CN111517755A - 一种环保陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种环保陶粒及其制备方法，属于废弃物处理及建筑材料技术领域。用于制备该环保陶粒所用的原料及其质量份数为：湖泊淤泥35～60份，牛粪25～45份，灶膛灰10～25份。具体制备方法是先将湖泊淤泥和牛粪按照一定配比混合，搅拌均匀，得到淤泥浆料，接着按照一定配比，称量河灶膛灰，加入淤泥浆料中，搅拌均匀，得到混合浆料，然后在室温条件下密封陈化24小时，倒入制粒机，制得生料颗粒，将制得生料颗粒置于回转窑中，预热一段时间后，按照一定的温度制度进行烧结，接着空冷至室温，得到粒径20～38mm、密度等级400～600、堆积密度296～523kg/m3、筒压强度2.2～3.5MPa、1小时吸水率7.8～10.0％、导热系数0.35‑0.54W/(m·K)的环保陶粒，实现了湖泊淤泥、牛粪和灶膛灰等废弃物的再利用，减轻了环境污染，降低了建筑材料的生产成本。

Description

一种环保陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于废弃物处理及建筑材料技术领域，特别涉及一种环保陶粒及其制备方法。
背景技术
长江三角洲一带，养殖户在养殖牛的过程中，这些牛产生大量的牛粪，但因牛粪难于腐烂，经常堆成大量的牛粪山，另外这里的农村人家，每天采用稻草和棉杆等秸秆烧水和做三顿饭，从而产生大量的灶膛灰，掏出来的灶膛灰，堆在房前屋后，因为颗粒细小，刮风时，到处飘洒，污染空气，下雨时，灶膛灰还会流入河流，污染地球上有限的淡水水质，因此,牛粪和灶膛灰等废弃物都给当地的环境造成很大困扰。
陶粒因其质轻、减重、强度高、比表面大、防火耐热保温等特性，而作为一种新兴建筑材料被广泛应用在建筑领域，比如在建造大跨度桥梁建筑时，用陶粒作为砼骨料，能大大降低桥梁构筑物的自身重量，并能减少桩基的数量，从而可以节省更多的钢材，除此之外，吊装机械的吊装效率也会随之得到大幅度提升，从而提高钢梁的承载安全度，传统的陶粒采用粘土制备，但随着节能减排的需求日益增大，在制备陶粒的过程中，如何做到既能节约土地，降低生产能耗，又能获得具有优良的堆积密度、筒压强度和吸水率等重要指标的陶粒是建材行业亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明提供一种环保陶粒及其制备方法，以湖泊淤泥、灶膛灰和牛粪为原料，经过粉碎、称量、混合、搅拌、陈化、压制成型、预热、烧结、冷却等过程，制备出粒径为20～38mm、密度等级为400～600、堆积密度296～523kg/m3、筒压强度2.2～3.5MPa、1小时吸水率为7.8～10.0％、导热系数0.35-0.54W/(m·K)的陶粒，实现废弃物的有益利用，解决废弃物污染问题，减少了环境污染，具有很好的社会效益和经济效益。
为了实现上述目的，本发明技术采取如下的技术方案：
本发明的一种环保陶粒，所用的原料及其质量份数为：湖泊淤泥35～60份，牛粪25～45份，灶膛灰10～25份。
所述的湖泊淤泥，为清淤后堆在湖泊岸边的半湿淤泥，含水质量百分比为40～60％。
作为优选，所述的湖泊淤泥在80℃烘干后，干淤泥所含的组分及其质量份数为：二氧化硅20～35份，氧化铝15～20份，五氧化二磷6～12份，氧化钙10～12份、氧化铁5～8份，氧化镁0～3份，氧化钾5～8份，氧化钠3～5份，有机物20～28份。
所述的牛粪，为半风干的牛粪，含水质量百分比为30～40％。
作为优选，所述的牛粪，风干以后，干牛粪所含的组分及其质量份数为：粗蛋白14～18份，粗脂肪1.5～3.9份，粗纤维40～50，无氮浸出物20～35，钙1.2～2.7，磷0.2～0.6。
本发明的环保陶粒，其粒径为20～38mm，密度等级为400～600，堆积密度为296～523kg/m3，筒压强度为2.2～3.5MPa，1小时吸水率为7.8～10.0％，导热系数为0.35-0.54W/(m·K)。
本发明的环保陶粒，包括以下的制备步骤：
(1)按照配比，称量湖泊淤泥和牛粪，将其混合后，采用砂浆搅拌器搅拌均匀，得到淤泥浆料A；
(2)按照配比，称量灶膛灰，加入淤泥浆料A中，进行搅拌，待搅拌均匀后，得到混合浆料B，在室温条件下密封陈化24小时；
(3)将陈化后的混合浆料B倒入制粒机，制得生料颗粒；
(4)将生料颗粒置于回转窑中，预热一段时间后，进行烧结，随后空冷至室温，得到环保陶粒。
所述的步骤(4)中，预热工序是以5℃/分钟的升温速率，升温到105～120℃，然后保温1～2小时。
所述的步骤(4)中，烧结工序是对回转窑设置两个烧结过程，第一个烧结过程是以3℃/分钟的速率升温到400～550℃，并保温60分钟，第二个烧结过程是以3℃/分钟的速率升温到850～1050℃，并保温30分钟。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明所用的原料包括长江三角洲一带的湖泊淤泥、牛粪、灶膛灰等废弃物，拌浆过程中不用加水，而且不需要对淤泥和牛粪进行干燥，制备出环保陶粒，既美化了生态环境，又可利用废弃物，降低了能耗，节约了制备建筑材料所需的成本，因此具有良好的社会效益和经济效益，并具有广阔的应用前景。
(2)本发明所用的牛粪，在陈化过程中可作为促进剂和粘结剂，使各物料之间能够更好地糅合、相互渗透、混合均匀，有利于烧结过程中形成骨架。
(3)本发明所用的灶膛灰呈碱性，可以和牛粪中的有机酸性物质反应，形成螯合物，有利于粘合物料。
(4)本发明所用的淤泥和牛粪含有丰富的有机物，在后期烧结时有利于形成微观结构的三维骨架，提高陶粒的抗压强度，耐久性高。
(5)本发明预热的目的是为了将生料颗粒里的水分和小分子物质充分排出。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
以下实施例中，所用的湖泊淤泥经烘干后所含的成分及其质量份数为：二氧化硅25份，氧化铝17份，五氧化二磷8.5份，氧化钙10份、氧化铁6份，氧化镁1.5份，氧化钾6.5份，氧化钠3.5份，有机物22份。
以下实施例中，所用的湖泊淤泥，为清淤后堆在湖泊岸边的半湿淤泥，含水质量百分比为55％。
以下实施例中，所用的牛粪，风干以后，干牛粪所含的组分及其质量份数为：粗蛋白14～18份，粗脂肪1.5～3.9份，粗纤维40～50，无氮浸出物20～35，钙1.2～2.7，磷0.2～0.6。
以下实施例中，所用的牛粪为质量含水量32％的牛粪。
本发明所述的一种环保陶粒及其制备方法，所用的原料及其质量份数为：湖泊淤泥35～60份，牛粪25～45份，灶膛灰10～25份。
实施例1
本实施例制备的一种环保陶粒及其制备方法，所用的原料及其质量份数为：湖泊淤泥60份，牛粪25份，灶膛灰15份。
本实施例所述的一种环保陶粒及其制备方法，包括以下步骤：
(1)称量湖泊淤泥和牛粪，将其混合后，采用砂浆搅拌器，在80转/分的搅拌速度下搅拌均匀，得到淤泥浆料A；
(2)称量灶膛灰，加入淤泥浆料A中，进行搅拌，待搅拌均匀后，得到混合浆料B，在室温条件下密封陈化24小时；
(3)将陈化后的混合浆料B倒入制粒机，制得生料颗粒；
(4)将生料颗粒置于回转窑中，将回转窑以5℃/分钟的升温速率升温，直到105℃，开始保温1小时，对生料颗粒进行预热，让生料颗粒里的水分和小分子物质充分排出；
(5)设置回转窑的烧结温度制度，第一个烧结过程是从105℃以3℃/分钟的速率升温到400℃，并保温60分钟，第二个烧结过程是从400℃以3℃/分钟的速率升温到850℃，并保温30分钟，然后空冷至室温，得到陶粒。
本实施例制备得到的陶粒，其粒径为25mm、密度等级为600、堆积密度510kg/m3、筒压强度3.2MPa、1小时吸水率为9.5％、导热系数0.37W/(m·K)。
实施例2
本实施例的一种环保陶粒及其制备方法，所用的原料及其质量份数为：湖泊淤泥35份，牛粪40份，灶膛灰25份。
本实施例所述的一种环保陶粒及其制备方法，包括以下步骤：
(1)称量湖泊淤泥和牛粪，将其混合后，采用砂浆搅拌器，在80转/分的搅拌速度下搅拌均匀，得到淤泥混合物A；
(2)称量灶膛灰，加入淤泥浆料A中，进行搅拌，待搅拌均匀后，得到混合浆料B，在室温条件下密封陈化24小时；
(3)将陈化后的混合浆料B倒入制粒机，制得生料颗粒；
(4)将生料颗粒置于回转窑中，将回转窑以5℃/分钟的升温速率升温，直到115℃，开始保温2小时，对生料颗粒进行预热，让生料颗粒里的水分和小分子物质充分排出；
(5)设置回转窑的烧结温度制度，第一个烧结过程是从115℃以3℃/分钟的速率升温到500℃，并保温60分钟，第二个烧结过程是从500℃以3℃/分钟的速率升温到950℃，并保温30分钟，然后空冷至室温，得到陶粒。
本实施例制备得到的陶粒，粒径为36mm、密度等级为400、堆积密度392kg/m3、筒压强度2.8MPa、1小时吸水率为8.2％、导热系数0.52W/(m·K)。
实施例3
本实施例的一种环保陶粒及其制备方法，所用的原料及其质量份数为：湖泊淤泥50份，牛粪30份，灶膛灰20份。
本实施例所述的一种环保陶粒及其制备方法，包括以下步骤：
(1)称量湖泊淤泥和牛粪，将其混合后，采用砂浆搅拌器，在80转/分的搅拌速度下搅拌均匀，得到淤泥混合物A；
(2)称量灶膛灰，加入淤泥浆料A中，进行搅拌，待搅拌均匀后，得到混合浆料B，在室温条件下密封陈化24小时；
(3)将陈化后的混合浆料B倒入制粒机，制得生料颗粒；
(4)将生料颗粒置于回转窑中，将回转窑以5℃/分钟的升温速率升温，直到120℃，开始保温1小时，对生料颗粒进行预热，让生料颗粒里的水分和小分子物质充分排出；
(5)设置回转窑的烧结温度制度，第一个烧结过程是从120℃以3℃/分钟的速率升温到550℃，并保温60分钟，第二个烧结过程是从550℃以3℃/分钟的速率升温到1050℃，并保温30分钟，然后空冷至室温，得到陶粒。
本实施例制备得到的陶粒，其粒径为27mm、密度等级为600、堆积密度503kg/m3、筒压强度3.1MPa、1小时的吸水率为9.8％、导热系数0.42W/(m·K)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种环保陶粒及其制备方法，其特征在于，所用的原料及其质量份数为：湖泊淤泥35～60份，牛粪25～45份，灶膛灰10～25份。
2.根据权利要求1所述的环保陶粒，其特征在于，所述的湖泊淤泥，为清淤后堆在湖泊岸边的半湿淤泥，含水质量百分比为40～60％。
3.根据权利要求1所述的环保陶粒，其特征在于，所述的湖泊淤泥在80℃烘干后，干淤泥所含的组分及其质量份数为：二氧化硅20～35份，氧化铝15～20份，五氧化二磷6～12份，氧化钙10～12份，氧化铁5～8份，氧化镁0～3份，氧化钾5～8份，氧化钠3～5份，有机物20～28份。
4.根据权利要求1所述的环保陶粒，其特征在于，所述的牛粪为半风干的牛粪，含水质量百分比为30～40％。
5.根据权利要求1所述的环保陶粒，其特征在于，所述的牛粪，风干以后，干牛粪所含的组分及其质量份数为：粗蛋白14～18份，粗脂肪1.5～3.9份，粗纤维40～50，无氮浸出物20～35，钙1.2～2.7，磷0.2～0.6。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的环保陶粒，其特征在于，粒径为20～38mm，密度等级为400～600，堆积密度为296～523kg/m3，筒压强度为2.2～3.5MPa，1小时吸水率为7.8～10.0％，导热系数为0.35-0.54W/(m·K)。
7.权利要求1～6任意一项所述的环保陶粒，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)按照配比，称量湖泊淤泥和牛粪，将其混合后，采用砂浆搅拌器搅拌均匀，得到淤泥浆料A；
(2)按照配比，称量灶膛灰，加入淤泥浆料A中，进行搅拌，待搅拌均匀后，得到混合浆料B，在室温条件下密封陈化24小时；
(3)将陈化后的混合浆料B倒入制粒机，制得生料颗粒；
(4)将生料颗粒置于回转窑中，预热一段时间后，进行烧结，随后空冷至室温，得到环保陶粒。
8.根据权利要求7所述的环保陶粒，其特征在于，步骤(4)的预热工序是以5℃/分钟的升温速率，升温到105～120℃，然后保温1～2小时。
9.根据权利要求7所述的环保陶粒，其特征在于，步骤(5)的烧结工序是对回转窑设置两个烧结过程，第一个烧结过程是以3℃/分钟的速率升温到400～550℃，并保温60分钟，第二个烧结过程是以3℃/分钟的速率升温到850～1050℃，并保温30分钟。
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