CN114873938A - 一种铸造灰渣制备免烧陶粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸造灰渣制备免烧陶粒的方法，涉及陶粒制备方法技术领域，包括将铸造粉尘和粉煤灰均匀混合制成基料；将硅酸盐水泥、氢氧化钠以及氧化钙均匀混合制成辅料；将水玻璃溶液与水混合，制成粘合剂溶液；将基料与辅料均匀混合，制成混合料，将三分之二的混合料置于圆盘造粒机作为底料，之后将剩余的混合料和粘合剂溶液分3~5次加入圆盘造粒机，制成陶粒生球；将陶粒生球过筛；将陶粒生球置于室内陈化，放入水浴锅内进行蒸汽氧化，之后转入电热鼓风干燥箱中干燥，得到免烧陶粒。本发明采用免烧的制备方法制备陶粒，可有效节省能源，且对氨氮的吸附量达17.49mg/g，对磷的吸附量达到13.3mg/g，可作为污水处理滤料。
Description
技术领域
本发明涉及陶粒制备方法技术领域，特别是涉及一种铸造灰渣制备免烧陶粒的方法。
背景技术
烧结法生产陶粒，建厂投资大、工艺复杂、耗能高，从而极大的制约了烧结粉煤灰陶粒的推广应用，为此，开发免烧陶粒制备工艺具有重要意义。免烧工艺是指不经烧结，只通过养护过程，实现陶粒成硬的方法。国内外研究较多的是以粉煤灰为原材料制备免烧陶粒。粉煤灰属于人工火山灰质材料，低钙粉煤灰没有明显的水硬胶凝性能，即本身不具备发生水化反应的条件，但具有潜在水硬性。在一定条件下，通常应具备水环境、温度及碱土金属等，可发生水化反应，形成具有胶凝性的水化产物，使陶粒形成一定的强度。制备免烧陶粒的首要任务即为激发粉煤灰的潜在活性，其活性包括物理活性和化学活性。前者是指与自身化学元素性质无关的特性，可改善产品品质，促进胶结性能，如粉煤灰颗粒效应、微集料效应等。物理活性是陶粒早期活性的主要来源。陶粒的化学活性是指粉煤灰结构中，可溶性SiO2、Al2O3等成分的含量，这些物质可在常温下，在水环境中与石灰发生水化反应生成胶凝物质。该类物质的含量主要取决于粉煤灰的化学成分、玻璃体含量、玻璃体中可溶性SiO2、Al2O3的含量及玻璃体的解聚能力等。游离的SiO2、Al2O3的含量越高，粉煤灰的活性越好，越有利于免烧陶粒的制备。
制备免烧陶粒的材料有粉煤灰、脱硫石膏、煤矸石、污泥、建筑垃圾和钢渣等，而有关铸造粉尘制备免烧陶粒未见报道。铸造粉尘来自于铸造厂，其主要来源于生产铸件过程中由砂处理工部产生的通过除尘设备收集到的粉状固体废弃物。目前铸造粉尘主要被用于建筑工程、矿区回填、道路工程等低附加值领域，其丰富的SiO2和Al2O3未得到有效利用，因此开展铸造粉尘制备陶粒具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种铸造灰渣制备免烧陶粒的方法。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种铸造灰渣制备免烧陶粒的方法，包括，
S1：将重量比例为70~90%的铸造粉尘和重量比例为10~30%的粉煤灰均匀混合制成基料；
S2：将占基料重量10%~30%的硅酸盐水泥、占基料重量4%~10%的氢氧化钠以及占基料重量3%~9%的氧化钙均匀混合，制成辅料；
S3：将占基料重量8%~20%的水玻璃溶液与水混合，制成含水量占基料重量20%~30%的粘合剂溶液；
S4：将基料与辅料均匀混合，制成混合料，将三分之二的混合料置于圆盘造粒机作为底料，通过圆盘造粒机将底料均匀铺开，然后加入三分之二的粘合剂溶液，待底料形成球状，之后将剩余的混合料和粘合剂溶液分3~5次加入圆盘造粒机，制成陶粒生球；
S5：将S4制得的陶粒生球过筛，得到粒径为3~8mm的陶粒生球；
S6：将S5制得的陶粒生球置于室内陈化1~2小时，放入水浴锅内进行蒸汽氧化，之后转入电热鼓风干燥箱中干燥，得到免烧陶粒。
作为本发明所述铸造灰渣制备免烧陶粒的方法的一种优选方案，其中：所述S1中的铸造粉尘和粉煤灰以及所述S2中的硅酸盐水泥在使用前置于烘箱中，在105℃下烘至恒重，然后过100目筛。
作为本发明所述铸造灰渣制备免烧陶粒的方法的一种优选方案，其中：所述S2中的硅酸盐水泥为国际P.O 42.5水泥。
作为本发明所述铸造灰渣制备免烧陶粒的方法的一种优选方案，其中：所述S3中水玻璃溶液为3.3模，固体含量为34.8%。
作为本发明所述铸造灰渣制备免烧陶粒的方法的一种优选方案，其中：所述S4中圆盘造粒机倾角为45°~55°，转速为40~50转/分钟。
作为本发明所述铸造灰渣制备免烧陶粒的方法的一种优选方案，其中：所述S6中水浴锅养护温度为75~95 ℃，时间为6~12小时，电热鼓风干燥箱温度为70~100 ℃，时间为6~12小时。
本发明的有益效果是：
本发明采用免烧的制备方法制备陶粒，可有效节省能源，同时，与常规的免烧陶粒相比，本发明制得的免烧陶粒对氨氮的吸附量达17.49mg/g，对磷的吸附量达到13.3mg/g，因此本发明制得的陶粒是一种比较好的污水处理滤料。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式，对本发明作出进一步详细的说明。
实施例1：
本实施例提供了一种铸造灰渣制备免烧陶粒的方法，具体包括步骤S1~步骤S6，具体步骤说明如下：
步骤S1: 将262.5克铸造粉尘与112.5克粉煤灰混合均匀制成375克的基料。
具体的，先将铸造粉尘和粉煤灰置于烘箱中，在105℃下烘至恒重，然后过100目筛，之后再将铸造粉尘和粉煤灰均匀混合，制成基料。
步骤S2: 将93.75克硅酸盐水泥，30克氢氧化钠和30克氧化钙混合均匀制成154克的辅料。其中，采用的硅酸盐水泥为国际P.O 42.5水泥，其在使用前先置于烘箱中，在105℃下烘至恒重，然后过100目筛。
步骤S3：将67.5克的水玻璃溶于68.6克水中，制成136.1克粘合剂溶液。需要说明的是，水玻璃中含有60%左右的水，使粘合剂溶液的含水量占基料重量的30%。
步骤S4：将步骤S1制得的基料和步骤S2制得的辅料混合均匀制成混合料，之后先将三分之二混合料置于圆盘造粒机作为底料，调节圆盘造粒机倾角为45度，转速为40转/分钟，将底料均匀铺开，然后关停造粒机，停止搅拌，然后将三分之二粘合剂溶液均匀喷洒到底料上，再次启动造粒机，搅拌造粒，待底料形成球状，最后将后剩余三分之一的混合料和粘合剂溶液分3次均匀加入，每加入一次混合料后，加入一次粘合剂溶液，使剩余的混合料黏附在球状底料上，直至形成陶粒生球。
步骤S5：将步骤S4制得的陶粒生球过筛，得到粒径为3~8mm的陶粒生球。
步骤S6：将步骤S5制得的陶粒生球置于室内陈化1~2小时，随后将陈化后的陶粒放入水浴锅内进行蒸汽氧化，之后转入电热鼓风干燥箱中干燥，得到免烧陶粒。其中，水浴锅的养护温度设定为80 ℃，养护时间为8小时；电热鼓风干燥箱温度设定为80 ℃，时间为8小时。
通过上述步骤得到的免烧陶粒的主要特征见表1：
| 堆积密度(g/cm3) | 表观密度(g/cm3) | 空隙率（%） | 破碎率（%） |
| 0.51 | 0.98 | 48 | 0.86 |
表1
实施例2：
本实施例提供了一种铸造灰渣制备免烧陶粒的方法，具体包括步骤S1~步骤S6，具体步骤说明如下：
步骤S1: 将560克铸造粉尘与140克粉煤灰混合均匀制成700克的基料。
具体的，先将铸造粉尘和粉煤灰置于烘箱中，在105℃下烘至恒重，然后过100目筛，之后再将铸造粉尘和粉煤灰均匀混合，制成基料。
步骤S2: 将140克硅酸盐水泥，44.8克氢氧化钠和44.8克氧化钙混合均匀制成229.6克的辅料。其中，采用的硅酸盐水泥为国际P.O 42.5水泥，其在使用前先置于烘箱中，在105℃下烘至恒重，然后过100目筛。
步骤S3：将61.6克的水玻璃溶于120克水中，制成168克粘合剂溶液。需要说明的是，水玻璃中含有60%左右的水，使粘合剂溶液的含水量占基料重量的30%。
步骤S4：将步骤S1制得的基料和步骤S2制得的辅料混合均匀制成混合料，之后先将三分之二混合料置于圆盘造粒机作为底料，调节圆盘造粒机倾角为50度，转速为45转/分钟，将底料均匀铺开，然后关停造粒机，停止搅拌，然后将三分之二粘合剂溶液均匀喷洒到底料上，再次启动造粒机，搅拌造粒，待底料形成球状，最后将后剩余三分之一的混合料和粘合剂溶液分3次均匀加入，每加入一次混合料后，加入一次粘合剂溶液，使剩余的混合料黏附在球状底料上，直至形成陶粒生球。
步骤S5：将步骤S4制得的陶粒生球过筛，得到粒径为3~8mm的陶粒生球。
步骤S6：将步骤S5制得的陶粒生球置于室内陈化1~2小时，随后将陈化后的陶粒放入水浴锅内进行蒸汽氧化，之后转入电热鼓风干燥箱中干燥，得到免烧陶粒。其中，水浴锅的养护温度设定为75~95 ℃，养护时间为8小时；电热鼓风干燥箱温度设定为70~100 ℃，时间为8小时。
通过上述步骤得到的免烧陶粒的主要特征见表1：
| 堆积密度(g/cm<sup>3</sup>) | 表观密度(g/cm<sup>3</sup>) | 空隙率（%） | 破碎率（%） |
| 0.53 | 0.96 | 45 | 1.2 |
表2
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种铸造灰渣制备免烧陶粒的方法，其特征在于：包括，
S1：将重量比例为70~90%的铸造粉尘和重量比例为10~30%的粉煤灰均匀混合制成基料；
S2：将占基料重量10%~30%的硅酸盐水泥、占基料重量4%~10%的氢氧化钠以及占基料重量3%~9%的氧化钙均匀混合，制成辅料；
S3：将占基料重量8%~20%的水玻璃溶液与水混合，制成含水量占基料重量20%~30%的粘合剂溶液；
S4：将基料与辅料均匀混合，制成混合料，将三分之二的混合料置于圆盘造粒机作为底料，通过圆盘造粒机将底料均匀铺开，然后加入三分之二的粘合剂溶液，待底料形成球状，之后将剩余的混合料和粘合剂溶液分3~5次加入圆盘造粒机，制成陶粒生球；
S5：将S4制得的陶粒生球过筛，得到粒径为3~8mm的陶粒生球；
S6：将S5制得的陶粒生球置于室内陈化1~2小时，放入水浴锅内进行蒸汽氧化，之后转入电热鼓风干燥箱中干燥，得到免烧陶粒。
2.根据权利要求1所述的铸造灰渣制备免烧陶粒的方法，其特征在于：所述S1中的铸造粉尘和粉煤灰以及所述S2中的硅酸盐水泥在使用前置于烘箱中，在105℃下烘至恒重，然后过100目筛。
3. 根据权利要求1所述的铸造灰渣制备免烧陶粒的方法，其特征在于：所述S2中的硅酸盐水泥为国际P.O 42.5水泥。
4.根据权利要求1所述的铸造灰渣制备免烧陶粒的方法，其特征在于：所述S3中水玻璃溶液为3.3模，固体含量为34.8%。
5.根据权利要求1所述的铸造灰渣制备免烧陶粒的方法，其特征在于：所述S4中圆盘造粒机倾角为45°~55°，转速为40~50转/分钟。
6. 根据权利要求1所述的铸造灰渣制备免烧陶粒的方法，其特征在于：所述S6中水浴锅养护温度为75~95 ℃，时间为6~12小时，电热鼓风干燥箱温度为70~100 ℃，时间为6~12小时。
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