CN110615689A - 一种煤基固废轻质高强度陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒及其制备方法，所述的陶粒的原料包括煤矸石和气化渣，其中，煤矸石占陶粒总质量的20～70wt％，气化渣占陶粒总质量的10～60wt％；其余为锅炉烟灰和/或炉渣。本发明以多种煤基固废为原料制备得到了煤基固废轻质高强度陶粒，多种煤基固废之间产生了协同利用，可选择的原料来源广、种类多且成本低，可根据自身固废产生情况选择原料及相应配方。

Description

一种煤基固废轻质高强度陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于烧结陶粒技术领域，涉及一种陶粒及其制备方法，尤其涉及一种煤基固废轻质高强度陶粒及其制备方法。
背景技术
我国煤炭资源储量相对丰富，煤炭作为最主要的化石能源，在能源生产领域具有举足轻重的作用。长期以来形成的依赖煤炭资源的工业格局短期內难以发生本质变化。在煤炭的开采、加工、利用过程中产生大量的煤基固废，每年产生循环流化床灰渣约0.8-1.5亿吨、煤矸石约7亿吨、粉煤灰约5亿吨，气化渣排放量井喷式增长，很快达到1亿吨。这些煤基固废给环境造成严重影响，堆放占用大量的土地资源，同时造成土壤、水体、大气污染。这些固废中含有大量的硅铝氧化物，通过合适的技术就可以使其变废为宝，成为优质的建材。目前已经有利用粉煤灰、煤矸石制作陶粒、陶瓷、建筑用砖、压裂支撑剂等技术应用，但气化渣高附加值利用技术、协同处理多种固废的技术较少。
陶粒具有密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性强等优异的性能，目前广泛应用于建材、园艺、食品、石油等部门，且应用领域越来越广。随着砂石资源的日益紧缺，陶粒的市场前景日益显现，同时，陶粒的性能优越、应用范围广、市场价格高，因此利用煤基固废烧结陶粒是一种具有高附加值、潜力巨大的利用方式。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种煤基固废轻质高强度陶粒及其制备方法，本发明以多种煤基固废为原料制备得到了煤基固废轻质高强度陶粒，多种煤基固废之间产生了协同利用，可选择的原料来源广、种类多且成本低，可根据自身固废产生情况选择原料及相应配方，同时，气化渣的加入充分利用了残炭热量和其中的水分，减少了造粒过程的加水量，且可直接利用无需烘干，无需添加其他外加剂，降低了生产成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒，所述的陶粒的原料包括煤矸石和气化渣，其中，煤矸石占陶粒总质量的20～70wt％，气化渣占陶粒总质量的10～60wt％；其余为锅炉烟灰和/或炉渣。
本发明的主要发明点在于：
(1)以多种煤基固废为原料制备得到了煤基固废轻质高强度陶粒，多种煤基固废之间产生了协同增效作用，可选择的原料来源广、种类多且成本低，可根据自身固废产生情况选择原料及相应配方。
协同增效作用如下：煤矸石可增加生料的塑性提高生料球的强度。同时提供SiO2和Al2O3，SiO2在烧结过程中形成玻璃质，拓宽烧结温度范围，Al2O3在烧结过程形成莫来石、钙长石提高陶粒强度。锅炉烟灰/炉渣提供SiO2和Al2O3，同时由于煤矸石及气化渣烧失量较高，锅炉烟灰/炉渣烧失量低，可以起到调节原料的烧失量的作用。气化渣提供一定量的SiO2和Al2O3，同时含有较多的残碳及Fe2O3，起到造孔剂的作用，在烧结过程中可以提高陶粒的气孔率，降低陶粒的比重，同时还起到提供热量，降低能耗的作用。
(2)向陶粒原料中掺杂气化渣，其目的在于：(1)通过气化渣与煤矸石之间的协同增效作用制备得到了一种轻质高强度的煤基陶粒；(2)搅拌过程需要消耗大量的气化渣，因此本发明提供的制备工艺也创设了一种气化渣的高附加值资源化利用途径；(3)气化渣的加入充分利用了残炭热量和其中的水分，减少了造粒过程的加水量，且可直接利用无需烘干，无需添加其他外加剂，降低了生产成本。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的锅炉烟灰包括粉煤灰和/或CFB脱硫灰。
在本发明中，所述的粉煤灰包括煤粉炉粉煤灰(PC灰)和流化床粉煤灰(CFB灰)。当前火电站燃烧技术主要有两大类：一类是煤粉炉锅炉，一类是循环流化床锅炉，粉煤灰是从电厂锅炉烟道气体中收集的粉末，若从煤粉炉锅炉烟道气体中收集的粉末称为煤粉炉粉煤灰，若从循环流化床锅炉烟道中收集的粉末称为循环流化床粉煤灰，循环流化床锅炉中燃料与脱硫剂共同燃烧后产出的干式脱硫粉末称为循环流化床干式脱硫灰，即CFB脱硫灰。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
其中，煤矸石的百分含量可以是20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％或70wt％；气化渣的百分含量可以是10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％或60wt％；锅炉烟灰的百分含量可以是0wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％或70wt％；炉渣的百分含量可以是0wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％或70wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
作为本发明一种优选的技术方案，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
煤矸石 30～60wt％；
气化渣 30～60wt％；
炉渣 10～40wt％。
其中，煤矸石的百分含量可以是30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％或60wt％；气化渣的百分含量可以是35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％；炉渣的百分含量可以是10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
煤矸石 20～40wt％；
气化渣 30～55wt％；
炉渣 40～60wt％。
其中，煤矸石的百分含量可以是20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％；气化渣的百分含量可以是30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％、40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％、45wt％、46wt％、47wt％、48wt％、49wt％、50wt％、51wt％、52wt％、53wt％、54wt％或55wt％；炉渣的百分含量可以是40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％、45wt％、46wt％、47wt％、48wt％、49wt％、50wt％、51wt％、52wt％、53wt％、54wt％、55wt％、56wt％、57wt％、58wt％、59wt％或60wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
煤矸石 30～60wt％；
气化渣 30～60wt％；
锅炉烟灰 10～40wt％。
其中，煤矸石的百分含量可以是30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％或60wt％；气化渣的百分含量可以是30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％或60wt％；锅炉烟灰的百分含量可以是10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
煤矸石 20～40wt％；
气化渣 30～55wt％；
锅炉烟灰 40～60wt％。
其中，煤矸石的百分含量可以是20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％；气化渣的百分含量可以是30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％、40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％、45wt％、46wt％、47wt％、48wt％、49wt％、50wt％、51wt％、52wt％、53wt％、54wt％或55wt％；锅炉烟灰的百分含量可以是40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％、45wt％、46wt％、47wt％、48wt％、49wt％、50wt％、51wt％、52wt％、53wt％、54wt％、55wt％、56wt％、57wt％、58wt％、59wt％或60wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的煤基固废轻质高强度陶粒的堆积密度≤1000kg/m3。
优选地，所述的煤基固废轻质高强度陶粒的筒压强度＞7MPa。
第二方面，本发明提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
将原料按照一定比例混合后依次经搅拌、造粒和烧结得到所述的煤基固废轻质高强度陶粒；所述原料按照第一方面所述的煤基固废轻质高强度陶粒中的各组分及其百分含量进行配比。
作为本发明一种优选的技术方案，在搅拌之前将煤矸石粉碎细磨。
优选地，将煤矸石细磨至100～200目，例如可以是100目、110目、120目、130目、140目、150目、160目、170目、180目、190目或200目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在搅拌之前将炉渣粉碎细磨。
优选地，将煤渣细磨至100～200目，例如可以是100目、110目、120目、130目、140目、150目、160目、170目、180目、190目或200目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的搅拌过程在搅拌装置中进行。
优选地，所述的搅拌装置为强力搅拌机。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的造粒过程在造粒装置中进行。
优选地，所述的造粒装置为圆盘造粒机。
优选地，所述造粒后的陶粒生料球粒径为5～20mm，例如可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或20mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的烧结过程在烧结装置进行。
优选地，所述的烧结装置为电阻炉或窑炉。
优选地，所述的烧结过程具体包括：原料经造粒后得到生料球，生料球依次经干燥、预热、焙烧和冷却后得到所述的煤基固废轻质高强度陶粒。
优选地，所述的干燥温度为100～200℃，例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的干燥时间为30～60min，例如可以是30min、35min、40min、45min、50min、55min、或60min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的预热温度为400～600℃，例如可以是400℃、420℃、440℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃、560℃、580℃或600℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的预热时间为20～50min，例如可以是20min、22min、24min、26min、28min、30min、32min、34min、36min、38min、40min、42min、44min、46min、48min或50min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的焙烧温度为1100～1200℃，例如可以是1100℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、1180℃、1190℃或1200℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的焙烧时间为30～50min，例如可以是30min、31min、32min、33min、34min、35min、36min、37min、38min、39min、40min、41min、42min、43min、44min、45min、46min、47min、48min、49min或50min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在10～20min内将炉内温度由干燥温度升至预热温度，例如可以是10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在20～40min内将炉内温度由预热温度升至焙烧温度，例如可以是20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min、30min、31min、32min、33min、34min、35min、36min、37min、38min、39min或40min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的冷却过程包括：焙烧完成后的陶粒随炉冷却或采用冷却机冷却。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明以多种煤基固废为原料制备得到了煤基固废轻质高强度陶粒，多种煤基固废之间产生了协同利用，可选择的原料来源广、种类多且成本低，可根据自身固废产生情况选择原料及相应配方，同时，气化渣的加入充分利用了残炭热量和其中的水分，减少了造粒过程的加水量，且可直接利用无需烘干，无需添加其他外加剂，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的煤基固废轻质高强度陶粒的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法如图1所示，具体包括如下步骤：
(1)预处理：煤矸石和/或炉渣经过破碎细磨至粒度为100～200目。
(2)搅拌：按比例称取各原料组分，将各组分在强力搅拌机中混合搅拌均匀，所采用的原料包括煤矸石、气化渣以及锅炉烟灰和/或炉渣。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加适量的水，加水量根据原料的含水率确定，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径在5-20mm范围内。
(4)干燥：将生料球置于100～200℃环境中保温30～60min。
(5)预热：在10～20min内，将炉内温度升至400～600℃，将干燥后的生料球置于400～600℃环境中保温20～50min。
(6)焙烧：将预热后的生料球进行焙烧，在20～40min内，将炉内温度升至1110～1200℃，保温30～50min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却或采用冷却机冷却至室温后取出。
实施例1
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石45％，气化渣55％，称取以上两种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加8％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径在10-15mm范围内。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温40min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温20min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1110℃，焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
对制备得到的陶粒进行性能测试，测试其堆积密度、筒压强度和吸水率，其中，堆积密度、筒压强度和吸水率根据国家标准GB/T17431.2-2010《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》检测得到，具体过程如下：
堆积密度的检测过程包括：将陶粒试样干燥至恒重，从容量筒上方处均匀倒入，让陶粒自然落下，填满容量筒，表面凹陷处用粒度较小的陶粒填平后，读出体积，用下述计算公式得出堆积密度ρ2：
ρ2＝1000×(m1-m2)/V
其中，m1为试样和容量筒的总质量，m2为容量筒质量，V为容量筒体积。
筒压强度的检测过程包括：用上述堆积密度的检测方法将陶粒填满承压筒，装上导向筒和冲压模，把承压筒放在压力计的下压板上，对准压板中心，以每秒350N的速度匀速加荷，当冲压模压入深度为20mm时，记下压力值，用下述公式计算得出筒压强度f：
f＝(p1+p2)/F
其中，p1为压入深度为20mm时的压力值，p2为冲压模质量，F为承压面积。
吸水率的检测过程包括：取陶粒试样烘干至恒重，放入盛水的容器中，浸入1h后，倒入筛子中滤水，然后倒入拧干的湿毛巾中擦去表面多余水分，称重。用下述计算公式得出吸水率w：
w＝100×(g1-g2)/g1
其中，w为陶粒1h的吸水率，g1为浸水后试样质量，g2为烘干后试样质量。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例2
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石50％，气化渣30％，CFB脱硫灰20％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加15％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径在10-15mm范围内。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温40min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温20min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例3
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石40％，气化渣40％，CFB脱硫灰20％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加15％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径为10-15mm。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温40min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温20min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例4
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石30％，气化渣55％，CFB脱硫灰15％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加8％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径为10-15mm。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温40min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温20min。。
(6)焙烧：将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例5
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石经过破碎细磨至粒度为100目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石30％，气化渣30％，CFB脱硫灰40％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加13％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径在5～8mm范围内。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至100℃，保温120min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至400℃，保温50min。
(6)焙烧：在20min内，将炉内温度升至1100℃，高温焙烧50min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例6
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石20％，气化渣30％，粉煤灰50％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加13％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径在10～15mm范围内。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温30min。
(6)焙烧：在30min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例7
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石20％，气化渣20％，CFB脱硫灰60％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加20％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径在10～15mm范围内。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温20min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例8
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石40％，气化渣20％，粉煤灰40％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加20％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径在10-15mm范围内。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温30min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例9
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石20％，气化渣10％，CFB脱硫灰70％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加25％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径为10-15mm。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温30min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例10
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石、炉渣经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石30％，气化渣30％，炉渣40％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加13％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径为10-15mm。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温30min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例11
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石、炉渣经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石60％，气化渣30％，炉渣10％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加13％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径为10-15mm。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温30min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例12
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石、炉渣经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石20％，气化渣30％，炉渣50％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加13％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径为10-15mm。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温30min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例13
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石、炉渣经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石20％，气化渣20％，炉渣60％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加20％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径为10-15mm。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温30min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例14
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石、炉渣经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石40％，气化渣20％，炉渣40％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加20％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径为10-15mm。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温30min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例15
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石、炉渣经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石20％，气化渣10％，炉渣70％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加25％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径为10-15mm。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温30min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
实施例16
本实施例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石、炉渣经过破碎细磨至粒度为150目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：煤矸石70％，气化渣10％，CFB脱硫灰10％，炉渣10％，称取以上三种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加25％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径为10-15mm。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温30min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
对比例1
本对比例提供了一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)预处理：煤矸石经过破碎细磨至粒度为125-200目。
(2)搅拌：按照百分含量称取如下各组分：CFB脱硫灰40％，煤矸石60％，称取以上两种原料的总质量为2kg，在强力搅拌机中混合搅拌均匀。
(3)造粒成型：根据原料中的含水量向原料中添加25％的水，利用圆盘造粒机进行造粒得到生料球，生料球的粒径为10-15mm。
(4)干燥：将生料球置于电阻炉内，升温至120℃，保温60min。
(5)预热：在20min内将炉内温度升高至500℃，保温30min。
(6)焙烧：在35min内，将炉内温度升至1120℃，高温焙烧30min。
(7)冷却：将焙烧完成的陶粒随炉冷却至室温后取出。
按照以上测试方法测试计算陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率，具体的测试结果见表2。
各实施例中陶粒原料中各组分的比例汇总见表1。
表1
表2
综上，实施例1-16中均添加了气化渣，而对比例1中未添加气化渣，由表2测试结果可以看出，本发明通过在陶粒原料中添加气化渣，可以有效降低陶粒的堆积密度，增加孔隙率，但同时对陶粒筒压强度和吸水率造成影响，会降低筒压强度、提高吸水率，因此气化渣添加量必须根据具体要求控制在合理范围内。加入气化渣后减少了造粒过程中水的添加量。实施例1中未添加灰渣，其烧失量较大，同时造孔效果较强，因此其吸水率较高。
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 (10)

1.一种煤基固废轻质高强度陶粒，其特征在于，所述的陶粒的原料包括煤矸石和气化渣，其中，煤矸石占陶粒总质量的20～70wt％，气化渣占陶粒总质量的10～60wt％；其余为锅炉烟灰和/或炉渣。
2.根据权利要求1所述的煤基固废轻质高强度陶粒，其特征在于，所述的锅炉烟灰包括粉煤灰和/或CFB脱硫灰。
3.根据权利要求1或2所述的煤基固废轻质高强度陶粒，其特征在于，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
优选地，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
4.根据权利要求1-3任一项所述的煤基固废轻质高强度陶粒，其特征在于，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
煤矸石 30～60wt％；
气化渣 30～60wt％；
炉渣 10～40wt％；
优选地，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
煤矸石 20～40wt％；
气化渣 30～55wt％；
炉渣 40～60wt％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的煤基固废轻质高强度陶粒，其特征在于，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
煤矸石 30～60wt％；
气化渣 30～60wt％；
锅炉烟灰 10～40wt％；
优选地，所述的陶粒包括如下百分含量的各组分：
煤矸石 20～40wt％；
气化渣 30～55wt％；
锅炉烟灰 40～60wt％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的煤基固废轻质高强度陶粒，其特征在于，所述的煤基固废轻质高强度陶粒的堆积密度≤1000kg/m3；
优选地，所述的煤基固废轻质高强度陶粒的筒压强度＞7MPa。
7.一种煤基固废轻质高强度陶粒的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：
将原料按照一定比例混合后依次经搅拌、造粒和烧结得到所述的煤基固废轻质高强度陶粒；
所述原料按照权利要求1-6任一项所述的煤基固废轻质高强度陶粒中的各组分及其百分含量进行配比。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在搅拌之前将煤矸石粉碎细磨；
优选地，将煤矸石细磨至100～200目；
优选地，在搅拌之前将炉渣粉碎细磨；
优选地，将煤渣细磨至100～200目；
优选地，所述的搅拌过程在搅拌装置中进行；
优选地，所述的搅拌装置为强力搅拌机。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述的造粒过程在造粒装置中进行；
优选地，所述的造粒装置为圆盘造粒机；
优选地，所述造粒后的陶粒生料球粒径为5～20mm。
10.根据权利要求7-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的烧结过程在烧结装置进行；
优选地，所述的烧结装置为电阻炉或窑炉；
优选地，所述的烧结过程具体包括：原料经造粒后得到生料球，生料球依次经干燥、预热、焙烧和冷却后得到所述的煤基固废轻质高强度陶粒；
优选地，所述的干燥温度为100～200℃；
优选地，所述的干燥时间为30～60min；
优选地，所述的预热温度为400～600℃；
优选地，所述的预热时间为20～50min；
优选地，所述的焙烧温度为1100～1200℃；
优选地，所述的焙烧时间为30～50min；
优选地，在10～20min内将炉内温度由干燥温度升至预热温度；
优选地，在20～40min内将炉内温度由预热温度升至焙烧温度；
优选地，所述的冷却过程包括：焙烧完成后的陶粒随炉冷却或采用冷却机冷却。
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