CN114031416B - 一种利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法。包括以下步骤:A、将机制泥饼块与清淤淤泥进行烘干后进行粉碎并进行过滤;B、将机制砂泥饼和清淤淤泥进行混合形成混合料;C、将经过步骤B形成的混合料加水湿润后进行旋转造粒,制成泥饼粒;D、将泥饼粒盛放在容器内,预热后,在炉中对泥饼粒进行烧结干燥;E、将烧结干燥后的泥饼粒冷却至室温即可。优点是:不但有效处理了固体废弃物,从而实现了资源化利用的目的,而且通过该方法以及特定的配方生产出的泥饼粒作为轻质骨料使用时有足够的强度,便于堆放和运输,并且作为轻集料,具有可靠的环境安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种机制砂泥饼的处理方法,具体地说是一种利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法。
背景技术
在机制砂生产过程中,作为原材料的石材表面有包裹泥土与石材破碎后产生的细石粉一同被水洗后进入沉淀池沉淀,再经过输送管道进入压滤机进行压制形成机制砂泥饼;随着生产的持续,机制砂泥饼也不断产生,作为机制砂生产中形成的固体废弃物,机制砂泥饼如果不能及时处理,将影响到机制砂的后续生产,为企业带来不必要的损失,同时因机制砂泥饼中,含有遇水溶解或形成胶凝体的成分,假如直接用来制作混凝土等强度构件,在实际使用中很可能会因遇水导致强度下降的问题发生,甚至引起事故,因此如何对机制砂泥饼进行处理成为亟待解决的技术难题。
陶粒是一种合格的结构/建筑材料(轻集料),它一种典型的多相体系,其成分主要包括SiO2、AL2O3、Fe2O3、CaO、Na2O、MgO、TiO2等,当陶粒原料被加热至烧结温度时,原料内部各成分发生反应、相变,在反应相变足够长时间后,得到稳定的相结构,可应用于隔热、制备陶瓷、陶粒混凝土等,现有技术中陶粒的主要原料是泥土,而机制砂泥饼的主要成分和泥土相近,但是其成分范围相比烧制陶粒所需成分仍有偏差,因此如何利用机制砂泥饼烧制成陶粒,将会给机制砂泥饼的处理带来技术性的突破,这对企业生产将带来重要的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够对机制砂泥饼进行处理得到陶粒的利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法。
为了解决上述技术问题,本发明的利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法,包括以下步骤:
A、将机制泥饼块与清淤淤泥在100~110℃的温度条件下进行烘干后进行粉碎并进行过滤;
B、将机制砂泥饼和清淤淤泥进行混合形成混合料;
C、将经过步骤B形成的混合料加水湿润后进行旋转造粒,制成球形颗粒的泥饼粒;
D、将泥饼粒盛放在容器内,在380~420℃的温度条件下预热15-25分钟后,在炉中对泥饼粒进行烧结干燥;
E、将烧结干燥后的泥饼粒冷却至室温即可。
所述步骤A之前,采用泥饼原料在筛网上进行反复摩擦粉碎,制备成步骤A中所需的机制泥饼块。
所述步骤A中,机制泥饼块的含水率为35%~45%,清淤淤泥的含水率为40%~50%。
所述步骤A中,粉碎后的机制泥饼块与清淤淤泥分别通过50~70目的筛网进行过滤。
所述步骤B中机制砂泥饼和清淤淤泥的混合比为2∶1、1∶1、1∶2、1∶3。
所述步骤C中,混合料与水之间的固液比为8:3。
所述步骤D中,所述烧结干燥的温度为1000~1200℃,烧结干燥的时间为5~25分钟。
所述烧结干燥的温度为1150℃,烧结干燥的时间为15分钟。
所述所述步骤B中机制砂泥饼和清淤淤泥的混合比为2∶1。
所述步骤C中,旋转造粒的转速为30转/分钟~50转/分钟,泥饼粒的直径为6~9mm。
本发明的优点在于:
通过本发明的工艺方法,将机制泥饼块与清淤淤泥进行搭配生产泥饼粒作为轻集料使用,不但有效处理了固体废弃物,从而实现了资源化利用的目的,降低了传统上对机制泥饼块进行处理的处置成本以及因固体废弃物排放所造成的环境压力问题,而且通过该方法以及特定的配方生产出的泥饼粒作为轻质骨料使用时有足够的强度,便于堆放和运输,并且作为轻集料,具有可靠的环境安全性。
附图说明
图1为烧结温度对筒压强度的影响的对比图;
图2为烧结温度对堆积密度的影响的对比图;
图3为烧结温度对吸水率的影响的对比图;
图4为烧结时间对筒压强度的影响的对比图;
图5为烧结时间对堆积密度的影响的对比图;
图6为烧结时间对吸水率的影响的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,对本发明的利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法作进一步详细说明。
通过对比不同温度和时间制备的陶粒的物理性能,包括筒压强度、堆积密度、吸水率,并对陶粒的物相性能进行评估,研究结果证明了可以资源化利用生产、清淤副产品,有效处理固体废弃物,制备陶粒等高强骨料。
基于上述理论依据,本发明的利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法,其制备过程包括烘干、预混、造粒、干燥、烧结和冷却步骤,具体步骤如下:
A、将含水率为35%~45%的机制泥饼块与含水率为40%~50%的清淤淤泥在100~110℃(优选为105℃)的温度条件下进行烘干后进行粉碎并通过50~70目(优选为60目)的筛网进行过滤;
B、将机制砂泥饼和清淤淤泥以不同质量混合比进行混合形成混合料;
C、将经过步骤B形成的混合料按固液比8∶3加水湿润后以30转/分钟~50转/分钟(优选为40转/分钟)的转速进行旋转造粒,制成直径为6~9mm的球形颗粒的泥饼粒;
D、将泥饼粒盛放在刚玉坩埚内,在380~420℃(优选为400℃)的温度条件下预热15-25分钟(优选为15分钟)后,在马弗炉中对泥饼粒进行烧结干燥,烧结干燥的温度为1000~1200℃,烧结干燥的时间为5~25分钟;
E、将烧结干燥后的泥饼粒冷却至室温即可。
进一步地,对于机制泥饼块的获得来说,可以在步骤A之前,采用泥饼原料在筛网上进行反复摩擦粉碎,由此制备成步骤A中所需的机制泥饼块,检测其含水率为40%±5%。
上述方法中,机制砂泥饼取自镇江市港发新材料公司,淤泥来源于长江航道镇江段清淤淤泥,原材料基本性质如表1所示,化学组成如表2所示:
表1机制砂泥饼/航道清淤淤泥的基本性质
表2机制砂泥饼/航道清淤淤泥化学元素分析
以2∶1、1∶1、1∶2、1∶3四种混合比的机制砂泥饼和清淤淤泥为例对各种指标的选定进行说明:
烧结温度的影响
在1000~1150℃的范围内,四种比例制备陶粒的抗压强度均随着温度的升高呈上升趋势,较低的温度不利于无机组分如SiO2、Al2O3、CaO,Fe2O3等产生均匀结构,最终形成强度相对较低的陶粒;当温度超过1150℃时,抗压强度略有下降,控制烧结时间为15min,堆积密度的变化情况如图2所示,陶粒的堆积密度在1000~1150℃之间随温度的升高而降低,在此范围内温度升高,有机质气化更充分,陶粒因内部发育形成气孔而膨胀,从而使堆积密度降低,这与陶粒的膨胀性能密切相关,当温度超过1150℃,过高的温度导致陶粒内部气化产生压力,内部大幅度膨胀,堆积密度较大,由于淤泥中的碳含量及泥饼中含有的SiO2、Al2O3等物质液化后扩充陶粒内部气孔升高堆积密度,如图3所示,陶粒吸水率随着烧结温度的升高逐渐下降,吸水率下降与陶粒内部高熔点物质液化有关,高熔点物质的液化成分随温度的增高而增加,陶粒内部气孔增加从而降低降低了孔隙率,使得吸水率下降,综合以上结果,选择了1150℃作为烧结过程评估中的最佳温度。
烧结时间的影响
从产品质量和能耗的角度来看,烧结时间是另一个需要控制的重要参数,当烧结温度分别设定为1150℃时,如图4所示,烧结时间少于15分钟时,陶粒不具备足够的强度,这是因为混合物中无机组分的熔化或有机物的气化不够充分,当烧结时间延长到15分钟以上时,抗压强度变得稳定,如图5所示,吸水率随烧结时间的延长而增加,陶粒液相反应随时间的增加更充分,内部气孔被填充,形成的多余液相则可能封闭表面气孔(曲烈等,2016),从而降低陶粒吸水率,2∶1的陶粒吸水率最小,此配比下淤泥含量少,在煅烧过程中有机质难以产生大量气体使陶粒内部产生膨胀,陶粒的孔隙率小,该结果对应了堆积密度的结果,此外,类似于上述温度的烧结时间对产品的堆积密度的影响较小,因此,测试范围内的最佳时间为15分钟。
原材料配比的影响
烧结温度和时间分别为1150℃和15分钟时,当配比在2∶1、1∶1时筒压强度仅随着清淤淤泥含量的增加而略有下降,当配比在1∶1、1∶3时,淤泥含量的进一步增长导致最终产品的强度降低幅度增加,同时,淤泥含量的增加有利于总孔隙率的提高,综合考虑以上特性,原材料的最佳配比为机制砂泥饼:清淤淤泥为(质量比)1∶2,在此条件下,保证了较高的强度和较低的堆积密度,且具有最佳吸水率。
经过上述分析可见,随着烧结温度增加,所得陶粒堆积密度升高,吸水率和筒压强度降低;随着烧结时间的增加,吸水率和筒压强度增加;随着淤泥的添加比例增加,陶粒吸水率上升、堆积密度减少,最终得出了烧结陶粒生产的最佳参数:机制砂泥饼:清淤淤泥质量比为2∶1,烧结温度和时间分别为1150℃和15分钟,该陶粒的筒压强度、堆积密度、吸水率分别为7.52、560.19、31.15%,作为轻质骨料使用时有足够的强度,便于堆放和运输,根据重金属和微囊藻毒素的浸出毒性评价结果,最终的陶粒完全符合中国国家标准的要求,是一种合格的结构/建筑材料(轻集料),具有可靠的环境安全性。
Claims (6)
1.一种利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法,包括以下步骤:
A、将机制泥饼块与清淤淤泥在100~110℃的温度条件下进行烘干后进行粉碎并进行过滤;
B、将机制砂泥饼和清淤淤泥分别进行混合形成混合料,机制砂泥饼和清淤淤泥的混合比为2∶1;
C、将经过步骤B形成的混合料加水湿润后进行旋转造粒,制成球形颗粒的泥饼粒;
D、将泥饼粒盛放在容器内,在380~420℃的温度条件下预热15~25分钟后,在炉中对泥饼粒进行烧结干燥;所述烧结干燥的温度为1150℃,烧结干燥的时间为15分钟;
E、将烧结干燥后的泥饼粒冷却至室温即可。
2.按照权利要求1所述的利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法,其特征在于:所述步骤A之前,采用泥饼原料在筛网上进行反复摩擦粉碎,制备成步骤A中所需的机制泥饼块。
3.按照权利要求1所述的利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法,其特征在于:所述步骤A中,机制泥饼块的含水率为35%~45%,清淤淤泥的含水率为40%~50%。
4.按照权利要求1所述的利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法,其特征在于:所述步骤A中,粉碎后的机制泥饼块与清淤淤泥分别通过50~70目的筛网进行过滤。
5.按照权利要求1所述的利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法,其特征在于:所述步骤C中,混合料与水之间的固液比为8:3。
6.按照权利要求1所述的利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法,其特征在于:所述步骤C中,旋转造粒的转速为30转/分钟~50转/分钟,泥饼粒的直径为6~9 mm。
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