CN112225533A - 一种基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于脱镁硼泥‑油页岩半焦的高强陶粒及其制备方法,原料成分按重量百分比为:脱镁硼泥45~50%,油页岩半焦45~50%,硅酸钠3~5%;其堆积密度830~890kg/m3,筒压强度9~13MPa;制备方法为:1)将脱镁硼泥和油页岩半焦混合;(2)磨矿烘干制成粉料;(3)粉料过200目筛获得预处理物料;(4)将预处理物料与硅酸钠混合,加入用造粒机制成母粒;(5)在105~120℃干燥,在500~550℃预热,在1050~1100℃焙烧20~30min,随炉冷却。本发明的方法解决了硼泥和油页岩半焦的堆存处理难题,减轻了对环境的危害;可以制备出性能优异的陶粒,还能够节省大量粘土资源,降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于环保和矿物加工技术领域,特别涉及一种基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒及其制备方法。
背景技术
硼泥是生产硼酸、硼砂等产品产生的废渣,呈碱性,含氧化硼和氧化镁等组分,俗称“硼泥”。硼泥在硼砂工业中的排放量巨大,通常生产1t的硼砂,会产生4~5t的硼泥,硼泥的堆存处置不仅占用大量土地,而且会使堆场附近的土壤碱化并引起硼的迁移转化,造成环境污染。
页岩油的产量也在逐年增加,在制备页岩油的过程中会排放大量的油页岩半焦,其大量堆放不仅大量土地,且其渗出液含有较多的有毒化合物,会严重污染环境。
高性能混凝土因其轻质高强、抗震性能强、耐久性良好、经济优良,一直受到研究学者的关注;混凝土中轻集料用量占到60%以上,传统人造轻骨料多以黏土、页岩等自然资源为主要原料,大量开采会破坏生态环境。目前常用的人造轻骨料也存在强度低、密度大缺陷,无法满足制备高性能混凝土的标准。开发一种以脱镁硼泥和油页岩半焦等工业废渣为原料,既可以解决工业固废的资源化问题,也提供了新型高强轻骨料新产品。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒及其制备方法,以脱镁硼泥和油页岩半焦两种工业废渣为原料,通过成分配比以及热处理加工的方式,制成高强度高密度的混凝土用陶粒材料,达到硼泥和油页岩半焦再利用、降低陶粒制备成本、减轻环境污染的目的。
本发明的基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒的原料成分按重量百分比为:脱镁硼泥45~50%,油页岩半焦45~50%,硅酸钠3~5%;其堆积密度830~890kg/m3,筒压强度9~13MPa。
上述的基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒的密度等级900级,1h吸水率1.3~2.1%。
上述的脱镁硼泥的制备方法为:将硼泥与重量浓度40~60%的硫酸按重量比1:(3~5)混合后,在70±3℃条件下浸出至少120min,然后过滤;过滤获得的浸出渣水洗至洗液的pH值≥6,再烘干去除水分作为脱镁硼泥。
本发明的基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒的制备方法按以下步骤进行:
1、将脱镁硼泥和油页岩半焦混合获得混合物料;
2、将混合物料采用球磨机进行磨矿处理,磨矿时的矿浆浓度70~80%,磨矿时间20~30min,烘干去除水分制成粉料;
3、将粉料过200目筛,筛下物料作为预处理物料;
4、将预处理物料与硅酸钠混合,再加入水混合均匀,然后用造粒机制成母粒;母粒中按重量百分比为脱镁硼泥45~50%,油页岩半焦45~50%,硅酸钠3~5%;
5、将母粒置于加热炉中,在105~120℃条件下干燥20~25min,然后升温至500~550℃,在500~550℃预热5~10min,最后升温至1050~1100℃,在1050~1100℃焙烧20~30min,随炉冷却至常温,制成基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒。
上述的步骤4中,母粒的粒径5~20mm。
上述的步骤4中,水的加入量为预处理物料和硅酸钠总重量的20~25%。
本发明的有益效果为:硼泥和油页岩半焦都属于工业废渣,大量堆存会占用大量土地,污染土壤和水体,结合硼泥和油页岩半焦制备陶粒,解决了硼泥和油页岩半焦的堆存处理难题,减轻了对环境的危害;脱镁硼泥细度小、且具有一定的粘性、含有一定的镁、硅和铁;而油页岩半焦中含有大量的硅和铝,且还有一定的有机质,具有充足的发气成分;两者作为主要原料不仅可以制备出性能优异的陶粒,还能够节省大量粘土资源,降低生产成本。
具体实施方式
本发明实施例中采用的硼泥为硼精矿采用碳碱法制备三氧化二硼过程中产生的固体废弃物。
本发明实施例中的脱镁硼泥的成分按重量百分比含Mg 12~17%、Si 45~55%、Al 2~5%、Fe 9~13%
本发明实施例中的油页岩半焦的成分按重量百分比含Si 40~45%、Al 13~18%、Mg 2~5%、Fe 6~10%
本发明实施例中堆积密度、筒压强度和吸水率的测定方法所依据的标准为GBT17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》。
本发明实施例中的密度等级的评价标准依据为GBT17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》。
本发明实施例中采用的硅酸钠为市购工业级产品。
本发明实施例中采用的硅酸钠的粒度≤80目。
本发明实施例中采用的硫酸为市购工业级产品。
本发明实施例中用球磨机进行磨矿处理时,球磨后的物料进入振动筛筛分,筛上物料返回球磨机。
本发明实施例中采用的造粒机为圆盘造粒机。
以下为本发明优选实施例。
实施例1
将硼泥与重量浓度50%的硫酸按重量比1:4混合后,在70±3℃条件下浸出至少120min,然后过滤;过滤获得的浸出渣水洗至洗液的pH值≥6,再烘干去除水分作为脱镁硼泥;
将脱镁硼泥和油页岩半焦混合获得混合物料;
将混合物料采用球磨机进行磨矿处理,磨矿时的矿浆浓度75%,磨矿时间25min,烘干去除水分制成粉料;
将粉料过200目筛,筛下物料作为预处理物料;
将预处理物料与硅酸钠混合,再加入水混合均匀,然后用造粒机制成母粒,粒径10mm;水的加入量为预处理物料和硅酸钠总重量的20%;
母粒中固体成分按重量百分比为脱镁硼泥50%,油页岩半焦46%,硅酸钠4%;
将母粒置于加热炉中,在110℃条件下干燥22min,然后升温至530℃,在530℃预热8min,最后升温至1070℃,在1070℃焙烧25min,随炉冷却至常温,制成基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒;
基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒的堆积密度889kg/m3,筒压强度12.21MPa,密度等级900级,1h吸水率1.3%。
实施例2
方法同实施例1,不同点在于:
(1)将硼泥与重量浓度40%的硫酸按重量比1:5混合,在70±3℃条件下浸出;
(2)磨矿时的矿浆浓度80%,磨矿时间30min;
(3)母粒粒径20mm;制成母粒时水的加入量为预处理物料和硅酸钠总重量的23%;
(4)母粒中固体成分按重量百分比为脱镁硼泥45%,油页岩半焦50%,硅酸钠5%;
(5)母粒在105℃条件下干燥25min,在500℃预热10min,在1050℃焙烧30min;
(6)基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒的堆积密度835kg/m3,筒压强度9.42MPa,1h吸水率1.7%。
实施例3
方法同实施例1,不同点在于:
(1)将硼泥与重量浓度60%的硫酸按重量比1:3混合,在70±3℃条件下浸出;
(2)磨矿时的矿浆浓度70%,磨矿时间20min;
(3)母粒粒径5mm;制成母粒时水的加入量为预处理物料和硅酸钠总重量的25%;
(4)母粒中固体成分按重量百分比为脱镁硼泥48%,油页岩半焦49%,硅酸钠3%;
(5)母粒在120℃条件下干燥20min,在550℃预热5min,在1100℃焙烧20min;
(6)基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒的堆积密度874kg/m3,筒压强度11.741MPa,1h吸水率2.1%。
Claims (6)
1.一种基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒,其特征在于原料成分按重量百分比为:脱镁硼泥45~50%,油页岩半焦45~50%,硅酸钠3~5%;其堆积密度830~890kg/m3,筒压强度9~13MPa。
2.根据权利要求1所述的一种基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒,其特征在于其密度等级900级,1h吸水率1.3~2.1%。
3.根据权利要求1所述的一种基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒,其特征在于所述的脱镁硼泥的制备方法为:将硼泥与重量浓度40~60%的硫酸按重量比1:(3~5)混合后,在70±3℃条件下浸出至少120min,然后过滤;过滤获得的浸出渣水洗至洗液的pH值≥6,再烘干去除水分作为脱镁硼泥。
4.一种基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒的制备方法,其特征在于按以下步骤进行:
(1)将脱镁硼泥和油页岩半焦混合获得混合物料;
(2)将混合物料采用球磨机进行磨矿处理,磨矿时的矿浆浓度70~80%,磨矿时间20~30min,制成粉料;
(3)将粉料过200目筛,筛下物料作为预处理物料;
(4)将预处理物料与硅酸钠混合,再加入水混合均匀,然后用造粒机制成母粒;母粒中固体成分按重量百分比为脱镁硼泥45~50%,油页岩半焦45~50%,硅酸钠3~5%;
(5)将母粒置于加热炉中,在105~120℃条件下干燥20~25min,然后升温至500~550℃,在500~550℃预热5~10min,最后升温至1050~1100℃,在1050~1100℃焙烧20~30min,随炉冷却至常温,制成基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒。
5.根据权利要求4所述的基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒的制备方法,其特征在于步骤(4)中,母粒的粒径5~20mm。
6.根据权利要求4所述的基于脱镁硼泥-油页岩半焦的高强陶粒的制备方法,其特征在于步骤(4)中水的加入量为预处理物料和硅酸钠总重量的20~25%。
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