CN109678462A - 一种超轻质淤泥陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超轻质淤泥陶粒及其制备方法，该超轻质淤泥陶粒由淤泥、玻璃粉及复合造孔剂焙烧而成；所述复合造孔剂包括橡胶粉、生物残渣和石粉；所述淤泥、所述玻璃粉的总质量与所述复合造孔剂的质量的质量比为7～8∶2～3；所述淤泥与玻璃粉的质量比为1.5～2.5∶7.5～8.5；所述橡胶粉、所述生物残渣、所述石粉的质量比1～2∶1～2∶5～7。本发明采用橡胶粉、生物残渣和石粉作为复合造孔剂使得陶粒烧制过程中，其内部在几百度的宽温域温度范围内有连续不断的气体产生，且玻璃粉的加入有助于包裹气体，从而使陶粒形成良好的多孔结构，显著降低其密度(密度等级低<500)，同时，本发明中熔融玻璃粉还可以作为基相有效提升陶粒的强度和烧结温度。

Description

一种超轻质淤泥陶粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶粒技术领域，特别涉及一种超轻质淤泥陶粒及其制备方法。
背景技术
陶粒，即陶质的颗粒，其具有优异的性能，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，特别因其密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，使其具有质轻、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的隔绝性等多功能特点。因陶粒这些优异的性能，其广泛应用于建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等领域。
传统的陶粒在制备时，往往选用黏土作为原料，在1200℃～1300℃的高温下烧结得到，其造孔原理为利用氧化铁与碳反应产生气体进行造孔。然而，上述传统陶粒制备方法存在如下缺陷：一、采用黏土为原料，耗费大量的黏土资源；二、陶粒烧成温度高，浪费能源，不利于节能环保；三、造孔剂较为单一，仅在某一较窄温度范围内发生造孔作用，使得陶粒孔结构单一、孔结构强度不够、孔隙率不高，密度及强度不能达到超轻质使用要求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种超轻质淤泥陶粒，以解决现有陶粒烧成温度高、密度和强度达不到超轻质使用要求的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种超轻质淤泥陶粒，所述超轻质淤泥陶粒由淤泥、玻璃粉及复合造孔剂焙烧而成；所述复合造孔剂包括橡胶粉、生物残渣和石粉；所述淤泥、所述玻璃粉的总质量与所述复合造孔剂的质量的质量比为7～8∶2～3；所述淤泥与玻璃粉的质量比为1.5～2.5∶7.5～8.5；所述橡胶粉、所述生物残渣、所述石粉的质量比1～2∶1～2∶5～7。
可选地，所述淤泥和所述玻璃粉的粒径均小于0.85mm。
可选地，所述淤泥为干燥处理后的含水率小于1％的河湖淤泥。
可选地，所述玻璃粉为钠硅酸盐玻璃粉。
可选地，所述橡胶粉为合成橡胶粉。
可选地，所述生物残渣为植物外壳破碎后的残渣，或为食物碎屑。
可选地，所述石粉为CaCO3含量大于90％的石灰石粉或大理石粉。
本发明的另一目的在于提供一种制备上述超轻质淤泥陶粒的方法，该制备方法包括以下步骤：
1)将所述淤泥与所述玻璃粉混合，得到混合物A；
2)将所述橡胶粉、所述生物残渣、所述石粉混合，得到所述复合造孔剂；
3)将所述混合物A与所述复合造孔剂混合，得到混合物B；
4)将所述混合物B进行造粒，得到生料球。
5)将所述生料球进行烘干、焙烧、冷却，制得超轻质淤泥陶粒。
可选地，所述步骤4)中所述生料球的粒径为5～15mm，含水率为28～35％。
可选地，所述步骤5)中所述烘干的烘干温度为105℃～110℃，烘干时间为4～8h；所述步骤5)中所述焙烧的焙烧温度为1050℃～1080℃，焙烧时间为5～10min。
相对于现有技术，本发明所述的超轻质淤泥陶粒具有以下优势：
1、本发明的超轻质陶粒采用橡胶粉、生物残渣和石粉作为复合造孔剂使得陶粒烧制过程中，其内部在几百度的宽温域温度范围内有连续不断的气体产生，进而使陶粒内部在较低温度(<1100℃)时便拥有了足够的气体，而溢出的气体也得到不断的补充，且玻璃粉的加入，极大的改变了陶粒烧制过程中内部的物理化学变化，玻璃熔融后产生的液相可包裹气体、减少气体溢出，本发明中复合造孔剂和玻璃粉的共同作用使得本发明的陶粒形成良好的多孔结构，进而显著降低其密度(密度等级低<500)，同时，本发明中熔融玻璃粉还可以作为基相有效提升陶粒的强度，从而使得所制陶粒具有质轻、强度高等优势，使其满足超轻质陶粒的使用要求。
2、本发明的超轻质陶粒中玻璃粉的加入使碳酸钙以及部分有机物均成为造孔组分，从而显著降低陶粒的烧结温度(550℃～1000℃)，其烧成温度相对于普通陶粒制备方法可降低150℃以上，大大节约了能源消耗。
3、本发明采用淤泥代替黏土烧制陶瓷，其含量可达75％以上，不仅绿色环保，而且来源广泛，同时淤泥的颗粒微细、可塑性高、结合力强经风化干燥后即可使用，是一种资源量丰富可以大规模开发利用的新类型矿产资源，从而有效缓解了陶粒工业化生产中资源紧缺的问题。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种超轻质淤泥陶粒，其具体通过以下步骤制得：
1)将淤泥与玻璃粉以质量比1.5∶8.5充分混合均匀，得到混合物A，其中，淤泥为干燥处理后的含水率小于1％的河湖淤泥，其粒径小于0.85mm，玻璃粉为普通的钠硅酸盐玻璃粉，其也可为日常废弃的钠硅酸盐玻璃经破碎、研磨等工艺制备而成，且其粒径小于0.85mm；
2)将橡胶粉、破碎的核桃壳、石粉以质量比1.5∶1∶5充分混合均匀，得到复合造孔剂，其中，橡胶粉为合成橡胶粉，其也可为日常废弃的合成橡胶经粉碎、分选、研磨等工艺制备而成，石粉为CaCO3含量大于90％的石灰石粉或大理石粉；
3)将混合物A与复合造孔剂以质量比8∶3充分混合均匀，得到混合物B；
4)采用对辊式造粒机对混合物B进行造粒，得到粒径为5～15mm、含水率为28～35％的生料球。
5)将生料球送入回转窑进行烘干和焙烧，其中，烘干温度为105℃，烘干时间为4h，焙烧温度为1080℃，焙烧时间为5min，焙烧的升温速率为10℃/min，焙烧结束后，冷却，制得本实施例的超轻质淤泥陶粒。
经检测，本实施例的超轻质淤泥陶粒的堆积密度为285kg/m3，空隙率为50.7％，筒压强度0.93Mpa，1h吸水率20.2％，其各项物理性能均符合《GB/T17431.1～2010轻集料及其试验方法》中对超轻集料的要求。
实施例2
一种超轻质淤泥陶粒，其具体通过以下步骤制得：
1)将淤泥与玻璃粉以质量比2.5∶7.5充分混合均匀，得到混合物A，其中，淤泥为干燥处理后的含水率小于1％的河湖淤泥，其粒径小于0.85mm，玻璃粉为普通的钠硅酸盐玻璃粉，其也可为日常废弃的钠硅酸盐玻璃经破碎、研磨等工艺制备而成，且其粒径小于0.85mm；
2)将橡胶粉、破碎的花生壳、石粉以质量比1∶1∶7充分混合均匀，得到复合造孔剂，其中，橡胶粉为合成橡胶粉，其也可为日常废弃的合成橡胶经粉碎、分选、研磨等工艺制备而成，石粉为CaCO3含量大于90％的石灰石粉或大理石粉；
3)将混合物A与复合造孔剂以质量比7∶3充分混合均匀，得到混合物B；
4)采用对辊式造粒机对混合物B进行造粒，得到粒径为5～15mm、含水率为28～35％的生料球。
5)将生料球送入回转窑进行烘干和焙烧，其中，烘干温度为105℃，烘干时间为4h，焙烧温度为1050℃，焙烧时间为5min，焙烧的升温速率为10℃/min，焙烧结束后，冷却，制得本实施例的超轻质淤泥陶粒。
经检测，本实施例的超轻质淤泥陶粒的堆积密度为475kg/m3，空隙率47.2％，筒压强度3.53Mpa，1h吸水率9.8％，其各项物理性能均符合《GB/T 17431.1～2010轻集料及其试验方法》中对超轻集料的要求。
实施例3
一种超轻质淤泥陶粒，其具体通过以下步骤制得：
1)将淤泥与玻璃粉以质量比2∶8充分混合均匀，得到混合物A，其中，淤泥为干燥处理后的含水率小于1％的河湖淤泥，其粒径小于0.85mm，玻璃粉为普通的钠硅酸盐玻璃粉，其也可为日常废弃的钠硅酸盐玻璃经破碎、研磨等工艺制备而成，且其粒径小于0.85mm；
2)将橡胶粉、食物残渣、石粉以质量比2∶2∶5充分混合均匀，得到复合造孔剂，其中，橡胶粉为合成橡胶粉，其也可为日常废弃的合成橡胶经粉碎、分选、研磨等工艺制备而成，石粉为CaCO3含量大于90％的石灰石粉或大理石粉；
3)将混合物A与复合造孔剂以质量比7.5∶2.5充分混合均匀，得到混合物B；
4)采用对辊式造粒机对混合物B进行造粒，得到粒径为5～15mm、含水率为28～35％的生料球。
5)将生料球送入回转窑进行烘干和焙烧，其中，烘干温度为105℃，烘干时间为4h，焙烧温度为1060℃，焙烧时间为5min，焙烧的升温速率为10℃/min，焙烧结束后，冷却，制得本实施例的超轻质淤泥陶粒。
经检测，本实施例的超轻质淤泥陶粒的堆积密度为337kg/m3，空隙率46.1％，筒压强度1.57Mpa，1h吸水率13.6％，其各项物理性能均符合《GB/T 17431.1～2010轻集料及其试验方法》中对超轻集料的要求。
实施例4
一种超轻质淤泥陶粒，其具体通过以下步骤制得：
1)将淤泥与玻璃粉以质量比2∶8充分混合均匀，得到混合物A，其中，淤泥为干燥处理后的含水率小于1％的河湖淤泥，其粒径小于0.85mm，玻璃粉为普通的钠硅酸盐玻璃粉，其也可为日常废弃的钠硅酸盐玻璃经破碎、研磨等工艺制备而成，且其粒径小于0.85mm；
2)将橡胶粉、破碎的玉米棒、石粉以质量比1∶1∶5充分混合均匀，得到复合造孔剂，其中，橡胶粉为合成橡胶粉，其也可为日常废弃的合成橡胶经粉碎、分选、研磨等工艺制备而成，石粉为CaCO3含量大于90％的石灰石粉或大理石粉；
3)将混合物A与复合造孔剂以质量比7.5∶2.5充分混合均匀，得到混合物B；
4)采用对辊式造粒机对混合物B进行造粒，得到粒径为5～15mm、含水率为28～35％的生料球。
5)将生料球送入回转窑进行烘干和焙烧，其中，烘干温度为105℃，烘干时间为4h，焙烧温度为1050℃，焙烧时间为5min，焙烧的升温速率为10℃/min，焙烧结束后，冷却，制得本实施例的超轻质淤泥陶粒。
经检测，本实施例的超轻质淤泥陶粒的堆积密度为389kg/m3，空隙率47.9％，筒压强度2.7Mpa，1h吸水率9.4％，其各项物理性能均符合《GB/T 17431.1～2010轻集料及其试验方法》中对超轻集料的要求。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超轻质淤泥陶粒，其特征在于，所述超轻质淤泥陶粒由淤泥、玻璃粉及复合造孔剂焙烧而成；所述复合造孔剂包括橡胶粉、生物残渣和石粉；所述淤泥、所述玻璃粉的总质量与所述复合造孔剂的质量的质量比为7～8∶2～3；所述淤泥与玻璃粉的质量比为1.5～2.5∶7.5～8.5；所述橡胶粉、所述生物残渣、所述石粉的质量比1～2∶1～2∶5～7。
2.根据权利要求1所述的超轻质淤泥陶粒，其特征在于，所述淤泥和所述玻璃粉的粒径均小于0.85mm。
3.根据权利要求1所述的超轻质淤泥陶粒，其特征在于，所述淤泥为干燥处理后的含水率小于1％的河湖淤泥。
4.根据权利要求1所述的超轻质淤泥陶粒，其特征在于，所述玻璃粉为钠硅酸盐玻璃粉。
5.根据权利要求1所述的超轻质淤泥陶粒，其特征在于，所述橡胶粉为合成橡胶粉。
6.根据权利要求1所述的超轻质淤泥陶粒，其特征在于，所述生物残渣为植物外壳破碎后的残渣，或为食物碎屑。
7.根据权利要求1所述的超轻质淤泥陶粒，其特征在于，所述石粉为CaCO3含量大于90％的石灰石粉或大理石粉。
8.制备权利要求1至7中任一项所述的超轻质淤泥陶粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将所述淤泥与所述玻璃粉混合，得到混合物A；
2)将所述橡胶粉、所述生物残渣、所述石粉混合，得到所述复合造孔剂；
3)将所述混合物A与所述复合造孔剂混合，得到混合物B；
4)将所述混合物B进行造粒，得到生料球。
5)将所述生料球进行烘干、焙烧、冷却，制得超轻质淤泥陶粒。
9.根据权利要求求8所述的超轻质淤泥陶粒的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中所述生料球的粒径为5～15mm，含水率为28～35％。
10.根据权利要求求8所述的超轻质淤泥陶粒的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中所述烘干的烘干温度为105℃～110℃，烘干时间为4～8h；所述步骤5)中所述焙烧的焙烧温度为1050℃～1080℃，焙烧时间为5～10min，焙烧的升温速率为10℃/min。
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