CN113200731B - 一种固废基免烧高强陶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固废基免烧高强陶粒及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明的免烧陶粒，其芯材包括以下重量份的组分：磷石膏32％～46％；污泥焚烧灰18％～24％；矿渣微粉16％～20％；Ⅲ级粉煤灰10％～15％；水泥8％～14％，保温板颗粒0.5％～3％；碳酸氢铵0.2％～1％；所述外壳包括以下组分：磷石膏28％～38％；矿渣微粉24％～35％；水泥12％～20％；Ⅰ级粉煤灰12％～18％；硅灰1％～6％。本发明采用二次养护工艺，首先制备芯材，初次养护后使用壳材将芯材包裹，并进行表面改性，使得制备的免烧陶粒保证了轻质的前提下，强度较高，耐久性又优良。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料的辅助材料技术领域，更具体地说，涉及一种固废基免烧高强陶粒及其制备方法。
背景技术
陶粒作为轻骨料混凝土中一种重要的粗骨料，具有重量轻，隔热、隔声性能好的特点，受到建筑行业青睐。然而传统烧结陶粒投资高，能耗巨大，影响了陶粒的应用。由于免烧陶粒的出现，其在成型以后，直接进行养护就可以进行使用，无需进行高温烧制的过程，从而有效避免了高温烧结带来的能耗与环保问题，经济效益较传统的陶粒制备方法而言较高。
但是，目前现有的免烧陶粒多为以粉煤灰、赤泥、煤矸石等固废为原料，加入水泥作为胶凝材料，将上述原料胶结在一起，得到的免烧陶粒与传统的烧结陶粒相比，由于其表面不如烧结陶粒坚硬，其整体结构强度难以达到传统烧结陶粒的水平，从而容易导致其在使用中掉粉开裂，进而大大影响了陶粒的使用效果，难以保证施工后混凝土的强度。
经检索，中国专利申请号为：201810935060.0，申请日为：2018年8月16日，发明创造名称为：一种固废基硫铝酸盐胶凝材料生产免烧陶粒免蒸养陶粒。该申请案中陶粒的制备方法为：将粉煤灰、固废基硫铝酸盐水泥按一定比例混合均匀，形成混合料；向上述混合料中喷入一定量的发泡剂水溶液并进行搅拌、造粒，形成陶粒坯料；对陶粒坏料进行标准养护，即得免烧陶粒。该申请案中的制备所得的免烧陶粒，取消了水泥的添加，且无需高温烧制，但是其内添加的自制胶凝材料仍需要在1250℃下进行高温煅烧，其成本相对还是较高，且烧制过程中仍存在污染环境的问题。
发明内容
1.要解决的问题
本发明的目的在于克服现有传统陶粒在制备时存在能耗较高、成本高昂的不足，提供了一种固废基免烧高强陶粒及其制备方法。采用本发明的技术方案能够有效解决上述问题，显著降低了生产成本和生产过程中的能耗。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种固废基免烧高强陶粒，包括芯材和外壳，其中，所述芯材包括以下重量份的组分：磷石膏32％～46％；污泥焚烧灰18％～24％；矿渣微粉16％～20％；Ⅲ级粉煤灰10％～15％；水泥8％～14％，保温板颗粒0.5％～3％；碳酸氢铵0.2％～1％；所述外壳包括以下组分：磷石膏28％～38％；矿渣微粉24％～35％；水泥12％～20％；Ⅰ级粉煤灰12％～18％；硅灰1％～6％。
更进一步的，制备所得陶粒的筒压强度为6～10Mpa。
本发明的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，包括如下步骤：
(1)磷石膏预处理；
(2)芯材材料及外壳材料制备；
(3)造粒、初次养护；
(4)包覆外壳；
(5)二次养护；
(6)表面改性。
更进一步的，步骤(2)中，芯材材料的制备方法为：将多种芯材原料干混搅拌均匀，加入18％～35％的水，搅拌后密封，并置于室温下陈化0.5h～1h；外壳材料的制备方法为：将多种外壳原料干混搅拌均匀，加入18％～35％的水搅拌3～5min。
更进一步的，步骤(3)中，将保温板颗粒在芯材原料中滚动，使芯材将保温板颗粒包裹，形成球形颗粒，得到免烧陶粒坯体；将所得免烧陶粒在温度为30℃～40℃、湿度为85％～95％的环境下进行初次养护，养护时间控制为24～30h。
更进一步的，步骤(4)中，向初次养护后的免烧陶粒坯体表面喷洒处理后的外壳材料，均匀包覆外壳，并控制喷吹后的外壳厚度为2～5mm。
更进一步的，步骤(5)中，对步骤(4)中所得芯-壳型免烧陶粒进行二次养护，控制温度为20℃～25℃，湿度为90％～95％，养护时间为12～18d。
更进一步的，步骤(6)中，对二次养护后的免烧陶粒表面喷洒硅酸钠溶液，使其表面均匀覆盖，然后继续在温度为20～25℃，湿度为90％～95％的条件下养护10～14d。
更进一步的，步骤(1)中，磷石膏是湿法生产磷酸时产生的固体废渣，使用前进行预处理的方法为：将磷石膏在100～120℃的烘箱中烘24～28h，然后在球磨机中粉磨，过70目筛备用。
步骤(2)中，所述污泥焚烧灰为污水处理厂污泥经过800℃煅烧后得到的焚烧灰。
步骤(3)中，所述保温板颗粒为废弃的墙面或屋面泡沫保温板材料。
更进一步的，步骤(3)中，保温板材料进行破碎处理并控制颗粒的粒径为1～5mm；步骤(6)中，硅酸钠溶液的重量份为2％～10％。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种固废基免烧高强陶粒，通过对其组分及其配比进行优化选择，一方面，无需高温烧制，就可以制备出满足建筑使用需求的陶粒，显著降低生产成本和生产过程中的能耗；另一方面，所得免烧陶粒的筒压强度能够有效满足混凝土浇筑需求，在使用过程中不容易出现掉粉开裂等情况，耐久性优良。
(2)本发明的一种固废基免烧高强陶粒，其组分主要以固废为原料，尤其是为废弃泡沫保温塑料、磷石膏、污泥等处置提供新的处理方法，避免其对环境的影响，符合建筑材料的绿色持续发展理念。
(3)本发明的一种固废基免烧高强陶粒，通过外壳与芯材结构的设计，并对外壳厚度进行优化，使其与传统免烧陶粒相比，其坚硬的外壳有效保护内部核芯，耐久性进一步提到提高，同时，通过保温板颗粒的添加，并对保温板颗粒的粒径进行优化，一方面，有效保证了免烧陶粒的整体结构强度，另一方面，使免烧陶粒具有较好的保温性能，利用此陶粒作为建筑填充用的的轻骨料中，还具有较好的保温隔热性能。
(4)本发明的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，采用本发明的陶粒组分及配比进行制备，通过先对核芯材料及外壳材料分别进行初步处理，然后进行造粒、养护处理；最后向陶粒坯体喷洒外壳材料、养护、表面改性，并对制备工艺过程中的工艺参数进行优化设计，尤其是采用二次养护工艺，能够有效保证制备所得免烧陶粒的性能，尤其是筒压强度，基本可以达到传统烧结的陶粒水平，同时，其制备过程简单，易操作，又不涉及到高温烧制处理，大大降低了能耗，节约了成本，环保效益高。
(5)本发明的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，通过对免烧陶粒组分及外壳与芯材结构的设计，尤其是通过对各组分之间的配比、外壳与芯材的组合及其制备工艺的进行合理调整和优化，从而能够有效固定组分中有害物质，从而避免对环境带来的二次伤害。
(6)本发明的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，通过采用硅酸钠对免烧陶粒表面进行改性，在其表面生成的硅酸凝胶，可以堵塞外壳结构的毛细孔，使其结构非常致密，从而有效提高了免烧陶粒的强度，降低了免烧陶粒的吸水率。此外，致密的外壳结构可以将陶粒的核芯结构中未参与反应的活性物质储存在内部，起到缓释作用。若陶粒混凝土结构服役时产生裂缝，自由水进入陶粒内部，可激活活性成分，修复裂缝。在制备混凝土时使用，还能够具有较好的抗冻融性能，从而大大提高了陶粒混凝土的耐久性。
附图说明
图1为本发明中对各实施例所得的陶粒进行重金属浸出试验的结果图；
具体实施方式
陶粒作为轻骨料混凝土中一种重要的粗骨料，具有重量轻，隔热、隔声性能好的特点，受到建筑行业青睐。然而传统烧结陶粒投资高，能耗巨大，影响了陶粒的应用。免烧陶粒成型后，直接养护，避免了高温烧结带了的能耗与环保问题。但是，现有免烧陶粒大都存在强度不高，使用耐久性较差，同时，其吸水率较高，在混凝土中使用还会影响建筑结构的耐久性。针对现有陶粒及其制备方法存在的不足，本发明提供了一种固废基免烧高强陶粒及其制备方法，通过对免烧陶粒的组分及其制备工艺进行优化设计，无需高温烧制即可制备得到强度较高的陶粒，其筒压强度在6～10Mpa之间，能够显著降低生产成本和生产过程中的能耗。同时，其在使用过程中不易掉粉开裂，耐久性优良。
具体的，本发明的一种固废基免烧陶粒，包括芯材和外壳。芯材包括以下重量份的组分：保温板颗粒0.5％～3％；磷石膏32％～46％；污泥焚烧灰18％～24％；矿渣微粉16％～20％；Ⅲ级粉煤灰10％～15％；水泥8％～14％；碳酸氢铵0.2％～1％；外壳包括以下组分：磷石膏28％～38％；矿渣微粉24％～35％；水泥12％～20％；Ⅰ级粉煤灰12％～18％；硅灰1％～6％。
本发明通过对免烧陶粒的组分进行优选，主要以固废为原料，尤其是采用废弃泡沫保温塑料、磷石膏、污泥等，对固废的处置提供了新的处理方法，避免其对环境的不良影响，从而一方面能够有效降低制造成本，另一方面，固废的使用符合建筑材料的绿色持续发展理念。
上述免烧陶粒的制备方法具体步骤如下：
(1)磷石膏预处理；
本发明采用的磷石膏是湿法生产磷酸时产生的固体废渣，将磷石膏在100～120℃的烘箱中烘24～28h，然后在球磨机中粉磨，过70目筛备用。在陶粒组分中使用磷石膏，能够有效提高对磷石膏的利用率，解决大量的磷石膏直接堆放，侵占土地，污染环境的问题。
(2)芯材材料及外壳材料制备；
芯材材料的制备方法为：将多种芯材原料干混搅拌均匀，加入18％～35％的水，搅拌后密封，并置于室温下陈化0.5h～1h。
外壳材料的制备方法为：将多种外壳原料干混搅拌均匀，加入18％～35％的水搅拌3～5min。
其中，所述污泥焚烧灰为污水处理厂污泥经过800℃煅烧后得到的焚烧灰。所述水泥为普通硅酸盐水泥。所述保温板颗粒为废弃的墙面或屋面泡沫保温板材料，为模塑聚苯板、挤塑聚苯板、石墨模塑聚苯板、聚氨酯保温板等的一种或多种混合使用，使用破碎机将回收的保温板破碎，切割，使其颗粒粒径为1～5mm。通过保温板颗粒的添加，并对保温板颗粒的粒径进行优化，一方面，有效保证了免烧陶粒的整体结构强度，另一方面，使免烧陶粒具有较好的保温性能，利用此陶粒作为建筑填充用的轻骨料中，还具有较好的保温隔热性能。
(3)造粒、初次养护；
将上述保温板颗粒在芯材原料中滚动，使芯材将保温板颗粒包裹，形成球形颗粒，得到免烧陶粒坯体；将所得免烧陶粒在温度为30℃～40℃、湿度为85％～95％的环境下进行初次养护，养护时间控制为24～30h。通过对养护环境，尤其是温度、湿度和养护时长进行优化设计，能够有效保证制备所得陶粒的强度。
(4)包覆外壳；
向初次养护后的免烧陶粒坯体表面喷洒处理后的外壳材料，均匀包覆外壳，并控制喷吹后的外壳厚度为2～5mm。本发明通过设计芯壳结构的免烧陶粒，并对其外壳厚度进行控制，使制备所得的免烧陶粒在保证了轻质的前提下，其强度得到较大提升，通过其外部坚硬的外壳包裹核芯，能够有效起到保护内部核芯的作用，从而进一步提高陶粒的耐久性。
(5)二次养护；
对步骤(4)中所得芯-壳型免烧陶粒进行二次养护，控制温度为20℃～25℃，湿度为90％～95％，养护时间为12～18d。通过二次养护，形成致密坚硬的外壳结构，有利于进一步保证和提高整体结构的强度。
(6)表面改性。
对二次养护后的免烧陶粒表面喷洒重量份为2％～10％的硅酸钠溶液，使其表面均匀覆盖，然后继续在温度为20～25℃，湿度为90％～95％的条件下养护10～14d。
此外，需要说明的是，本发明的免烧陶粒在成分中，选用了污泥焚烧灰，由于污泥中含有重金属，胶凝材料在水化时产生的OH-1可与Zn2+、Pb2+等重金属离子生产沉淀；胶凝材料中的Fe2+与Cr6+发生氧化还原反应，使Cr6+无害化。此外，重金属离子可与体系生产的钙矾石晶体中的Ca2+发生吸附于置换作用，从而将重金属离子吸纳。同时，外壳水化产物形成的致密的表皮将芯材包裹，重金属离子稳定在内部结构，最终达到重金属固化稳定化目的。因此，本发明所得到的免烧陶粒外壳与芯材结构组合可以将重金属固定在陶粒中，避免污泥焚烧灰、磷石膏等材料中含有的重金属在免烧陶粒在使用时给环境带来二次污染。
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，方法如下：
(1)磷石膏预处理：将磷石膏在120℃的烘箱中烘24h，然后在球磨机中粉磨，过70目筛备用。
(2)原料制备：芯材原料配比如下：称量质量分数为43％的磷石膏，20％的污泥焚烧灰，16％的矿渣微粉，12％的Ⅲ级粉煤灰，8％的水泥，0.5％的保温板颗粒，0.5％的碳酸氢铵。外壳原料配比如下：称量质量分数为磷石膏35％；矿渣微粉28％；水泥20％；Ⅰ级粉煤灰14％；硅灰3％；然后，将芯材原料干混搅拌均匀，然后加30％的自来水。搅拌5min，用塑料薄膜密封，放置在室温环境中陈化0.5h，使水分分布均匀。最后，将外壳原料干混搅拌均匀，加28％水搅拌3min。
(3)造粒：将保温板颗粒在芯材原料中滚动，使芯材将保温板颗粒包裹，形成球形颗粒。
(4)初次养护：将陶粒坯体置于温度为38℃，湿度为90％环境下进行养护，养护时间为24h。
(5)包覆外壳：将免烧陶粒坯体放置于造粒机中，启动造粒机，向造粒机中的陶粒坯体中喷洒外壳材料，使外壳均匀的裹在芯材外表面，并控制外壳厚度为3mm。
(6)二次养护：将免烧陶粒置于温度为25℃，湿度为95％的条件下进行养护，养护时间为14d。
(7)表面改性：喷洒5％的硅酸钠溶液，使其表面均匀覆盖，然后继续在25℃，湿度为95％的条件下养护14d。
实施例2
本实施例的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，方法如下：
(1)磷石膏预处理：将磷石膏在100℃的烘箱中烘28h，然后在球磨机中粉磨，过70目筛备用。
(2)原料制备：芯材原料配比如下：称量质量分数为32％的磷石膏，22％的污泥焚烧灰，19％的矿渣微粉，13％的Ⅲ级粉煤灰，12％的水泥，1％的保温板颗粒，1％的碳酸氢铵。外壳原料配比如下：称量质量分数为磷石膏28％；矿渣微粉32％；水泥20％；Ⅰ级粉煤灰15％；硅灰5％；然后，将芯材原料干混搅拌均匀，然后加32％的自来水。搅拌5min，用塑料薄膜密封，放置在室温环境中陈化0.5h，使水分分布均匀。最后，将外壳原料干混搅拌均匀，加25％水搅拌3min。
(3)造粒：将保温板颗粒在芯材原料中滚动，使芯材将保温板颗粒包裹，形成球形颗粒。
(4)初次养护：将陶粒坯体置于温度为38℃，湿度为90％环境下进行养护，养护时间为25h。
(5)包覆外壳：将免烧陶粒坯体放置于造粒机中，启动造粒机，向造粒机中的陶粒坯体中喷洒外壳材料，使外壳均匀的裹在芯材外表面，并控制外壳厚度为3mm。
(6)二次养护：将免烧陶粒置于温度为25℃，湿度为95％的条件下进行养护，养护时间为14d。
(7)表面改性：喷洒3％硅酸钠溶液，使其表面均匀覆盖，然后继续在25℃，湿度为94％的条件下养护14d。
实施例3
本实施例的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，方法如下：
(1)磷石膏预处理：将磷石膏在110℃的烘箱中烘25h，然后在球磨机中粉磨，过70目筛备用。
(2)原料制备：芯材原料配比如下：称量质量分数为32％的磷石膏，22％的污泥焚烧灰，17％的矿渣微粉，11％的Ⅲ级粉煤灰，14％的水泥，3％的保温板颗粒，1％的碳酸氢铵。外壳原料配比如下：称量质量分数为磷石膏28％；矿渣微粉35％；水泥20％；Ⅰ级粉煤灰12％；硅灰5％；然后，将芯材原料干混搅拌均匀，然后加35％的自来水。搅拌5min，用塑料薄膜密封，放置在室温环境中陈化1h，使水分分布均匀。最后，将外壳原料干混搅拌均匀，加18％水搅拌4min。
(3)造粒：将保温板颗粒在芯材原料中滚动，使芯材将保温板颗粒包裹，形成球形颗粒。
(4)初次养护：将陶粒坯体置于温度为30℃，湿度为90％环境下进行养护，养护时间为30h。
(5)包覆外壳：将免烧陶粒坯体放置于造粒机中，启动造粒机，向造粒机中的陶粒坯体中喷洒外壳材料，使外壳均匀的裹在芯材外表面，并控制外壳厚度为4mm。
(6)二次养护：将免烧陶粒置于温度为20℃，湿度为85％的条件下进行养护，养护时间为18d。
(7)表面改性：喷洒2％硅酸钠溶液，使其表面均匀覆盖，然后继续在25℃，湿度为90％的条件下养护13d。
实施例4
本实施例的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，方法如下：
(1)磷石膏预处理：将磷石膏在120℃的烘箱中烘24h，然后在球磨机中粉磨，过70目筛备用。
(2)原料制备：芯材原料配比如下：称量质量分数为32％的磷石膏，24％的污泥焚烧灰，20％的矿渣微粉，15％的Ⅲ级粉煤灰，8％的水泥，0.8％的保温板颗粒，0.2％的碳酸氢铵。外壳原料配比如下：称量质量分数为磷石膏34％；矿渣微粉24％；水泥18％；Ⅰ级粉煤灰18％；硅灰6％；然后，将芯材原料干混搅拌均匀，然后加18％的自来水。搅拌5min，用塑料薄膜密封，放置在室温环境中陈化0.7h，使水分分布均匀。最后，将外壳原料干混搅拌均匀，加35％水搅拌5min。
(3)造粒：将保温板颗粒在芯材原料中滚动，使芯材将保温板颗粒包裹，形成球形颗粒。
(4)初次养护：将陶粒坯体置于温度为40℃，湿度为90％环境下进行养护，养护时间为24h。
(5)包覆外壳：将免烧陶粒坯体放置于造粒机中，启动造粒机，向造粒机中的陶粒坯体中喷洒外壳材料，使外壳均匀的裹在芯材外表面，并控制外壳厚度为5mm。
(6)二次养护：将免烧陶粒置于温度为25℃，湿度为90％的条件下进行养护，养护时间为14d。
(7)表面改性：喷洒10％硅酸钠溶液，使其表面均匀覆盖，然后继续在20℃，湿度为95％的条件下养护10d。
实施例5
本实施例的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，方法如下：
(1)磷石膏预处理：将磷石膏在100℃的烘箱中烘28h，然后在球磨机中粉磨，过70目筛备用。
(2)原料制备：芯材原料配比如下：称量质量分数为46％的磷石膏，18％的污泥焚烧灰，16％的矿渣微粉，10％的Ⅲ级粉煤灰，9％的水泥，0.5％的保温板颗粒，0.5％的碳酸氢铵。外壳原料配比如下：称量质量分数为磷石膏38％；矿渣微粉35％；水泥12％；Ⅰ级粉煤灰14％；硅灰1％；然后，将芯材原料干混搅拌均匀，然后加32％的自来水。搅拌5min，用塑料薄膜密封，放置在室温环境中陈化0.5h，使水分分布均匀。最后，将外壳原料干混搅拌均匀，加25％水搅拌3min。
(3)造粒：将保温板颗粒在芯材原料中滚动，使芯材将保温板颗粒包裹，形成球形颗粒。
(4)初次养护：将陶粒坯体置于温度为38℃，湿度为90％环境下进行养护，养护时间为25h。
(5)包覆外壳：将免烧陶粒坯体放置于造粒机中，启动造粒机，向造粒机中的陶粒坯体中喷洒外壳材料，使外壳均匀的裹在芯材外表面，并控制外壳厚度为2mm。
(6)二次养护：将免烧陶粒置于温度为25℃，湿度为95％的条件下进行养护，养护时间为14d。
(7)表面改性：喷洒3％硅酸钠溶液，使其表面均匀覆盖，然后继续在25℃，湿度为94％的条件下养护14d。
对比例1
本对比例的一种烧结陶粒的制备方法，包括如下步骤：首先将水加入混合均匀的粉状原料内，搅拌使原料与水混合均匀，其中尾矿泥80％，污泥20％；把混合均匀的原料成球，将生料球放置于干燥箱中于80℃干燥10h；将干燥后的生料球放置于箱式电阻炉内在500℃下预烧20min，然后升温至1050℃、煅烧20min，升温速率3℃/min。
对比例2
本对比例的一种免烧陶粒及其制造方法：芯层配比：矿渣40％、粉煤灰30％、玻璃粉30％；壳层配比：水泥35％，玻璃粉35％，粉煤灰30％；芯层水灰比：0.3；壳层水灰比：0.35。芯材加水搅拌均匀后造粒，成直径为10mm的芯层圆球，自然养护1天。将壳层原料加水搅拌均匀，将养护后的芯层圆球放入装有壳层浆料的成球托盘中摇晃，通过滚球方法使壳层料浆包裹在芯球表面，形成包裹结构的陶粒。
对比例3
本对比例的免烧陶粒，采用实施例2中的组分和配比，其与实施例2的区别在于：不经过二次养护，在步骤(5)包覆外壳后，直接进行步骤(6)的表面改性处理。
对比例4
本对比例的免烧陶粒，采用实施例2中的组分和配比，其与实施例2的区别在于：不经过二次养护，也不进行步骤(6)的表面改性处理。
对比例5
本对比例的免烧陶粒，采用对比例2中的组分及配比，采用实施例2的制备工艺进行制备。
对比例6
本对比例的免烧陶粒，采用实施例2中的组分，但各组分的配比不完全在本发明的范围内，具体如下：
芯材原料配比如下：称量质量分数为28％的磷石膏，35％的污泥焚烧灰，10％的矿渣微粉，3％的Ⅲ级粉煤灰，15％的水泥，4％的保温板颗粒，5％的碳酸氢铵。
外壳原料配比如下：称量质量分数为磷石膏38％；矿渣微粉38％；水泥8％；Ⅰ级粉煤灰8％；硅灰8％。
采用实施例2的制备工艺进行制备。
对上述实施例及对比例中所得免烧陶粒的筒压强度、堆积密度进行检测，并且进行重金属浸出试验。具体的，采用国家标准HJ557-2009《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》对污泥焚烧灰和陶粒进行重金属浸出试验，使用火焰原子吸收光谱仪测定浸出液重金属浓度，结果见图1。
通过图1可以看出，实施例中所得免烧陶粒的筒压强度均在6.5Mpa以上，与烧结陶粒相比，强度接近对比例1中的烧结陶粒，然而烧结陶粒能耗高，生产成本高，且烧制过程中释放大量有毒有害气体，污染大，本发明的免烧陶粒无需经过烧结，制造成本低，对环境友好。同时，本发明的免烧陶粒与现有免烧陶粒相比，本发明的制备工艺制备出的陶粒性能好，筒压强度更高，耐久性优良，有效满足了混凝土的浇筑需求。
Claims (5)
1.一种固废基免烧高强陶粒，其特征在于：包括芯材和外壳，其中，所述芯材包括以下重量份的组分：磷石膏32%~46%；污泥焚烧灰18%~24%；矿渣微粉16%~20%；Ⅲ级粉煤灰10%~15%；水泥8%~14%，保温板颗粒0.5%~3%，保温板颗粒为废弃的墙面或屋面泡沫保温板材料，其颗粒的粒径为1~5mm；碳酸氢铵0.2%~1%；所述外壳包括以下组分：磷石膏28%~38%；矿渣微粉24%~35%；水泥12%~20%；Ⅰ级粉煤灰12%~18%；硅灰1%~6%；
该陶粒的制备方法如下：
（1）磷石膏预处理；
（2）芯材材料及外壳材料制备；芯材材料的制备方法为：将多种芯材原料干混搅拌均匀，加入18%~35%的水，搅拌后密封，并置于室温下陈化0.5h~1h；外壳材料的制备方法为：将多种外壳原料干混搅拌均匀，加入18%~35%的水搅拌3~5min；
（3）造粒、初次养护；
（4）包覆外壳；外壳厚度为2~5mm；
（5）二次养护；控制温度为20℃~25℃，湿度为90%~95%，养护时间为12~18d；
（6）表面改性；对二次养护后的免烧陶粒表面喷洒硅酸钠溶液，使其表面均匀覆盖，然后继续在温度为20~25℃，湿度为90%~95%的条件下养护10~14d。
2.根据权利要求1所述的一种固废基免烧高强陶粒，其特征在于：制备所得陶粒的筒压强度为6~10Mpa。
3.根据权利要求1或2所述的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，将保温板颗粒在芯材原料中滚动，使芯材将保温板颗粒包裹，形成球形颗粒，得到免烧陶粒坯体；将所得免烧陶粒在温度为30℃~40℃、湿度为85%~95%的环境下进行初次养护，养护时间控制为24~30h。
4.根据权利要求3所述的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，向初次养护后的免烧陶粒坯体表面喷洒处理后的外壳材料，均匀包覆外壳。
5.根据权利要求4所述的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，其特征在于：
所述磷石膏是湿法生产磷酸时产生的固体废渣，使用前进行预处理的方法为：将磷石膏在100~120℃的烘箱中烘24~28h，然后在球磨机中粉磨，过70目筛备用；
所述污泥焚烧灰为污水处理厂污泥经过800℃煅烧后得到的焚烧灰。
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