效率较低，同时会产生了大量有毒的气体，造成二次污染；化学处理是用化学方法将基体材料分解，使热固性树脂与玻璃纤维分离，回收制成可利用的油、瓦斯等，但是该方法的成本较高，难以大规模推广；材料回收是指利用物理的方法，如切割、粉碎、研磨等方法将玻璃钢废弃物制成粉末，然后再对粉末进行二次利用。
陶粒是一种应用范围较广，具有多重功能性的轻质材料，多以页岩、污泥、钢渣、尾矿砂以及相应添加剂为原料经过配比后煅烧制成，已成为一种新型绿色建筑材料。
目前，陶粒的发气成分多为氧化铁类、碳酸盐类、硫化物类、碳类等外加剂，但是尚未出现采用玻璃钢废弃物作为发气剂制备建筑陶粒，这是一个新的研究方向。采用玻璃钢废弃物制备建筑陶粒既可以处理难以解决的玻璃钢废弃物，又可以制备出目前轻质混凝土墙材和轻质混凝土管材需求量很大的建筑陶粒，一举两得。这实现了玻璃钢废弃物的二次利用，具有保护环境，促进经济发展的综合效益。
发明内容
针对现有技术存在玻璃钢废弃物综合利用能力不足等技术问题，本发明提供一种利用玻璃钢废弃物制备陶粒的方法，利用现有陶粒焙烧窑设备，经过工艺改进后实现对难降解玻璃钢废弃物的资源化可行性。
本发明提供了一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒的制备方法，包括下述步骤：
(1)将玻璃钢废弃物、粉煤灰、碱渣、沙土和水混合，成球造粒得到混合球料；
(2)将所述步骤(1)得到的混合球料放置于烘干设备中于一定温度下干燥，即得建筑陶粒生料球；
(3)将所述步骤(2)得到的建筑陶粒生料球进行烧结，得到陶粒成品。
优选的，所述步骤(1)中粉煤灰、碱渣、玻璃钢废弃物、沙土的质量百分比分别为32～40％，0～8％，36～42％，18～24％；水固比(以所有固体质量为基准)为0.2～0.3。
优选的，所述步骤(1)中混合球料粒径控制在5～20mm。
优选的，所述步骤(1)中玻璃钢废弃物含有60％热固性树脂和40％玻璃纤维；粉煤灰中含有8.76％的Fe2O3、25.31％的Al2O3、3.61％的CaO、1.17％的MgO、50.11％的SiO2、其他为杂质和烧失量；碱渣中含有0.44％的Fe2O3、4.14％的Al2O3、34.93％的CaO、6.00％的MgO、10.89％的SiO2、其他为杂质和烧失量(百分比均以质量分数计)。粉煤灰和碱渣的粒度为200目以上，玻璃钢废弃物粒度为100目以上，沙土粒度为100目以上。
优选的，所述步骤(2)中烘干温度为105～110℃，烘干时间为3～4h。
优选的，所述步骤(3)中烧结制度为：第一阶段从室温升至400～450℃，升温速率为5～10℃/min；第二阶段从400～450℃升至800～900℃，升温速度为3～8℃/min；第三阶段从800～900℃升至烧结温度，升温速度为5～10℃/min；烧结温度为1150～1250℃，保温时间为5～50min。
本发明主要靠粉煤灰提供Al2O3成分，SiO2成分则主要由沙土来提供。玻璃钢废弃物主要组成为热固性树脂和玻璃纤维，其中热固性树脂含有大量碳元素，是主要产气成分；而玻璃纤维在陶粒烧成过程中提供SiO2成分。加入碱渣的目的是降低烧成温度，增加液相粘度。在尽可能多利用固体废弃物的条件下，通过调整原料配比进而优化陶粒性能。
本发明提供的制备方法操作简单、煅烧温度较低、成孔均匀，适宜大规模工业推广。
具体实施方式
通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。但下述的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。而且本发明通过下面实施例，本领域技术人员是能够完全实现本发明权利要求记载的所有内容的。
本发明中无特殊说明，百分比均以质量百分比计。
实施例1
一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒的制备方法，包括下述步骤：
(1)按照成分配比精确称量35％的粉煤灰、5％的碱渣、38％玻璃钢废弃物和22％的沙土，水固比为0.2。精确称量的粉煤灰、碱渣、玻璃钢废弃物和沙土放入混料机混合均匀，得到复合固废轻质高强陶粒基础混合料；
(2)对复合固废轻质高强陶粒基础混合料进行造粒处理，制成直径为5～20mm的球状颗粒，即得到陶粒生坯；
(3)将得到的复合固废轻质高强陶粒生坯置于105℃烘干设备中烘干；
(4)对所述步骤(3)得到的复合固废轻质高强陶粒生坯进行烧成处理，烧成制度为：第一阶段加热从室温升至450℃，升温速率为5℃/min；第二阶段加热从450℃升至900℃，升温速率为4℃/min；第三阶段加热从900℃升至终结温度1200℃，升温速率为6℃/min，保温时间为10min。自然冷却至室温，得到复合固废轻质高强陶粒。
所述步骤得到的陶粒筒压强度为4.99MPa，容积密度为751.9kg/m3。
实施例2
一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒的制备方法，包括下述步骤：
(1)按照成分配比精确称量35％的粉煤灰、5％的碱渣、38％玻璃钢废弃物和22％的沙土，水固比为0.22。精确称量的粉煤灰、碱渣、玻璃钢废弃物和沙土放入混料机混合均匀，得到复合固废轻质高强陶粒基础混合料；
(2)对复合固废轻质高强陶粒基础混合料进行造粒处理，制成直径为5～20mm的球状颗粒，即得到陶粒生坯；
(3)将得到的复合固废轻质高强陶粒生坯置于105℃烘干设备中烘干；
(4)对所述步骤(3)得到的复合固废轻质高强陶粒生坯进行烧成处理，烧成制度为：第一阶段加热从室温升至450℃，升温速率为5℃/min；第二阶段加热从450℃升至900℃，升温速率为4℃/min；第三阶段加热从900℃升至终结温度1250℃，升温速率为6℃/min，保温时间为20min。自然冷却至室温，得到复合固废轻质高强陶粒。
所述步骤得到的陶粒筒压强度为4.37MPa，容积密度为656.6kg/m3。
实施例3
一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒的制备方法，包括下述步骤：
(1)按照成分配比精确称量33％的粉煤灰、7％的碱渣、38％玻璃钢废弃物和22％的沙土，水固比为0.22。精确称量的粉煤灰、碱渣、玻璃钢废弃物和沙土放入混料机混合均匀，得到复合固废轻质高强陶粒基础混合料；
(2)对复合固废轻质高强陶粒基础混合料进行造粒处理，制成直径为5～20mm的球状颗粒，即得到陶粒生坯；
(3)将得到的复合固废轻质高强陶粒生坯置于105℃烘干设备中烘干；
(4)对所述步骤(3)得到的复合固废轻质高强陶粒生坯进行烧成处理，烧成制度为：第一阶段加热从室温升至450℃，升温速率为5℃/min；第二阶段加热从450℃升至900℃，升温速率为4℃/min；第三阶段加热从900℃升至终结温度1200℃，升温速率为6℃/min，保温时间为20min。自然冷却至室温，得到复合固废轻质高强陶粒。
所述步骤得到的陶粒筒压强度为4.09MPa，容积密度为606.5kg/m3。
实施例4
一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒的制备方法，包括下述步骤：
(1)按照成分配比精确称量35％的粉煤灰、5％的碱渣、42％玻璃钢废弃物和18％的沙土水固比为0.30。精确称量的粉煤灰、碱渣、玻璃钢废弃物和沙土放入混料机混合均匀，得到复合固废轻质高强陶粒基础混合料；
(2)对复合固废轻质高强陶粒基础混合料进行造粒处理，制成直径为5～20mm的球状颗粒，即得到陶粒生坯；
(3)将得到的复合固废轻质高强陶粒生坯置于105℃烘干设备中烘干；
(4)对所述步骤(3)得到的复合固废轻质高强陶粒生坯进行烧成处理，烧成制度为：第一阶段加热从室温升至450℃，升温速率为5℃/min；第二阶段加热从450℃升至900℃，升温速率为4℃/min；第三阶段加热从900℃升至终结温度1200℃，升温速率为6℃/min，保温时间为20min。自然冷却至室温，得到复合固废轻质高强陶粒。
所述步骤得到的陶粒筒压强度为3.47MPa，容积密度为555.3kg/m3。
实施例5
一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒的制备方法，包括下述步骤：
(1)按照成分配比精确称量35％的粉煤灰、5％的碱渣、40％玻璃钢废弃物和20％的沙土，水固比为0.25。精确称量的粉煤灰、碱渣、玻璃钢废弃物和沙土放入混料机混合均匀，得到复合固废轻质高强陶粒基础混合料；
(2)对复合固废轻质高强陶粒基础混合料进行造粒处理，制成直径为5～20mm的球状颗粒，即得到陶粒生坯；
(3)将得到的复合固废轻质高强陶粒生坯置于105℃烘干设备中烘干；
(4)对所述步骤(3)得到的复合固废轻质高强陶粒生坯进行烧成处理，烧成制度为：第一阶段加热从室温升至450℃，升温速率为5℃/min；第二阶段加热从450℃升至900℃，升温速率为4℃/min；第三阶段加热从900℃升至终结温度1200℃，升温速率为6℃/min，保温时间为20min。自然冷却至室温，得到复合固废轻质高强陶粒。
所述步骤得到的陶粒筒压强度为4.13MPa，容积密度为717.2kg/m3。
实施例6
一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒的制备方法，包括下述步骤：
(1)按照成分配比精确称量35％的粉煤灰、5％的碱渣、38％玻璃钢废弃物和22％的沙土，水固比为0.30。精确称量的粉煤灰、碱渣、玻璃钢废弃物和沙土放入混料机混合均匀，得到复合固废轻质高强陶粒基础混合料；
(2)对复合固废轻质高强陶粒基础混合料进行造粒处理，制成直径为5～20mm的球状颗粒，即得到陶粒生坯；
(3)将得到的复合固废轻质高强陶粒生坯置于105℃烘干设备中烘干；
(4)对所述步骤(3)得到的复合固废轻质高强陶粒生坯进行烧成处理，烧成制度为：第一阶段加热从室温升至450℃，升温速率为5℃/min；第二阶段加热从450℃升至900℃，升温速率为4℃/min；第三阶段加热从900℃升至终结温度1150℃，升温速率为6℃/min，保温时间为20min。自然冷却至室温，得到复合固废轻质高强陶粒。
所述步骤得到的陶粒筒压强度为3.17MPa，容积密度为445.7kg/m3。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (6)

1.一种复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)将玻璃钢废弃物、粉煤灰、碱渣、沙土和水混合均匀，人工成球造粒得到混合球料；粉煤灰、碱渣、玻璃钢废弃物、沙土的质量百分比分别为32～40％，0～8％，36～42％，18～24％，水固比为0.2～0.3；
(2)将所述步骤(1)得到的混合球料放置于干燥设备中干燥，即得建筑陶粒生料球；干燥温度为105～110℃，干燥时间为3～4h；
(3)将所述步骤(2)得到的建筑陶粒生料球进行烧结，得到陶粒成品；烧结制度为：第一阶段从室温升至400～450℃，升温速率为5～10℃/min；第二阶段从400～450℃升至800～900℃，升温速度为3～8℃/min；第三阶段从800～900℃升至烧结温度，升温速度为5～10℃/min；烧结温度为1150～1250℃，保温时间为5～50min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰和碱渣的粒度为200目以上。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃钢废弃物含有60～70％热固性树脂和30～40％玻璃纤维，粒度为100目以上。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沙土粒度为100目以上。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合球料粒径控制在5～20mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备的复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒具有孔道结构，所述孔道的体积占复合玻璃钢废弃物轻质高强陶粒体积的25～65％。
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