CN110054425B - 一种页岩陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种页岩陶粒，页岩陶粒在结构上包括粒心以及粘合在粒心外部的涂覆层；粒心内制备有多个微孔以及微孔内填充有生物质碳；涂覆层制备有多个微孔结构。粒心按质量百分比计含有：页岩粉85％‑90％、生物质碳5％‑7％、膨化剂0.5％‑0.8％及氧化铝2％‑5％，余量为不可避免的杂质；涂覆层按质量百分比含有：页岩粉88％‑95％、膨化剂0.5％‑1％及氧化铝3％‑7％，余量为不可避免的杂质。本发明提供的页岩陶粒，涂覆层制备有多个微孔结构，涂覆层上的微孔结构能够增加陶粒的透气性。粒心内制备有多个微孔以及所微孔内填充有生物质碳；该生物质碳具有较强的吸附能力，能通过涂覆层上的微孔吸附外部的水分及有害物质，且吸附效果较佳，同时页岩陶粒的承重能力没有下降。

Description

一种页岩陶粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种页岩陶粒及其制备方法。
背景技术
陶粒是建筑领域的重要用料，陶粒的外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体状。陶粒的具有隔水保气作用，并且赋予陶粒较高的强度。陶粒是一种经烧结工艺制备而成的人造轻骨料。陶粒混凝土是以陶粒为粗骨料，配以普通砂或陶砂等细骨料及胶凝材料制成的混凝土，属于轻骨料混凝土。它内部孔隙率较高，保温隔热性能良好，用于建筑内外墙、屋顶可起到良好的保温隔热、节约能源的作用。利用陶粒混凝土密度小，质量轻的特点做成隔墙、填充墙等非承重构件能显著降低建筑物自重，可有效缓解地震带来的不利影响。但是现有的陶粒的吸水性及有害物质的吸附性能一般，在某些特殊领域难以广泛应用。
发明内容
本发明提供了一种页岩陶粒及其制备方法，解决了现有技术中页岩陶粒对水和有害物质吸附性能差的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种页岩陶粒，所述页岩陶粒在结构上包括粒心以及粘合在所述粒心外部的涂覆层；所述粒心内制备有多个微孔以及所述微孔内填充有生物质碳；所述涂覆层制备有多个微孔结构；其中：
所述粒心按质量百分比计含有：页岩粉85％-90％、生物质碳5％-7％、膨化剂0.5％-0.8％及氧化铝2％-5％，余量为不可避免的杂质；
所述涂覆层按质量百分比含有：页岩粉88％-95％、膨化剂0.5％-1％及氧化铝3％-7％，余量为不可避免的杂质。
进一步的，填充于所述微孔内的生物质碳为干燥植物在厌氧条件下烧制形成的碳物质。
进一步的，所述粒心按质量百分比计含有：页岩粉85％、生物质碳7％、膨化剂0.5％及氧化铝5％，余量为不可避免的杂质；
所述涂覆层按质量百分比含有：页岩粉88％、膨化剂1％及氧化铝7％，余量为不可避免的杂质。
进一步的，所述粒心按质量百分比计含有：页岩粉90％、生物质碳5％、膨化剂1％及氧化铝2％，余量为不可避免的杂质；
所述涂覆层按质量百分比含有：页岩粉95％、膨化剂1％及氧化铝3％，余量为不可避免的杂质。
本发明还提供了一种页岩陶粒的制备方法，包括：
将页岩破碎并研磨为页岩粉；
将质量分数85％-90％的页岩粉、5％-7％的生物质碳、0.5％-0.8％的膨化剂及2％-5％的氧化铝加水充分混合后制备成页岩陶粒的初始粒心；
将所述初始粒心晒制120-180分钟，使所述初始粒心内部的水分部分蒸发；
将质量分数88％-95％的页岩粉、0.5％-1％的膨化剂及3％-7％的氧化铝加水充分混合后制备为喷洒用料；
将所述喷洒用料喷涂在晾制后的所述初始粒心上，喷涂后晾制30-60分钟形成初始陶粒；
将所述初始陶粒在厌氧条件下焙烧55-70分钟后冷却至室温，制成所述页岩陶粒。
进一步的，所述喷洒用料在晾制后的初始粒心上的喷洒厚度为0.8-1.2mm。
进一步的，所述初始陶粒在厌氧条件下室温焙烧温度为900-1200摄氏度。
进一步的，所述初始陶粒在厌氧条件下室温焙烧温度为1050摄氏度。
本发明提供的页岩陶粒及其制备方法至少具备以下有益效果：
本发明提供的页岩陶粒，在结构上包括粒心以及粘合在粒心外部的涂覆层。涂覆层制备有多个微孔结构，涂覆层上的微孔结构能够增加陶粒的透气性。粒心内制备有多个微孔以及微孔内填充有生物质碳；该生物质碳具有较强的吸附能力，能通过涂覆层上的微孔吸附外部的水分及有害物质，且吸附效果较佳，同时页岩陶粒的承重能力没有下降。
本发明提供的页岩陶粒的制备方法，其制备过程包括：一方面，制备页岩陶粒的初始粒心，页岩陶粒的初始粒心的制备用料包含生物质，生物质便于后续烧制过程中形成微孔及碳物质。另一方面，在初始粒心外部喷洒一层涂覆层，涂覆层的用料未添加生物质，可避免在涂覆层在烧制过程中产生较多的孔隙而影响陶粒的物理特性。涂覆层可隔绝初始粒心与外界环境，进一步降低初始粒心与外界环境中氧气的接触几率，保证初始粒心在厌氧环境下焙烧形成理想的碳物质。
附图说明
图1为本发明实施例提供的页岩陶粒制备方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明实施例提供了一种页岩陶粒，页岩陶粒在结构上包括粒心以及粘合在粒心外部的涂覆层；粒心内制备有多个微孔以及微孔内填充有生物质碳；涂覆层制备有多个微孔结构；其中：粒心按质量百分比计含有：页岩粉85％-90％、生物质碳5％-7％、膨化剂0.5％-0.8％及氧化铝2％-5％，余量为不可避免的杂质；涂覆层按质量百分比含有：页岩粉88％-95％、膨化剂0.5％-1％及氧化铝3％-7％，余量为不可避免的杂质。
其中，填充于微孔内的生物质碳为干燥植物在厌氧条件下烧制形成的碳物质。页岩陶粒在结构上包括粒心以及粘合在粒心外部的涂覆层。涂覆层制备有多个微孔结构，涂覆层上的微孔结构能够增加陶粒的透气性。粒心内制备有多个微孔以及微孔内填充有生物质碳；该生物质碳具有较强的吸附能力，能通过涂覆层上的微孔吸附外部的水分及有害物质。
优选的，粒心按质量百分比计含有：页岩粉85％、生物质碳7％、膨化剂0.5％及氧化铝5％，余量为不可避免的杂质。涂覆层按质量百分比含有：页岩粉88％、膨化剂1％及氧化铝7％，余量为不可避免的杂质。
另一优选方案中，粒心按质量百分比计含有：页岩粉90％、生物质碳5％、膨化剂1％及氧化铝2％，余量为不可避免的杂质。涂覆层按质量百分比含有：页岩粉95％、膨化剂1％及氧化铝3％，余量为不可避免的杂质。
参见图1，本发明实施例还提供了一种页岩陶粒的制备方法，包括如下步骤：
步骤S10、将页岩破碎并研磨为页岩粉。
步骤S20、将质量分数85％-90％的页岩粉、5％-7％的生物质碳、0.5％-0.8％的膨化剂及2％-5％的氧化铝加水充分混合后制备成页岩陶粒的初始粒心。
步骤S30、将初始粒心晒制120-180分钟(如120分钟、150分钟或180分钟)，使初始粒心内部的水分部分蒸发。
步骤S40、将质量分数88％-95％的页岩粉、0.5％-1％的膨化剂及3％-7％的氧化铝加水充分混合后制备为喷洒用料。
步骤S50、将喷洒用料喷涂在晾制后的初始粒心上，喷涂后晾制30-60分钟形成初始陶粒。其中，喷洒用料在晾制后的粒心上的喷洒厚度为0.8-1.2mm(如0.8mm、1.0mm或1.2mm)。
步骤S60、将初始陶粒在900-1200摄氏度(如900摄氏度、1050摄氏度或1200摄氏度)厌氧条件下焙烧55-70分钟(如55分钟、60分钟或70分钟)后冷却至室温，制成页岩陶粒。
本发明实施例提供的页岩陶粒的制备方法，其制备过程包括：一方面制备页岩陶粒的初始粒心，页岩陶粒的初始粒心的制备用料包含生物质，生物质便于后续烧制过程中形成微孔及碳物质。另一方面在初始粒心外部喷洒一层涂覆层，涂覆层的用料未添加生物质，可避免在涂覆层在烧制过程中产生较多的孔隙而影响陶粒的物理特性。涂覆层可隔绝初始粒心与外界环境，进一步降低初始粒心与外界环境中氧气的接触几率，保证初始粒心在厌氧环境下焙烧形成理想的碳物质。
下面结合具体的实施例，对本发明提供的页岩陶粒及其制备方法进行说明：
实施例一
将页岩破碎并研磨为页岩粉，将质量分数85％的页岩粉、7％的生物质碳、0.5％的膨化剂及5％的氧化铝及不可避免的杂质加水充分混合后制备成页岩陶粒的初始粒心。将初始粒心晒制120分钟，使初始粒心内部的水分部分蒸发。将质量分数88％的页岩粉、1％的膨化剂及7％的氧化铝加水充分混合后制备为喷洒用料。将喷洒用料喷涂在晾制后的初始粒心上形成1mm的保护层，喷涂后晾制40分钟形成初始陶粒。将初始陶粒在900摄氏度厌氧条件下焙烧60分钟后冷却至室温，制成页岩陶粒。下面进一步对陶粒的吸附能力进行说明：
对照组：取用一10㎡的密闭空间，在密闭空间铺设20cm厚的普通陶粒。在密闭空间充入笨及甲醛，使密闭空间的甲醛浓度为6mg/㎡，苯浓度为4mg/㎡，密封24小时后在此测定甲醛及苯的浓度。
实验组：取用一10㎡的密闭空间，在密闭空间铺设20cm厚的实施例一方法制备的陶粒。在密闭空间充入笨及甲醛，使密闭空间的甲醛浓度为6mg/㎡，苯浓度为4mg/㎡，密封24小时后在此测定甲醛及苯的浓度。两组试验结果如表1所示：
项目 空间面积 甲醛浓度 苯浓度 筒压强度 堆积密度
对照组 10㎡ 5.02mg/㎡ 3.30mg/㎡ 6.02MPa 753kg/m<sup>3</sup>
实验组 10㎡ 4.37mg/㎡ 2.74mg/㎡ 5.92Mpa 721kg/m<sup>3</sup>
表1
通过表1可知，本实施例提供的页岩陶粒与传统陶粒相比，筒压强度没有明显下降，堆积密度稍有下降，说明陶粒的结构更佳的轻质化；该陶粒对甲醛及苯都具有良好的吸附效果，可广泛应用于工业生产及生活中。
实施例二
将页岩破碎并研磨为页岩粉，将质量分数90％的页岩粉、5％的生物质碳、1％的膨化剂及2％的氧化铝及不可避免的杂质加水充分混合后制备成页岩陶粒的初始粒心。将初始粒心晒制160分钟，使初始粒心内部的水分部分蒸发。将质量分数95％的页岩粉、1％的膨化剂及3％的氧化铝加水充分混合后制备为喷洒用料。将喷洒用料喷涂在晾制后的初始粒心上形成1.2mm的保护层，喷涂后晾制60分钟形成初始陶粒。将初始陶粒在1050摄氏度厌氧条件下焙烧50分钟后冷却至室温，制成页岩陶粒。下面进一步对陶粒的吸附能力进行说明：
对照组：取用一10㎡的密闭空间，在密闭空间铺设20cm厚的普通陶粒。在密闭空间充入笨及甲醛，使密闭空间的甲醛浓度为6mg/㎡，苯浓度为4mg/㎡，密封24小时后在此测定甲醛及苯的浓度。
实验组：取用一10㎡的密闭空间，在密闭空间铺设20cm厚的实施例一方法制备的陶粒。在密闭空间充入笨及甲醛，使密闭空间的甲醛浓度为6mg/㎡，苯浓度为4mg/㎡，密封24小时后在此测定甲醛及苯的浓度。两组试验结果如表2所示：
项目 空间面积 甲醛浓度 苯浓度 筒压强度 堆积密度
对照组 10㎡ 5.33mg/㎡ 3.41mg/㎡ 6.27MPa 749kg/m<sup>3</sup>
实验组 10㎡ 4.67mg/㎡ 2.84mg/㎡ 6.04Mpa 727kg/m<sup>3</sup>
表2
通过表1可知，本实施例提供的页岩陶粒与传统陶粒相比，筒压强度没有明显下降，堆积密度稍有下降，说明陶粒的结构更佳的轻质化；该陶粒对甲醛及苯都具有良好的吸附效果，可广泛应用于工业生产及生活中。
本发明实施例提供的页岩陶粒及其制备方法至少具备以下有益效果：
本发明实施例提供的页岩陶粒，在结构上包括粒心以及粘合在粒心外部的涂覆层。涂覆层制备有多个微孔结构，涂覆层上的微孔结构能够增加陶粒的透气性。粒心内制备有多个微孔以及微孔内填充有生物质碳；该生物质碳具有较强的吸附能力，能通过涂覆层上的微孔吸附外部的水分及有害物质，且吸附效果较佳，同时页岩陶粒的重量及承重能力没有下降。
本发明实施例提供的页岩陶粒的制备方法，其制备过程包括：一方面，制备页岩陶粒的初始粒心，页岩陶粒的初始粒心的制备用料包含生物质，生物质便于后续烧制过程中形成微孔及碳物质。另一方面，在初始粒心外部喷洒一层涂覆层，涂覆层的用料未添加生物质，可避免在涂覆层在烧制过程中产生较多的孔隙而影响陶粒的物理特性。涂覆层可隔绝初始粒心与外界环境，进一步降低初始粒心与外界环境中氧气的接触几率，保证初始粒心在厌氧环境下焙烧形成理想的碳物质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (7)

1.一种页岩陶粒，其特征在于，所述页岩陶粒在结构上包括粒心以及粘合在所述粒心外部的涂覆层；所述粒心内制备有多个微孔以及所述微孔内填充有生物质碳；所述涂覆层制备有多个微孔结构；其中：
所述粒心按质量百分比计含有：页岩粉85%-90%、生物质碳5%-7%、膨化剂0.5%-0.8%及氧化铝2%-5%，余量为不可避免的杂质；
所述涂覆层按质量百分比含有：页岩粉88%-95%、膨化剂0.5%-1%及氧化铝3%-7%，余量为不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的页岩陶粒，其特征在于，填充于所述微孔内的生物质碳为干燥植物在厌氧条件下烧制形成的碳物质。
3.根据权利要求1或2所述的页岩陶粒，其特征在于，所述粒心按质量百分比计含有：页岩粉85%、生物质碳7%、膨化剂0.5%及氧化铝5%，余量为不可避免的杂质；
所述涂覆层按质量百分比含有：页岩粉88%、膨化剂1%及氧化铝7%，余量为不可避免的杂质。
4.一种权利要求1或2所述的页岩陶粒的制备方法，其特征在于，包括：
将页岩破碎并研磨为页岩粉；
将质量百分比85%-90%的页岩粉、5%-7%的生物质碳、0.5%-0.8%的膨化剂及2%-5%的氧化铝加水充分混合后制备成页岩陶粒的初始粒心；
将所述初始粒心晒制120-180分钟，使所述初始粒心内部的水分部分蒸发；
将质量百分比88%-95%的页岩粉、0.5%-1%的膨化剂及3%-7%的氧化铝加水充分混合后制备为喷洒用料；
将所述喷洒用料喷涂在晾制后的所述初始粒心上，喷涂后晾制30-60分钟形成初始陶粒；
将所述初始陶粒在厌氧条件下焙烧55-70分钟后冷却至室温，制成所述页岩陶粒。
5.根据权利要求4所述的页岩陶粒的制备方法，其特征在于，所述喷洒用料在晾制后的初始粒心上的喷洒厚度为0.8-1.2mm。
6.根据权利要求5所述的页岩陶粒的制备方法，其特征在于，所述初始陶粒在厌氧条件下焙烧温度为900-1200摄氏度。
7.根据权利要求6所述的页岩陶粒的制备方法，其特征在于，所述初始陶粒在厌氧条件下焙烧温度为1050摄氏度。
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