CN111087213B - 一种预水化水泥浆喷雾成球工艺制备高强炉渣硅酸盐陶粒的方法 - Google Patents

一种预水化水泥浆喷雾成球工艺制备高强炉渣硅酸盐陶粒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种预水化水泥浆喷雾成球工艺制备高强炉渣硅酸盐陶粒的方法。所述陶粒包括内核与壳层，其中，物料按质量百分比计，其组成如下，内核：水泥15~25wt%、炉渣粉40~65wt%、水15~25wt%、硅藻土5~10wt%、缓凝剂；壳层：水泥15wt%、粉煤灰85wt%，壳层为内核质量的4~6%；采用喷施水泥浆的方式成球，经自然养护、蒸压养护后制得陶粒筒压强度可达16~22MPa。本发明以炉渣为原料，为炉渣资源化利用提供了途径；采用预水化后的水泥浆成球，可解决瘠性物料炉渣成球困难的问题；使用水泥浆雾化工艺，有利于水泥浆在陶粒内部均匀分散，该硅酸盐陶粒解决了人造轻集料强度普遍偏低，难以配置高强度等级轻集料混凝土的问题。

Description

一种预水化水泥浆喷雾成球工艺制备高强炉渣硅酸盐陶粒的 方法
技术领域
本发明涉及一种硅酸盐陶粒及其制备方法，属于结构轻混凝土用人造轻粗集料生产领域。
背景技术
炉渣是工业固体废弃物的一种，火力发电厂、工业锅炉及民用设备燃煤排出的废渣。炉渣产量巨大，且利用量远低于产出量，很多电厂采取的处理方式是自然堆积，不仅造成扬尘，含硫气体放出，甚至会自燃引起火灾。炉渣占用耕地、污染环境、出路问题，已经成为了备受关注的环境与社会经济问题。目前我国在炉渣方面的利用渠道并不多，主要用于制砖和铺路，前者利用了炉渣中未燃尽的煤和黏土成分，后者仅利用了炉渣的填充作用，没有资源化的利用，炉渣的附加值没有得到体现。如何变废为宝，资源化的利用煤渣是当前研究的重要内容。
研究发现，炉渣与粉煤灰冷却过程的热历史有较大差异，燃煤后由炉膛下部排出，熔融态的炉渣经炉膛下部缓慢排入渣沟后，再经冲渣泵冲水冷却，在此过程中炉渣冷却时间较长，因而，炉渣中的SiO2与Al2O3形成莫来石析晶，部分SiO2和Al2O3形成玻璃相。对炉渣进行XRD分析，结果见图2，由图2可以看到，炉渣XRD谱线背低较高，表明炉渣中含有玻璃相，但是存在大量结晶良好的莫来石相，莫来石晶体衍射峰强度较高，因而莫来石标准衍射峰全部显现。
炉渣中的玻璃相是活性成分，具有类似于火山灰的性质；炉渣中的莫来石相稳定性较好，强度高，可在陶粒内部起到微集料作用与骨料支撑作用，因此，炉渣具有制备高性能硅酸盐陶粒的潜能，充分的利用这一性质将是炉渣价值体现的关键。
但就目前而言，以炉渣粉作为原材料用于陶粒制备仍存在一些问题。炉渣属于瘠性物料，粘结性能十分差，利用炉渣粉生产陶粒，一般需要掺加20％～25％的粘结剂(页岩、黏土等)以防止料球滚碎、提高成球效率、保证生料球具有一定的初始强度，大量粘结剂的加入对陶粒性能影响较大；此外，当前我国的陶粒制备工艺主要为烧结烧胀法，而炉渣中Al2O3含量较高，因而，制备炉渣陶粒的烧结温度较高，耗能较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种成球速率快、筒压强度高，且利用电厂炉渣为原材料制备硅酸盐陶粒的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种预水化水泥浆喷雾成球工艺制备高强炉渣硅酸盐陶粒的方法，所述高强炉渣硅酸盐陶粒包括内核与壳层两部分，其组分组成如下：
内核混合料配合比为：水泥15～25wt％、炉渣粉40～65wt％、水15～25wt％、硅藻土5～10wt％，各组分质量百分比之和为100％；
壳层混合料配合比为：水泥15wt％、粉煤灰85wt％；
壳层混合料为内核混合料质量的4～6％；
包括如下步骤：
(1)水泥浆预水化
将内核混合料中的水泥和水加入缓凝剂置于搅拌池中，搅拌速率保持10～15r/min，搅拌1～2h，得到预水化水泥浆后备用，其中，缓凝剂的用量为水泥质量的0.1％～0.2wt％；
(2)物料拌和
将内核混合料中的炉渣粉、硅藻土置于强制式搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，搅拌过程中喷洒一半步骤(1)所述的预水化水泥浆，搅拌2～3min；将搅拌均匀的混合料输送至均化仓陈放10～40min；经第二次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，直至部分团聚颗粒分散成均匀的小颗粒；
(3)内核成球
将第二次搅拌后的混合料置于成球盘中，转动成球盘，用雾化喷头将剩余一半步骤(1)所述的预水化水泥浆喷洒到混合料上，控制喷洒时间为5～7min，喷洒完成后继续转动成球盘，控制内核混合料成球的直径为5～20mm；
(4)造壳
待内核混合料成球达到5～20mm后向成球盘中加入称量好的壳层混合料，继续转动成球盘造壳，造壳时间为10～20min，然后取出料球。
(5)自然养护、蒸压养护后，即可得到所述高强炉渣硅酸盐陶粒。
较佳的，内核混合料中的水泥和水的质量比为1:0.9～1.2。
较佳的，所述水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥标号为PⅡ52.5级。
较佳的，所述炉渣粉细度为200目筛筛余20～30％。
较佳的，所述硅藻土中二氧化硅含量大于80wt％，硅藻土颗粒粒径≤0.06mm。
较佳的，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
较佳的，所述粉煤灰为国家Ⅰ级粉煤灰。
较佳的，将造壳后料球置于保湿环境中堆放养护12h～48h进行自然养护。
较佳的，将自然养护后的料球送入蒸压釜中，于1.0MPa饱和蒸汽压，180±10℃条件下，保温8h～10h，然后自然冷却至室温，即可得到所述的硅酸盐陶粒。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明以电厂炉渣为原料制备高强硅酸盐陶粒，以预水化后的水泥浆作为胶凝材料参与陶粒成球，水化后的水泥浆中含有大量Ca(OH)2与C-S-H凝胶，这些水化物具有良好的分散性与胶结性能，解决了炉渣成球困难的问题，同时将水泥水化提前，提升了陶粒的前期强度和减少了自然养护时间；采用喷施雾化水泥浆的方式成球，使水泥浆在陶粒内部均匀分散，对陶粒性能提升明显；陶粒物料中掺入5～10％的硅藻土，硅藻土具有多孔结构可用于调整陶粒成球过程中陶粒表面的干湿状态，同时硅藻土也是一种硅质材料，可参与水化反应；对混合料进行搅拌—静停均化—搅拌与二次喷施水泥浆的工艺，可使水泥浆与物料干粉混合更为均匀，同时也使物料干粉整体水分趋于一致，加速陶粒的成球；在陶粒表面制备壳层，壳层的改善作用下填补了陶粒表面的缺陷，保护了生料球在输运过程中不被破坏，同时也使陶粒在受外力荷载作用下，集中的外力被分散成沿薄壳分布的面应力，内核部分得到了保护；炉渣粉磨至合理细度结合蒸压养护的水热合成制度，使炉渣中的各成分得到了充分的利用。按照本发明提供的思路制备炉渣硅酸盐陶粒，陶粒筒压强度可达16～22MPa，属于高强陶粒，解决了人造轻集料强度普遍偏低，难以配置高强度等级轻集料混凝土的问题，为炉渣的资源化利用提供了途径。
附图说明
图1为预水化水泥浆喷雾成球工艺制备高强炉渣硅酸盐陶粒的工艺流程图。
图2为炉渣XRD衍射图谱与莫来石标准普线对比图。
图3为壳层炉渣硅酸盐陶粒结构图。
具体实施方式
本发明利用预水化后的水泥浆用于炉渣陶粒的成型，可解决炉渣成球困难的问题；采用水热合成的养护工艺可降低陶粒生产过程中的能耗，并且热养护条件可使炉渣中的活性成分和结晶态的SiO2被充分利用，有利于陶粒性能的提升。因此，如何解决瘠性物料成球困难问题与如何合理利用炉渣中的各成分制备出成球简单且高强的硅酸盐陶粒是本发明需要解决的问题。
本发明的创新性原理体现在：
1、预水化水泥浆改善炉渣瘠性料成球性能原理
炉渣含有大量的莫来石、玻璃相，因此炉渣属于瘠性料，没有塑性，粘结性能十分差，不易成球。因此在物料制备中需掺加20％～25％的粘结剂，通常加入黏土作为粘结剂，保证生料球具有一定的初始强度。但是大量粘土掺入对陶粒水热合成性能影响较大。本发明采用预水化后的水泥浆用于炉渣陶粒的成型，将水泥与水搅拌成浆体，使水泥颗粒与水充分接触进行预水化，生成Ca(OH)2与C-S-H凝胶，Ca(OH)2与C-S-H凝胶具有高分散性和粘结性，在成球过程中起到胶结作用，极大地改善了瘠性物料成球困难的问题；水泥制成预水化浆体，水泥浆中已生产的Ca(OH)2在自然养护阶段可与炉渣中的活性SiO2反应，缩短自然养护堆放时间，提升了硅酸盐陶粒的早期强度。
2、水泥浆雾化成球
采用喷加雾化水泥浆的方式成球。将水泥浆在成球过程中以雾化的方式喷加至成球盘炉渣粉中，经高压喷枪喷出的水泥浆呈雾状，颗粒细小且分散，雾化颗粒达到几微米到数十微米，可使水泥浆在炉渣粉内部均匀分散。由于预水化水泥浆的粘性雾化颗粒快速形成球形小颗粒—形核过程，随着成球盘的转动小颗粒作为球核逐渐长大形成陶粒球。
同时，在成球过程中炉渣粉料会黏附在小液滴表面，快速以小液滴为中心长大为小颗粒，成球盘继续滚动，小颗粒彼此粘结长大，加速了成球的过程。用该种方式成球可使水泥在陶粒内部分散更为均匀，提升了陶粒强度；加速了成球过程，使成球过程更为简单。
3、梯度壳层结构
在炉渣陶粒表面包覆一层壳层，形成成分梯度。以Ι级粉煤灰与水泥的混合料作为壳层材料包覆在陶粒表面，造壳过程具有二个作用，首先料球在壳层形成过程进一步密实，料球中的水分向表面扩散，壳层混合料在表面沉积；其次壳层逐渐形成密实梯度结构，对陶粒初始结构强度具有提升作用。
壳层材料较炉渣粉更细，可填补陶粒表面的缺陷，使得陶粒表面更加光滑；陶粒成球结束后自然养护阶段，壳层中的水泥发生水化反应，使得壳层具备了一定的初始强度，可以保护陶粒坯体在输送过程不被破坏；在蒸压养护的过程中，具有一定强度的致密壳层结构，能够抵制水蒸汽的热质传输、热质交换造成的热应力损伤；陶粒受到外力作用时，壳层结构将力均匀地传递给陶粒内核，集中力被分散成沿薄壳分布的面应力，避免了陶粒受到集中外力作用而造成劈裂破坏。因而，壳层结构对炉渣硅酸盐陶粒性能提升明显。壳层炉渣硅酸盐陶粒结构图如下图3所示。
4、微集料作用
水冷炉渣含有一定数量的结晶态莫来石物相，利用莫来石具有稳定性好，强度高的特点，采用炉渣粉磨细度控制技术。本发明将炉渣粉磨控制200目筛余20～30％之间，将200目以上的筛余作为陶粒的微集料。对物料分析发现200目筛上余的颗粒尺寸在80微米以上，炉渣的筛上余作为微集料在硅酸盐陶粒中起到骨架作用，优化陶粒颗粒级配，提高了陶粒强度。
5、水热合成形成托贝莫来石矿物相
用于制备硅酸盐陶粒的炉渣中含有大量玻璃态的活性SiO2、活性Al2O3。炉渣中的活性成分具有良好的火山灰活性，在陶粒的养护过程中可参与水化反应过程，自然养护条件下炉渣表面活性的SiO2优先和水泥水化生成的Ca(OH)2反应生成C-SH-凝胶，反应式如下：
xCa(OH)2+ySiO2+nH2O→CSH-gel(1)
在蒸压养护条件下，未反应的水泥继续水化，炉渣中剩余的活性SiO2与非活性的SiO2在碱性条件下溶解形成硅酸根离子(SiO4 4-)，硅酸根离子(SiO4 4-)与Ca2+、OH-发生水热合成反应生成结晶态托贝莫来石，同时无定形的水化硅酸钙相向结晶态转化形成托贝莫来石，反应式如下：
CSH-gel+Ca2++OH-+qSiO4 4-→5CaO·6SiO2·5H2O(2)
与此同时，由于铝硅性质相近、结构相似，在生成托贝莫来石过程中，Al3+能取代部分Si4+进入托贝莫来石结构中，成为托贝莫来石的组成部分，所得到的产物为铝代托贝莫来石(Ca5Si5Al(OH)O17·H2O)。炉渣中的活性成分与非活性的SiO2参与水化反应生成CSH-gel相、托贝莫来石与铝代托贝莫来石相，将炉渣颗粒紧密地连接在一起、填补了炉渣陶粒内部的缺陷。
6采用二次喷施预水化水泥浆及二次搅拌的混合料陈放均化工艺
将预水化水泥浆分二次加入，第一次加入部分水泥浆与炉渣等混合搅拌然后存放均化一段时间，在陈放期间混合料水分进一步扩散，使得物料中的水分进一步分散均匀，在进入成球盘之前再进行第二次搅拌将混合料进一步均匀化，进入成球盘后喷射水泥浆为第二次掺加水泥浆。
炉渣成分中含有大量结晶态的莫来石相，其特点是稳定性良好，在蒸压养护条件下不参与反应，一定程度上保证了炉渣水化后的颗粒形态，使得细小的炉渣颗粒在陶粒内部起到了为微集料填充作用，而较大的炉渣颗粒在陶粒内部起到了骨料支撑的作用。由于炉渣的各成分作用，使得水热合成后的炉渣陶粒具有高强的特性。
本发明涉及的高强炉渣硅酸盐陶粒包括内核混合料与壳层混合料，其中，物料按质量百分比计，各部分组分组成如下。
内核混合料配合比：水泥15～25wt％、炉渣粉40～65wt％、水15～25wt％、硅藻土5～10wt％，各组分质量之和为100％，其中水泥与水按照1:1的质量比例混合，再加入缓凝剂(水泥用量的0.1％～0.2％)制成预水化水泥浆备用；
壳层混合料配合比：将水泥15wt％、粉煤灰85wt％混合均匀制成壳层混合料备用，其中壳层混合料为内核混合料质量的4～6％。
下面结合实施例对本发明进行详细阐述，实施例的配合比如下表1所示。
表1 各实施例中高强炉渣硅酸盐陶粒配合比
Figure BDA0002342718350000061
实施例1：
此实施例中混合料配合比数据如上表1，结合图1，本发明所述的预水化水泥浆喷雾成球工艺制备高强炉渣硅酸盐陶粒的工艺过程如下：
陶粒内核混合料配合比：水泥15wt％、炉渣粉65wt％、水15wt％、硅藻土5wt％，其中水泥与水按照1:1的比例混合加入缓凝剂(水泥用量的0.1％)制成预水化水泥浆备用；
陶粒壳层混合料配合比：将水泥15wt％、粉煤灰85wt％混合均匀制成壳层混合料备用，壳层混合料掺加量为内核混合料质量的4％。
第一步：水泥浆的制备及预水化
将150kg水泥、150kg水以及0.15kg缓凝剂置于搅拌池中搅拌，搅拌速率保持10～15r/min，搅拌1～2h，待水泥浆完成预水化后备用。
第二步：物料拌和
将650kg炉渣粉、50kg硅藻土置于强制式搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，搅拌过程中喷施1/2的预水化水泥浆，搅拌2min；将搅拌均匀的混合料输送至均化仓陈放10min；对陈放均化后的混合料经第二次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，直至部分团聚颗粒分散成均匀的小颗粒。
第三步：内核成球
将第二次搅拌后的混合料置于成球盘中，启动成球盘，用雾化喷头将剩余1/2的预水化水泥浆对准成球盘中混合料的位置喷施，控制喷施时间为5min。预水化水泥浆喷施完成后继续滚动内核料球成型，控制内核混合料成球大小在5～20mm。内核成球总时长约为10min。
第四步：造壳
待内核混合料成球达到5～20mm后，向成球盘中加入34kg粉煤灰与6kg水泥的壳层混合料，继续滚动至陶粒表面光滑，造壳时间为10min，然后取出料球。生料球放置1小时后，从1米高自由落地，完整率93％。
第五步：自然养护
将成型好的料球放置保湿环境中堆放养护48h；
第六步：蒸压养护
将自然养护后的料球送入蒸压釜中，于1.0MPa饱和蒸汽压，180℃条件下，保温10h，然后自然冷却至室温，即可得到所述高强炉渣硅酸盐陶粒。
第七步：强度测试
参照国标GB/T17431.2-2010中筒压强度测试方法对陶粒进行筒压强度进行测试，测得陶粒筒压强度为16～17MPa。
实施例2：
此实施例中混合料配合比数据如上表1，结合图1，本发明所述的预水化水泥浆喷雾成球工艺制备高强炉渣硅酸盐陶粒的工艺过程如下：
陶粒内核混合料配合比：水泥20％、炉渣粉52％、水20％、硅藻土8％，其中水泥与水按照1:1的比例混合加入缓凝剂(水泥用量的0.15％)制成预水化水泥浆备用；
陶粒壳层混合料配合比：将水泥15％、粉煤灰85％混合均匀制成壳层混合料备用，壳层混合料掺加量为内核质量的5％。
第一步：水泥浆的制备及预水化
将200kg水泥、200kg水以及0.3kg缓凝剂置于搅拌池中搅拌，搅拌速率保持10～15r/min，搅拌1～2h，待水泥浆完成预水化后备用。
第二步：物料拌和
将520kg炉渣粉、80kg硅藻土置于强制式搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，搅拌过程中喷施1/2的预水化水泥浆，搅拌3min；将搅拌均匀的混合料输送至均化仓陈放30min；对陈放均化后的混合料经第二次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，使部分团聚颗粒分散成均匀的小颗粒。
第三步：内核成球
将第二次搅拌后的混合料置于成球盘中，启动成球盘，用雾化喷头将剩余1/2的预水化水泥浆对准成球盘中混合料的位置喷施，控制喷施时间为6min。预水化水泥浆喷施完成后继续滚动混合料球成型，控制内核混合料成球大小在5～20mm。内核成球总时间约为8min。
第四步：造壳
待混合料成球达到5～20mm后，向成球盘中加入42.5kg粉煤灰与7.5kg水泥的壳层混合料，继续滚动至陶粒表面光滑，造壳时间15min，然后取出陶粒。生料球放置1小时后，从1米高自由落地，完整率96％。
第五步：自然养护
将成型好的料球放置保湿环境中堆放养护24h；
第六步：蒸压养护
将自然养护后的料球送入蒸压釜中，于1.0MPa饱和蒸汽压，180℃条件下，保温9h，然后自然冷却至室温，即可得到所述高强炉渣硅酸盐陶粒。
第七步：强度测试
参照国标GB/T17431.2-2010中筒压强度测试方法对陶粒进行筒压强度进行测试，测得陶粒筒压强度为18～20MPa。
实施例3：
此实施例中混合料配合比数据如上表1，结合图1，本发明所述的预水化水泥浆喷雾成球工艺制备高强炉渣硅酸盐陶粒的工艺过程如下：
陶粒内核混合料配合比：水泥25％、炉渣粉40％、水25％、硅藻土10％，其中水泥与水按照1:1的比例混合加入缓凝剂(水泥用量的0.2％)制成预水化水泥浆备用；
陶粒壳层混合料配合比：将水泥15％、粉煤灰85％混合均匀制成壳层混合料备用，壳层混合料掺加量为内核质量的6％。
第一步：水泥浆的制备及预水化
将250kg水泥、250kg水以及0.5kg缓凝剂置于搅拌池中搅拌，搅拌速率保持10～15r/min，搅拌1～2h，待水泥浆完成预水化后备用。
第二步：物料拌和
将400kg炉渣粉、100kg硅藻土置于强制式搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，搅拌过程中喷施1/2的预水化水泥浆，搅拌3min；将搅拌均匀的混合料输送至均化仓陈放40min；对陈放均化后的混合料经第二次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，使部分团聚颗粒分散成均匀的小颗粒。
第三步：内核成球
将第二次搅拌后的混合料置于成球盘中，启动成球盘，用雾化喷头将剩余1/2的预水化水泥浆对准成球盘中混合料的位置喷施，控制喷施时间为7min。预水化水泥浆喷施完成后继续滚动混合料球成型，控制内核成球大小在5～20mm,内核成球时间为7min。
第四步：造壳
待混合料成球达到5～20mm后，向成球盘中加入51kg粉煤灰与9kg水泥的壳层混合料，继续滚动至陶粒表面光滑，造壳时间20min，然后取出陶粒。生料球放置1小时后，从1米高自由落地，完整率98％。
第五步：自然养护
将成型好的料球放置保湿环境中堆放养护12h；
第六步：蒸压养护
将自然养护后的料球送入蒸压釜中，于1.0MPa饱和蒸汽压，180℃条件下，保温8h，然后自然冷却至室温，即可得到所述高强炉渣硅酸盐陶粒。
第七步：强度测试
参照国标GB/T17431.2-2010中筒压强度测试方法对陶粒进行筒压强度进行测试，测得陶粒筒压强度为20～22MPa。
对比例
对比例的配合比如下表2所示。
表2 各对比例炉渣硅酸盐陶粒配合比
Figure BDA0002342718350000101
对比例1:不使用预水化水泥浆成球方式
此对比例中混合料配合比数据如上表2。不对水泥作预水化处理，其他条件同上述实施例1。
陶粒内核混合料配合比：水泥15wt％、炉渣粉65wt％、水15wt％、硅藻土5wt％；
陶粒壳层混合料配合比：将水泥15wt％、粉煤灰85wt％混合均匀制成壳层混合料备用，壳层混合料掺加量为内核质量的4％。
第一步：物料拌和
将150kg水泥、650kg炉渣粉、50kg硅藻土置于强制式搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，搅拌过程中喷施1/2的水，搅拌2min；将搅拌均匀的混合料输送至均化仓陈放10min；对陈放均化后的混合料经第二次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，使部分团聚颗粒分散成均匀的小颗粒。
第三步：内核成球
将第二次搅拌后的混合料置于成球盘中，启动成球盘，用雾化喷头将剩余1/2的水对准成球盘中混合料的位置喷施，控制喷施时间为5min。预水化水泥浆喷施完成后继续滚动混合料球成型，控制内核混合料成球大小在5～20mm。内核成球总时长约为45min。
第四步：造壳
待内核混合料成球达到5～20mm后，向成球盘中加入34kg粉煤灰与6kg水泥的壳层混合料，继续滚动至陶粒表面光滑，造壳时间10min，然后取出料球。生料球放置1小时后，从1米高自由落地，完整率61％。
第五步：自然养护
将成型好的料球放置保湿环境中堆放养护48h；
第六步：蒸压养护
将自然养护后的料球送入蒸压釜中，于1.0MPa饱和蒸汽压，180℃条件下，保温10h，然后自然冷却至室温，即可得到所述高强炉渣硅酸盐陶粒。
第七步：强度测试
参照国标GB/T17431.2-2010中筒压强度测试方法对陶粒进行筒压强度进行测试，测得陶粒筒压强度为9～11MPa。
对比例2:不对陶粒进行造壳
此对比例中混合料配合比数据如上表2。不对生料球进行造壳，其他条件同上述实施例1。
陶粒混合料配合比：水泥15wt％、炉渣粉65wt％、水15wt％、硅藻土5wt％，其中水泥与水按照1:1的比例混合加入缓凝剂(水泥用量的0.1％)制成预水化水泥浆备用。
第一步：水泥浆的制备及预水化
将150kg水泥、150kg水以及0.15kg缓凝剂置于搅拌池中搅拌，搅拌速率保持10～15r/min，搅拌1～2h，待水泥浆完成预水化后备用。
第二步：物料拌和
将650kg炉渣粉、50kg硅藻土置于强制式搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，搅拌过程中喷施1/2的预水化水泥浆，搅拌2min；将搅拌均匀的混合料输送至均化仓陈放10min；对陈放均化后的混合料经第二次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，使部分团聚颗粒分散成均匀的小颗粒。
第三步：混合料成球
将第二次搅拌后的混合料置于成球盘中，启动成球盘，用雾化喷头将剩余1/2的预水化水泥浆对准成球盘中混合料的位置喷施，控制喷施时间为5min。预水化水泥浆喷施完成后继续滚动混合料球成型，待混合料球大小达到5～20mm后，取出料球。混合料成球总时长约为10min。料球放置1小时后，从高度为1米处自由下落，料球完整率47％。
第五步：自然养护
将成型好的料球放置保湿环境中堆放养护48h；
第六步：蒸压养护
将自然养护后的料球送入蒸压釜中，于1.0MPa饱和蒸汽压，180℃条件下，保温10h，然后自然冷却至室温，即可得到所述高强炉渣硅酸盐陶粒。
第七步：强度测试
参照国标GB/T17431.2-2010中筒压强度测试方法对陶粒进行筒压强度进行测试，测得陶粒筒压强度为7～9MPa。
对比例3:使用过粗炉渣粉成球
此对比例中混合料配合比数据如上表2。使用细度为200目筛余40～50％的炉渣粉成球，其他条件同上述实施例1。
陶粒内核混合料配合比：水泥15wt％、炉渣粉65wt％、水15wt％、硅藻土5wt％，其中水泥与水按照1:1的比例混合加入缓凝剂(水泥用量的0.1％)制成预水化水泥浆备用；
陶粒壳层混合料配合比：将水泥15wt％、粉煤灰85wt％混合均匀制成壳层混合料备用，壳层混合料掺加量为内核质量的4％。
第一步：水泥浆的制备及预水化
将150kg水泥、150kg水以及0.15kg缓凝剂置于搅拌池中搅拌，搅拌速率保持10～15r/min，搅拌1～2h，待水泥浆完成预水化后备用。
第二步：物料拌和
将650kg炉渣粉、50kg硅藻土置于强制式搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，搅拌过程中喷施1/2的预水化水泥浆，搅拌2min；将搅拌均匀的混合料输送至均化仓陈放10min；对陈放均化后的混合料经第二次搅拌，搅拌速率为140～200r/min，使部分团聚颗粒分散成均匀的小颗粒。
第三步：内核成球
将第二次搅拌后的混合料置于成球盘中，启动成球盘，用雾化喷头将剩余1/2的预水化水泥浆对准成球盘中混合料的位置喷施，控制喷施时间为5min。预水化水泥浆喷施完成后继续滚动混合料球成型，控制内核混合料成球大小在5～20mm。内核成球总时长约为37min。
第四步：造壳
待内核混合料成球达到5～20mm后，向成球盘中加入34kg粉煤灰与6kg水泥的壳层混合料，继续滚动至陶粒表面光滑，造壳时间10min，然后取出料球。生料球放置1小时后，从1米高自由落地，完整率74％。
第五步：自然养护
将成型好的料球放置保湿环境中堆放养护48h；
第六步：蒸压养护
将自然养护后的料球送入蒸压釜中，于1.0MPa饱和蒸汽压，180℃条件下，保温10h，然后自然冷却至室温，即可得到所述高强炉渣硅酸盐陶粒。
第七步：强度测试
参照国标GB/T17431.2-2010中筒压强度测试方法对陶粒进行筒压强度进行测试，测得陶粒筒压强度为6～8MPa。

Claims (10)

1.一种高强炉渣硅酸盐陶粒的方法，其特征在于，所述硅酸盐陶粒包括内核与壳层两部分，其组分组成如下：
内核混合料配合比为：水泥15～25wt％、炉渣粉40～65wt％、水15～25wt％、硅藻土5～10wt％，各组分质量百分比之和为100％；
壳层混合料配合比为：水泥15wt％、粉煤灰85wt％；
壳层混合料为内核混合料质量的4～6％；
包括如下步骤：
(1)水泥浆预水化
将内核混合料中的水泥和水加入缓凝剂在10～15r/min搅拌速率下搅拌1～2h，得到预水化水泥浆，其中，缓凝剂的用量为水泥质量的0.1％～0.2wt％；
(2)物料拌和
将内核混合料中的炉渣粉、硅藻土置于强制式搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌过程中喷洒一半步骤(1)所述的预水化水泥浆，搅拌2～3min；将搅拌均匀的混合料输送至均化仓陈放10～40min；经第二次搅拌，直至部分团聚颗粒分散成均匀的小颗粒；
(3)内核成球
将第二次搅拌后的混合料置于成球盘中，转动成球盘，用雾化喷头将剩余一半步骤(1)所述的预水化水泥浆喷洒到混合料上，控制喷洒时间为5～7min，喷洒完成后继续转动成球盘，控制内核混合料成球的直径为5～20mm；
(4)造壳
待内核混合料成球达到5～20mm后，向成球盘中加入壳层混合料，继续转动成球盘造壳，造壳时间为10～20min，然后取出料球；
(5)自然养护、蒸压养护后，即可得到所述高强炉渣硅酸盐陶粒。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，内核混合料中的水泥和水的质量比为1:0.9～1.2。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥标号为PⅡ52.5级。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述炉渣粉细度为200目筛筛余20～30％。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅藻土中二氧化硅含量大于80wt％，硅藻土颗粒粒径≤0.06mm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰为国家Ⅰ级粉煤灰。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将造壳后料球置于保湿环境中堆放养护12h～48h进行自然养护。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将自然养护后的料球送入蒸压釜中，于1.0MPa饱和蒸汽压，180±10℃条件下，保温8h～10h，然后自然冷却至室温。
10.如权利要求1-9任一所述的方法制备的高强炉渣硅酸盐陶粒。
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