CN114605165B - 一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，步骤如下：烘干后的抛光渣粉料55～60份、自然堆放后的陶瓷污泥25～30份、除尘灰5～10份混合后依次进入两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌，再进入堆场中常温下堆放均化，均化后的物料依次进入制粒机和整形机中，通过造粒、圆整、抛光，得到的生胚进入插接式变径回转窑中进行煅烧处理，煅烧后直接进入冷却装置中进行冷却处理，直至冷却到室温状态，通过筛分得到不同粒径的烧胀陶粒成品。本发明采用陶瓷行业的陶瓷抛光渣、陶瓷污泥、除尘灰等陶瓷废料作为原料，不仅解决了废渣大量堆放占据场地难处理、污染环境的问题，同时变废为宝，资源化再利用，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种陶粒的制备方法，特别是涉及一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，属于陶瓷废料资源化再利用技术领域。
背景技术：
中国传统陶瓷产量居世界首位，年产陶瓷超500亿件，每年陶瓷行业消耗的天然矿物资源高达2亿吨，而在陶瓷生产各个阶段均会产生大量的陶瓷废料，每年排放的陶瓷废料高达1800万吨。长久以来，我国陶瓷废料大多被填埋处理，这样会占用大量得土地资源，污染地下水源，影响空气质量，不符合我国坚持节约资源和保护环境的基本国策与生态文明建设的国家战略目标，因此，如何变废为宝，化废料为资源成为企业和国家部门的当务之急。
陶瓷污泥废料主要是由于陶瓷生产线上生胚破损、冲洗地面等沉淀的污泥，主要为未烧结的陶瓷废料，其主要成分为SiO2和Al2O3，此外还含有少量Fe、Ca、Mg、K、Na等氧化物；陶瓷抛光渣是为了获得光亮、细腻的表面而对陶瓷进行抛光研磨处理过程中产生的抛光废料，其主要成分除了SiO2和Al2O3之外，还有SiC、氯氧镁水泥和少量的有机成分，因此陶瓷企业难以直接在胚体配方中回收利用，是目前陶瓷领域最难处理的一类废料。
陶粒是一种人造无机轻集料，主要用于建筑工程中保温、隔热、轻质墙体、轻集料混凝土、结构用轻质混凝土、建筑装饰等方面，也可用于环保过滤、农业种植等领域。常用原料为页岩、黏土等，而目前天然资源开采受限，陶粒逐渐选择各种固废作为原料，可以在处理废物的同时产生巨大的经济社会效益。
专利ZL 02134274.1中公开了一种瓷渣陶粒的制备方法，以陶瓷生产过程中产生的瓷渣为基料构成配合料，除了添加陶瓷行业的瓷土、抛光渣之外，还需要额外添加发泡材料或者粘结材料，配方复杂。
专利申请号201810847446.6中公开了一种陶瓷抛光渣陶粒的制备方法，该方法使用干燥的抛光渣块，破碎得到渣粒，然后进入烧结室，500～800℃条件下黏连烧结20～30min，再转移至800～1000℃条件下半熔融烧结10～15min，最后转移至1000～1150℃条件下发泡膨胀3～8min，制得发泡陶粒，其烧结要求复杂，实际生产过程中难以控制，且得到的产品粒度均匀性较差，只能单一通过破碎机来调节控制。
专利申请号201710731745.9中公开了一种发泡陶瓷隔墙板及其制备方法，由包括以下质量百分含量的原料烧结得到：陶瓷磨抛废料70～95%、金属氧化物0.5～5.5%、陶瓷污泥0～25%、碳化硅0.2～0.4%。本发明提供的发泡陶瓷隔墙板以陶瓷磨抛废料和陶瓷污泥为主要原料，通过加入金属氧化物和氮化硅来控制发泡和熔融状态，消除废料和污泥中杂质的影响，实现了对陶瓷工业废料的重复利用。因该发明在配方中添加了相当质量比的金属氧化物——氧化铜、氧化锌，大大提高了原料成本；而且在原料处理时，需要湿磨粉磨5～7h之后再烘干破碎成粉末，流程复杂且大大增加了运行成本，如能耗、水耗等。
有鉴于此，本发明提供一种利用陶瓷污泥、陶瓷抛光渣等陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，可以有效解决陶瓷废料难处理的难题，同时产生巨大的经济效益和社会效益。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，工艺简单、成本低廉，可以有效解决陶瓷废料难处理的难题，同时产生巨大的经济效益和社会效益。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案如下：
一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，具体工艺步骤如下：
A、将水分含量为12～18%的陶瓷抛光渣经除铁、烘干、破碎处理，得到抛光渣粉料，备用；
B、将水分含量为65～75%的陶瓷污泥堆入陶瓷污泥池中，自然堆放12～24小时，去杂后备用；
C、设置除尘灰仓，通过气力输送将生产过程中各个除尘器及烟室的除尘灰收集起来备用；
D、三种原料的配比按重量比计算：烘干后的抛光渣粉料55～60份、自然堆放后的陶瓷污泥25～30份、除尘灰5～10份；
E、按重量比配料，混合料依次进入两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌，控制水分在18～25%；
F、两级搅拌后的物料进入堆场中常温下堆放均化，均化时间5～8天；
G、均化后的物料依次进入制粒机和整形机中，在整形机尾部设置有筛网，通过造粒、圆整、抛光，筛分去除不成球的废料，作为原料重新造粒，得到合格的生胚；
H、生胚进入插接式变径回转窑中进行煅烧处理，煅烧时间30～50min，煅烧最高温度1000～1150℃，煅烧完成后得到陶粒球团；
I、煅烧完成后的陶粒球团直接进入冷却装置中进行冷却处理，直至冷却到室温状态；
J、冷却后的陶粒通过筛分得到不同粒径的烧胀陶粒成品，入库包装备用。
在步骤A中，所述的烘干温度为200～300℃，烘干时间40～50分钟，烘干机为圆筒顺流式烘干机，使用热源为引自生产线中冷却装置的高温烟气；所述的破碎处理是将陶瓷抛光渣经除铁、烘干处理后破碎成粒度小于1mm的抛光渣粉料。
在步骤A中，所述的陶瓷抛光渣为瓷砖瓷板打磨抛光过程中产生的废渣或废品。
在步骤B中，所述的陶瓷污泥为生产线上生胚破损、冲洗地面等原因沉淀的污泥。
在步骤B中，所述去杂中的杂质为陶瓷污泥产生、收集、运输过程中混入的废铁块、废石块，通过挑选、添加篦子来去除杂质。
在步骤C中，所述的除尘灰为生产过程中各个除尘器及烟室的扬尘飞灰，成分及含量与原料和成品的构成相似。
在步骤E中，所述的混合料在两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌为：在第一台预加湿双轴搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌时间5～10分钟，搅拌转速为15～20r/min；在第二台预加湿双轴搅拌机中进行第二次搅拌，搅拌时间5～10分钟，搅拌转速为35～40r/min。
在步骤E中，控制水分优选在20～22% 。
在步骤I中，所述的冷却处理包括急冷处理和缓冷处理两个过程，陶粒球团焙烧完成后，进入急冷装置中进行急冷处理，使陶粒球团在1～2秒内急速降温至400℃以下；然后再进入缓冷装置中进行缓冷处理，直至降温至室温状态。
在步骤J中，所得到的烧胀陶粒成品堆积密度为0.45～0.95t/m³，筒压强度2.5～8.5MPa，24h吸水率2.7～7.5%。
本发明制备工艺中所采用的圆筒顺流式烘干机、预加湿双轴搅拌机、制粒机、陶粒整形机、插接式变径回转窑、急冷装置和缓冷装置，均为本领域的常规加工设备，为市面上公开销售的设备。
本发明的关键创新点如下：
1、本发明采用陶瓷行业的陶瓷抛光渣、陶瓷污泥、除尘灰等陶瓷废料作为原料，来代替常规页岩、黏土等天然资源制备烧胀陶粒，其重量配比为烘干后的抛光渣粉料55～60份、自然堆放后的陶瓷污泥25～30份，生产过程中的除尘灰5～10份。
2、陶瓷抛光渣通过除铁、烘干、破碎处理，烘干温度为200～300℃，烘干时间40～50分钟，烘干机为圆筒顺流式烘干机，使用热源为引自生产线中冷却装置的高温烟气；所述的破碎处理是将陶瓷抛光渣经除铁、烘干处理后破碎成粒度小于1mm的抛光渣粉料。
3、陶瓷废料混合料在两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌为：在第一台预加湿双轴搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌时间5～10分钟，搅拌转速为15～20r/min；在第二台预加湿双轴搅拌机中进行第二次搅拌，搅拌时间5～10分钟，搅拌转速为35～40r/min 。
4、生胚进入插接式变径回转窑中进行煅烧处理，以有效控制各段的煅烧温度和煅烧时间，煅烧时间30～50min，煅烧最高温度1000～1150℃。
5、冷却处理包括急冷处理和缓冷处理两个过程，陶粒球团焙烧完成后，进入急冷装置中进行急冷处理，使陶粒球团在1～2秒内急速降温至400℃以下；然后再进入缓冷装置中进行缓冷处理，直至降温至室温状态。
6、所制备得到的烧胀陶粒成品堆积密度为0.45～0.95t/m³，筒压强度2.5～8.5MPa，24h吸水率2.7～7.5%。
本发明的积极有益效果如下：
1、陶瓷抛光渣、陶瓷污泥均属于陶瓷工业固废，长久以来如何处理是一个技术难题。本发明采用陶瓷行业的陶瓷抛光渣、陶瓷污泥、除尘灰等陶瓷废料作为原料，来代替常规页岩、黏土等天然资源制备烧胀陶粒，不仅解决了废渣堆放大量占据场地难处理、污染环境的问题，同时变废为宝，资源化再利用，具有良好的经济效益和社会效益。
2、陶瓷抛光渣、陶瓷污泥的主要成分是SiO2和Al2O3，与陶粒原料成分基本相同；此外还含有少量Ca、Mg、K、Na等碱金属氧化物，可以起到助熔作用，降低煅烧温度；同时，陶瓷抛光渣中含有部分Fe、SiC、氯氧镁水泥和少量的有机成分，发泡性能良好，可以使成品陶粒堆积密度降低，得到轻质烧胀陶粒。
3、本发明所制备得到的烧胀陶粒成品堆积密度为0.45～0.95t/m³，筒压强度2.5～8.5MPa，24h吸水率2.7～7.5% 。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程框图；
图2为通过本发明制备出来的烧胀陶粒成品实物图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的解释和说明：
实施例1：参见图1，一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，具体工艺步骤如下：
A、将水分含量为15%的陶瓷抛光渣经除铁、烘干、破碎处理，得到抛光渣粉料，备用；
B、将水分含量为70%的陶瓷污泥堆入陶瓷污泥池中，自然堆放20小时，去杂后备用；
C、设置除尘灰仓，通过气力输送将生产过程中各个除尘器及烟室的除尘灰收集起来备用；
D、三种原料的配比按重量比计算：烘干后的抛光渣粉料55份、自然堆放后的陶瓷污泥25份、除尘灰5份；
E、按重量比配料，混合料依次进入两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌，控制水分在20%；
F、两级搅拌后的物料进入堆场中常温下堆放均化，均化时间6天；
G、均化后的物料依次进入制粒机和整形机中，在整形机尾部设置有筛网，通过造粒、圆整、抛光，筛分去除不成球的废料，作为原料重新造粒，得到合格的生胚；
H、生胚进入插接式变径回转窑中进行煅烧处理，煅烧时间40min，煅烧最高温度1000℃，煅烧完成后得到陶粒球团；
I、煅烧完成后的陶粒球团直接进入冷却装置中进行冷却处理，直至冷却到室温状态；
J、冷却后的陶粒通过筛分得到不同粒径的烧胀陶粒成品，入库包装备用。
在步骤A中，所述的烘干温度为250℃，烘干时间45分钟，烘干机为圆筒顺流式烘干机，使用热源为引自生产线中冷却装置的高温烟气；所述的破碎处理是将陶瓷抛光渣经除铁、烘干处理后破碎成粒度小于1mm的抛光渣粉料。
在步骤A中，所述的陶瓷抛光渣为瓷砖瓷板打磨抛光过程中产生的废渣。
在步骤B中，所述的陶瓷污泥为生产线上生胚破损后沉淀的污泥。
在步骤B中，所述去杂中的杂质为陶瓷污泥产生、收集、运输过程中混入的废铁块、废石块，通过挑选、添加篦子来去除杂质。
在步骤C中，所述的除尘灰为生产过程中各个除尘器及烟室的扬尘飞灰，成分及含量与原料和成品的构成相似。
在步骤E中，所述的混合料在两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌为：在第一台预加湿双轴搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌时间6分钟，搅拌转速为15r/min；在第二台预加湿双轴搅拌机中进行第二次搅拌，搅拌时间10分钟，搅拌转速为40r/min 。
在步骤I中，所述的冷却处理包括急冷处理和缓冷处理两个过程，陶粒球团焙烧完成后，进入急冷装置中进行急冷处理，使陶粒球团在1～2秒内急速降温至400℃以下；然后再进入缓冷装置中进行缓冷处理，直至降温至室温状态。
在步骤J中，所得到的烧胀陶粒成品堆积密度为0.45～0.95t/m³，筒压强度2.5～8.5MPa，24h吸水率2.7～7.5%。
实施例2：一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，具体工艺步骤如下：
A、将水分含量为18%的陶瓷抛光渣经除铁、烘干、破碎处理，得到抛光渣粉料，备用；
B、将水分含量为65%的陶瓷污泥堆入陶瓷污泥池中，自然堆放18小时，去杂后备用；
C、设置除尘灰仓，通过气力输送将生产过程中各个除尘器及烟室的除尘灰收集起来备用；
D、三种原料的配比按重量比计算：烘干后的抛光渣粉料60份、自然堆放后的陶瓷污泥30份、除尘灰10份；
E、按重量比配料，混合料依次进入两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌，控制水分在22%；
F、两级搅拌后的物料进入堆场中常温下堆放均化，均化时间8天；
G、均化后的物料依次进入制粒机和整形机中，在整形机尾部设置有筛网，通过造粒、圆整、抛光，筛分去除不成球的废料，作为原料重新造粒，得到合格的生胚；
H、生胚进入插接式变径回转窑中进行煅烧处理，煅烧时间30min，煅烧最高温度1150℃，煅烧完成后得到陶粒球团；
I、煅烧完成后的陶粒球团直接进入冷却装置中进行冷却处理，直至冷却到室温状态；
J、冷却后的陶粒通过筛分得到不同粒径的烧胀陶粒成品，入库包装备用。
在步骤A中，所述的烘干温度为200℃，烘干时间50分钟，烘干机为圆筒顺流式烘干机，使用热源为引自生产线中冷却装置的高温烟气；所述的破碎处理是将陶瓷抛光渣经除铁、烘干处理后破碎成粒度小于1mm的抛光渣粉料。
在步骤A中，所述的陶瓷抛光渣为瓷砖瓷板打磨抛光过程中产生的废渣或废品。
在步骤B中，所述的陶瓷污泥为生产线上生胚破损、冲洗地面等原因沉淀的污泥。
在步骤B中，所述去杂中的杂质为陶瓷污泥产生、收集、运输过程中混入的废铁块、废石块，通过挑选、添加篦子来去除杂质。
在步骤C中，所述的除尘灰为生产过程中各个除尘器及烟室的扬尘飞灰，成分及含量与原料和成品的构成相似。
在步骤E中，所述的混合料在两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌为：在第一台预加湿双轴搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌时间10分钟，搅拌转速为15r/min；在第二台预加湿双轴搅拌机中进行第二次搅拌，搅拌时间10分钟，搅拌转速为35r/min 。
在步骤I中，所述的冷却处理包括急冷处理和缓冷处理两个过程，陶粒球团焙烧完成后，进入急冷装置中进行急冷处理，使陶粒球团在1～2秒内急速降温至400℃以下；然后再进入缓冷装置中进行缓冷处理，直至降温至室温状态。
在步骤J中，所得到的烧胀陶粒成品堆积密度为0.45～0.95t/m³，筒压强度2.5～8.5MPa，24h吸水率2.7～7.5%。
实施例3：一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，具体工艺步骤如下：
A、将水分含量为12%的陶瓷抛光渣经除铁、烘干、破碎处理，得到抛光渣粉料，备用；
B、将水分含量为75%的陶瓷污泥堆入陶瓷污泥池中，自然堆放24小时，去杂后备用；
C、设置除尘灰仓，通过气力输送将生产过程中各个除尘器及烟室的除尘灰收集起来备用；
D、三种原料的配比按重量比计算：烘干后的抛光渣粉料58份、自然堆放后的陶瓷污泥28份、除尘灰8份；
E、按重量比配料，混合料依次进入两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌，控制水分在21%；
F、两级搅拌后的物料进入堆场中常温下堆放均化，均化时间7天；
G、均化后的物料依次进入制粒机和整形机中，在整形机尾部设置有筛网，通过造粒、圆整、抛光，筛分去除不成球的废料，作为原料重新造粒，得到合格的生胚；
H、生胚进入插接式变径回转窑中进行煅烧处理，煅烧时间45min，煅烧最高温度1100℃，煅烧完成后得到陶粒球团；
I、煅烧完成后的陶粒球团直接进入冷却装置中进行冷却处理，直至冷却到室温状态；
J、冷却后的陶粒通过筛分得到不同粒径的烧胀陶粒成品，入库包装备用。
在步骤A中，所述的烘干温度为300℃，烘干时间40分钟，烘干机为圆筒顺流式烘干机，使用热源为引自生产线中冷却装置的高温烟气；所述的破碎处理是将陶瓷抛光渣经除铁、烘干处理后破碎成粒度小于1mm的抛光渣粉料。
在步骤A中，所述的陶瓷抛光渣为瓷砖瓷板打磨抛光过程中产生的废渣或废品。
在步骤B中，所述的陶瓷污泥为生产线上生胚破损、冲洗地面等原因沉淀的污泥。
在步骤B中，所述去杂中的杂质为陶瓷污泥产生、收集、运输过程中混入的废铁块、废石块，通过挑选、添加篦子来去除杂质。
在步骤C中，所述的除尘灰为生产过程中各个除尘器及烟室的扬尘飞灰，成分及含量与原料和成品的构成相似。
在步骤E中，所述的混合料在两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌为：在第一台预加湿双轴搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌时间8分钟，搅拌转速为18r/min；在第二台预加湿双轴搅拌机中进行第二次搅拌，搅拌时间8分钟，搅拌转速为38r/min 。
在步骤I中，所述的冷却处理包括急冷处理和缓冷处理两个过程，陶粒球团焙烧完成后，进入急冷装置中进行急冷处理，使陶粒球团在1～2秒内急速降温至400℃以下；然后再进入缓冷装置中进行缓冷处理，直至降温至室温状态。
在步骤J中，所得到的烧胀陶粒成品堆积密度为0.45～0.95t/m³，筒压强度2.5～8.5MPa，24h吸水率2.7～7.5%。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (4)

1.一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，具体工艺步骤如下：
A、将水分含量为12～18%的陶瓷抛光渣经除铁、烘干、破碎处理，得到抛光渣粉料，备用；其中：所述的烘干温度为200～300℃，烘干时间40～50分钟，烘干机为圆筒顺流式烘干机，使用热源为引自生产线中冷却装置的高温烟气；所述的破碎处理是将陶瓷抛光渣经除铁、烘干处理后破碎成粒度小于1mm的抛光渣粉料；所述的陶瓷抛光渣为瓷砖瓷板打磨抛光过程中产生的废渣或废品；
B、将水分含量为65～75%的陶瓷污泥堆入陶瓷污泥池中，自然堆放12～24小时，去杂后备用；所述的陶瓷污泥为生产线上生胚破损、冲洗地面原因沉淀的污泥；
C、设置除尘灰仓，通过气力输送将生产过程中各个除尘器及烟室的除尘灰收集起来备用；
D、三种原料的配比按重量比计算：烘干后的抛光渣粉料55～60份、自然堆放后的陶瓷污泥25～30份、除尘灰5～10份；
E、按重量比配料，混合料依次进入两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌，控制水分在18～25%；所述的混合料在两台预加湿双轴搅拌机中进行两级搅拌为：在第一台预加湿双轴搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌时间5～10分钟，搅拌转速为15～20r/min；在第二台预加湿双轴搅拌机中进行第二次搅拌，搅拌时间5～10分钟，搅拌转速为35～40r/min ；
F、两级搅拌后的物料进入堆场中常温下堆放均化，均化时间5～8天；
G、均化后的物料依次进入制粒机和整形机中，在整形机尾部设置有筛网，通过造粒、圆整、抛光，筛分去除不成球的废料，作为原料重新造粒，得到合格的生胚；
H、生胚进入插接式变径回转窑中进行煅烧处理，煅烧时间30～50min，煅烧最高温度1000～1150℃，煅烧完成后得到陶粒球团；
I、煅烧完成后的陶粒球团直接进入冷却装置中进行冷却处理，直至冷却到室温状态；所述的冷却处理包括急冷处理和缓冷处理两个过程，陶粒球团焙烧完成后，进入急冷装置中进行急冷处理，使陶粒球团在1～2秒内急速降温至400℃以下；然后再进入缓冷装置中进行缓冷处理，直至降温至室温状态；
J、冷却后的陶粒通过筛分得到不同粒径的烧胀陶粒成品，入库包装备用。
2.根据权利要求1所述的一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，其特征在于：在步骤B中，所述去杂中的杂质为陶瓷污泥产生、收集、运输过程中混入的废铁块、废石块，通过挑选、添加篦子来去除杂质。
3.根据权利要求1所述的一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，其特征在于：在步骤E中，控制水分在20～22% 。
4.根据权利要求1所述的一种利用陶瓷废料制备烧胀陶粒的工艺方法，其特征在于：在步骤J中，所得到的烧胀陶粒成品堆积密度为0.45～0.95t/m³，筒压强度2.5～8.5MPa，24h吸水率2.7～7.5% 。
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