CN116081970A - 一种烧结法赤泥碳化人造骨料及其制备方法 - Google Patents
一种烧结法赤泥碳化人造骨料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116081970A CN116081970A CN202211680469.5A CN202211680469A CN116081970A CN 116081970 A CN116081970 A CN 116081970A CN 202211680469 A CN202211680469 A CN 202211680469A CN 116081970 A CN116081970 A CN 116081970A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- red mud
- aggregate
- artificial aggregate
- sintering
- carbonization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005245 sintering Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 65
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 21
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 13
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 abstract description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000009440 infrastructure construction Methods 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- 238000004131 Bayer process Methods 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/023—Chemical treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/0409—Waste from the purification of bauxite, e.g. red mud
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
本发明属于人造骨料技术领域，具体涉及一种烧结法赤泥碳化人造骨料及其制备方法。本发明的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法包括下述步骤：(1)将烧结法赤泥和水搅拌均匀得到混合料；(2)对所述混合料进行造粒，得到骨料坯体；(3)对所述骨料坯体进行预养护至含水率为19％‑21％；(4)向经步骤(3)预养护得到的骨料坯体通入含有CO2的气体进行碳化反应，碳化反应结束后即得所述烧结法赤泥碳化人造骨料。本发明的烧结法赤泥碳化人造骨料符合标准GB/T 17431.1‑2010中对骨料的各种性能要求，能够替代天然骨料如砂、石等作为混凝土的原料使用。
Description
技术领域
本发明属于人造骨料技术领域，具体涉及一种烧结法赤泥碳化人造骨料及其制备方法。
背景技术
赤泥是铝工业生产过程中排出的强碱固体废物，每生产1t氧化铝，大约1.5t赤泥被排出。据统计，近些年我国赤泥年排放量超过8800万吨，赤泥总量超过6亿吨，利用率仅为5.2％。此外，随着我国氧化铝产量的逐年上涨和矿石品位的下降，我国赤泥的堆存量还将不断增加。赤泥的堆存不仅需要占用大量的土地，而且会对周边的地下水体、空气、动植物造成严重危害，对赤泥的利用已成为重点研究方向。
砂石骨料是国家基础设施建设用量最大、且不可或缺的材料，随着我国基础建设的迅猛发展，“砂石供应不足”问题也变得越来越紧迫。我国作为世界上最大的砂石生产国与消费国，据统计，每年基础建设需要约100亿吨的砂石骨料。如此大规模的需求，仅靠矿山开采来满足，必将造成有限自然资源的过度消耗，破坏生态环境的可持续发展。寻求绿色可替代砂石骨料迫在眉睫。
全球变暖带来了一系列气候灾害，二氧化碳气体是温室气体的主要来源，二氧化碳的捕集与封存技术(CCS)被认为是减少二氧化碳排放、减缓全球变暖最经济、可行的技术途径。二氧化碳封存技术包括地质封存、海洋封存、矿物碳化封存等，而矿物碳化封存被认为是最安全的封存途径。
若将烧结法赤泥经处理后使用造粒机制备成骨料，部分或全部替代天然砂石骨料，则不仅可以实现烧结法赤泥的资源化利用，从源头解决烧结法赤泥占用耕地、污染环境问题，并且能补充基础建设工程当中对天然砂石的巨量需求，符合国家可持续发展战略的需求。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烧结法赤泥碳化人造骨料及其制备方法，以解决或改善现有技术中烧结法赤泥堆积，污染环境或砂石骨料不足的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法，包括下述步骤：(1)将烧结法赤泥和水搅拌均匀得到混合料；(2)对所述混合料进行造粒，得到骨料坯体；(3)对所述骨料坯体进行预养护至含水率为19％-21％；(4)向经步骤(3)预养护得到的骨料坯体通入含有CO2的气体进行碳化反应，碳化反应结束后即得所述烧结法赤泥碳化人造骨料。
优选地，步骤(1)中，所述混合料中水的质量百分数为5％-10％。
优选地，步骤(2)中，所述造粒过程中还包括向造粒机中喷洒水的步骤；喷洒的水的用量为所述混合料质量的20％-25％。
优选地，步骤(3)之前，还包括向造粒机中加入烧结法赤泥的步骤；所述烧结法赤泥的加入量为所述混合料质量的5％-10％。
优选地，步骤(3)中，所述预养护的温度为40-50℃。
优选地，步骤(4)中，所述含有CO2的气体中，CO2的体积浓度为50％-99％；所述碳化反应时的气压为0.1-0.3MPa；所述碳化反应的时间为12-24h。
优选地，经步骤(2)处理得到的骨料坯体的粒径为4.75-15mm；所述造粒时采用的造粒机为圆盘造粒机，所述圆盘造粒机的角度设定为40°-50°。
优选地，步骤(4)中，所述碳化反应在蒸压釜中进行。
优选地，所述烧结法赤泥的粒度为：过200目筛且筛余量小于10％；步骤(1)之前还包括对烧结法赤泥进行烘干的步骤，所述烘干的温度为90-105℃，烘干的时间为3-5h。
本发明还提供了一种烧结法赤泥碳化人造骨料，其采用下述技术方案：一种烧结法赤泥碳化人造骨料，所述烧结法赤泥碳化人造骨料采用如上所述的方法制备得到；所述烧结法赤泥碳化人造骨料的筒压强度为7-10MPa，吸水率为15％-20％，堆积密度为900-1000kg/m3，表观密度为1600-1700kg/m3。
有益效果：
本发明的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法充分利用了烧结法赤泥中含有的2CaO·SiO2具备碳化活性的成分，通过对烧结法赤泥进行造粒，利用CO2的捕捉与利用技术，使造粒得到的骨料坯体与温室气体CO2通过骨料的碳化达到固碳的效果，在生产烧结法赤泥碳化人造骨料产品的同时，使得烧结法赤泥固废可以大规模处理与资源化循环利用，也降低了自然环境中CO2的浓度，助力双碳目标的完成。
本发明的烧结法赤泥碳化人造骨料的筒压强度可达7-10MPa，吸水率为15％-20％，堆积密度为900-1000kg/m3，表观密度为1600-1700kg/m3。符合标准GB/T 17431.1-2010中对骨料的各种性能要求，能够替代天然骨料如砂、石等作为混凝土的原料使用，大幅度减少了天然砂石骨料的开采使用，可以有效保护矿山、节约自然资源，为混凝土建筑行业提供了一种可持续发展的方法。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例1提供的烧结法赤泥碳化人造骨料的照片；
图2为本发明实施例2提供的烧结法赤泥碳化人造骨料的照片；
图3为本发明实施例中使用的烧结法赤泥的XRD图；
图4为拜耳法赤泥的XRD图；
图5为本发明实施例中使用的烧结法赤泥的粒径分布图；
图6为本发明一种实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料制备方法中用到的碳化反应装置示意图；
图7为不同预养护时间下骨料筒压强度-坯体剩余含水率关系图；
图8为不同预养护时间下骨料固碳率-坯体剩余含水率关系图；
图9为不同碳化养护时间下骨料筒压强度和固碳率变化曲线。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明针对目前存在的烧结法赤泥堆积，污染环境或砂石骨料不足的问题，提供一种烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法。本发明实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法包括下述步骤：(1)将烧结法赤泥和水搅拌均匀得到混合料；(2)对混合料进行造粒，得到骨料坯体；(3)对骨料坯体进行预养护至含水率为19％-21％(例如，19％、20％或21％)；(4)向经步骤(3)预养护得到的骨料坯体通入含有CO2的气体进行碳化反应，碳化反应结束后即得烧结法赤泥碳化人造骨料。
本发明通过选用烧结法赤泥(烧结法氧化铝工业排放的赤泥)为原料，加入定量的水搅拌均匀后，混合料倒入造粒机(优选圆盘造粒机)内进行造粒，得到骨料坯体，之后坯体在进行预养护(控制含水率)后，通入含有CO2的气体(可为工业废气)进行碳化反应，得到烧结法赤泥碳化人造骨料。本发明所采用的烧结法赤泥经碳化反应处理后，可以有效降低赤泥碱性；且可固化吸收CO2，从而达到降低CO2的目的。
本发明的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法通过对烧结法赤泥(XRD图如图3所示)进行造粒，并对造粒得到的骨料坯体进行预养护，控制其含水率，再经碳化反应即可得到符合标准GB/T 17431.1-2010中规定的各项性能指标的骨料(筒压强度≥6.5MPa)。克服了现有技术中单独采用赤泥制备人造骨料时，需要进行高温烧结的技术偏见。
相对于烧结法赤泥，拜耳法赤泥(XRD图如图4所示，从图4可以看出拜耳法赤泥矿物相中主要是氧化硅、氧化铁等碳化反应活性低的成分)不适用于本发明的方法，不适用于赤泥碳化人造骨料的制备。
本发明优选实施例中，步骤(1)中，混合料中水的质量百分数为5％-10％(例如，5％、6％、7％、8％、9％或10％)。步骤(1)中通过将烧结法赤泥与水均匀混合，对赤泥进行加湿处理，有助于避免烧结法赤泥人造骨料生产过程中造成扬尘，污染环境；此外，还有助于使赤泥在后续造粒机中加水进行造粒时更易成球，减少初期水碰到干料无致密度的球体形成(若在步骤(1)中不进行水和赤泥混合的步骤，则将烧结法赤泥干粉加入造粒机后，烧结法赤泥局部容易吸收过多水分成球，成球的赤泥在后续向造粒机中喷洒水的过程中会吸水过多而呈泥状，泥状料会进一步粘连干粉长大；同时期大部分料仍为干料，到后期会造成颗粒形态不均匀，骨料坯体内部水分不均匀的情况)。
本发明优选实施例中，步骤(2)中，造粒过程中还包括向造粒机中喷洒水的步骤；喷洒的水的用量为混合料质量的20％-25％(例如，20％、21％、22％、23％、24％或25％)。造粒机造粒过程中，若喷洒的水的用量过大，会造成坯体呈较大的畸形块状；若喷洒的水的用量过小，则坯体会呈现为粒径2-3mm的小颗粒。
本发明优选实施例中，步骤(3)之前，还包括向造粒机中加入烧结法赤泥的步骤；烧结法赤泥的加入量为混合料质量的5％-10％(例如，5％、6％、7％、8％、9％或10％)。刚成形的骨料坯体表面较湿，容易粘连在一起，加入干的赤泥可使骨料坯体分开，在后续旋转中使坯体球形度更好更圆。若烧结法赤泥加入量过少，会产生部分坯体粘连情况，得到较正常坯体大的畸形坯体；若加入过多的烧结法赤泥，则会造成除部分干料粘连在坯体外壳外，剩余的干料在圆盘内成为含水量未知的湿料，并且会混合未成形的小颗粒对后续使用增加处理程序。
本发明优选实施例中，步骤(3)中，预养护的温度为40-50℃(例如，40℃、42℃、44℃、46℃、48℃或50℃)。
本发明优选实施例中，步骤(4)中，含有CO2的气体中，CO2的体积浓度为50％-99％(例如，50％、60％、70％、80％、90％或99％)；碳化反应时的气压为0.1-0.3MPa(例如，0.1MPa、0.2MPa或0.3MPa)；碳化反应的时间为12-24h(例如，12h、14h、16h、18h、20h、22h或24h)。其中，含有CO2的气体可来自于含有CO2、对环境无污染的工业废气。例如，化工合成尿素过程中排放的废气(CO2的浓度为90％-98％)等。
本发明优选实施例中，经步骤(2)处理得到的骨料坯体的粒径为4.75-15mm；造粒时采用的造粒机为圆盘型造粒机，圆盘造粒机的角度设定为40°-50°(例如，40°、42°、44°、46°、48°或50°)。
本发明优选实施例中，步骤(4)中，碳化反应在蒸压釜中进行。
本发明优选实施例中，烧结法赤泥的粒度为：过200目筛且筛余量小于10％；步骤(1)之前还包括对烧结法赤泥进行烘干的步骤，烘干的温度为90-105℃(例如，90℃、93℃、95℃、98℃、100℃、102℃或105℃)，烘干的时间为3-5h(例如，3h、3.5h、4h、4.5h或5h)。烧结法赤泥的粒径越细，造出来的骨料密实度更高，碳化后强度更高；反之粒径越粗，骨料强度越低。烧结法赤泥在冶炼氧化铝工艺中刚排出时呈现为粘稠浆液状态，此时赤泥颗粒度较细，后续堆积存放时结块。结块后赤泥烘干后粉磨，得到的粉末也较细的。
本发明还提出了一种烧结法赤泥碳化人造骨料，本发明实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料采用如上所述的方法制备得到；烧结法赤泥碳化人造骨料的筒压强度为7-10MPa(例如，7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa或10MPa)，吸水率为15％-20％(例如，15％、16％、17％、17.2％、17.4％、17.6％、17.8％、18％、19％或20％)，堆积密度为950-1000kg/m3(例如，950kg/m3、960kg/m3、970kg/m3、980kg/m3、990kg/m3或1000kg/m3)，表观密度为1600-1700kg/m3(例如，1600kg/m3、1620kg/m3、1640kg/m3、1660kg/m3、1680kg/m3或1700kg/m3)。
下面通过具体实施例对本发明的烧结法赤泥碳化人造骨料及其制备方法进行详细说明。
下面实施例中：
所采用的烧结法赤泥的化学组成如下表1所示：
表1赤泥主要化学组成
下面实施例所采用的烧结法赤泥的粒径分布如图5所示，赤泥粒径较细，D50为7.6微米即50％赤泥粒径小于7.6微米。
实施例1
本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法包括下述步骤：
(1)烧结法赤泥放置在105℃条件下烘干3h后，放置在干燥器内冷却至室温称量，再隔1h后同样操作，称得的质量不变或者误差≤0.4mg后，全部凉至室温；之后使用球磨机进行粉磨，直至200目筛网筛余量<10％。按烧结法赤泥与水混合均匀得到混合料(水的用量为混合料质量的5％)。
(2)将经步骤(1)处理得到的混合料投入圆盘造粒机内进行造粒，得到粒径范围为4.75-15mm的人造骨料坯体，期间均匀喷水，喷水量控制在混合料质量的16.1％；并在骨料坯体离开造粒机前加入混合料质量10％的烧结法赤泥。其中，圆盘造粒机角度控制在45°，转速控制在20r/min，该圆盘造粒机直径为1m。
(3)将经步骤(2)处理得到的骨料坯体在温度40℃环境中预养护至骨料坯体含水率为19.0％；
(4)将经步骤步骤(3)预养护得到的骨料坯体放入温度为室温的蒸压釜中，向蒸压反应釜中通入含有CO2的气体进行碳化反应(碳化反应时所采用的装置可如图6所示)，碳化反应结束后即得本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料。其中，含有CO2的气体中，CO2的体积浓度控制在99.9％，气压为0.3MPa，碳化时间24h。
按照GB/T 17431.2-2010《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》对本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料的各项性能进行测试。
测试结果如下表2所示：
表2
| <![CDATA[堆积密度kg/m<sup>3</sup>]]> | 吸水率％ | <![CDATA[表观密度kg/m<sup>3</sup>]]> | 筒压强度MPa |
| 974 | 17.5 | 1687 | 9.3 |
实施例2
本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法包括下述步骤：
(1)烧结法赤泥放置在105℃条件下烘干3h后，放置在干燥器内冷却至室温称量，再隔1h后同样操作，称得的质量不变或者误差≤0.4mg后，全部凉至室温；之后使用球磨机进行粉磨，直至200目筛网筛余量<10％。按烧结法赤泥与水混合均匀得到混合料(水的用量为混合料质量的10％)。
(2)将经步骤(1)处理得到的混合料投入圆盘造粒机内进行造粒，得到粒径范围为4.75-15mm的人造骨料坯体，期间均匀喷水，喷水量控制在混合料质量的18.3％；并在骨料坯体离开造粒机前加入混合料质量10％的烧结法赤泥。其中，圆盘造粒机角度控制在45°，转速控制在20r/min，该圆盘造粒机直径为1m。
(3)将经步骤(2)处理得到的骨料坯体在温度40℃环境中预养护至骨料坯体含水率为20.5％；
(4)将经步骤(3)预养护得到的骨料坯体放入温度为室温的蒸压釜中，向蒸压反应釜中通入含有CO2的气体进行碳化反应，碳化反应结束后即得本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料。其中，含有CO2的气体中，CO2的体积浓度控制在99.9％，气压为0.3MPa，碳化时间24h。
按照GB/T 17431.2-2010《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》对本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料的各项性能进行测试。
测试结果如下表3所示：
表3
| <![CDATA[堆积密度(kg/m<sup>3</sup>)]]> | 吸水率(％) | <![CDATA[表观密度(kg/m<sup>3</sup>)]]> | 筒压强度(MPa) |
| 952 | 18.6 | 1614 | 9.6 |
实施例3
本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法包括下述步骤：
(1)烧结法赤泥放置在105℃条件下烘干3h后，放置在干燥器内冷却至室温称量，再隔1h后同样操作，称得的质量不变或者误差≤0.4mg后，全部凉至室温；之后使用球磨机进行粉磨，直至200目筛网筛余量<10％。按烧结法赤泥与水混合均匀得到混合料(水的用量为混合料质量的5％)。
(2)将经步骤(1)处理得到的混合料投入圆盘造粒机内进行造粒，得到粒径范围为4.75-15mm的人造骨料坯体，期间均匀喷水，喷水量控制在混合料质量的19.4％；并在骨料坯体离开造粒机前加入混合料质量10％的烧结法赤泥。其中，圆盘造粒机角度控制在45°，转速控制在20r/min，该圆盘造粒机直径为1m。
(3)将经步骤(2)处理得到的骨料坯体在温度50℃环境中预养护至骨料坯体含水率为19.1％；
(4)将经步骤(3)预养护得到的骨料坯体放入温度为室温的蒸压釜中，向蒸压反应釜中通入含有CO2的气体进行碳化反应，碳化反应结束后即得本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料。其中，含有CO2的气体中，CO2的体积浓度控制在99.9％，气压为0.3MPa，碳化时间12h。
按照GB/T 17431.2-2010《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》对本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料的各项性能进行测试。
测试结果如下表4所示：
表4
| <![CDATA[堆积密度(kg/m<sup>3</sup>)]]> | 吸水率(％) | <![CDATA[表观密度(kg/m<sup>3</sup>)]]> | 筒压强度(MPa) |
| 950 | 18.8 | 1599 | 7.2 |
实施例4
本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法包括下述步骤：
(1)烧结法赤泥放置在105℃条件下烘干3h后，放置在干燥器内冷却至室温称量，再隔1h后同样操作，称得的质量不变或者误差≤0.4mg后，全部凉至室温；之后使用球磨机进行粉磨，直至200目筛网筛余量<10％。按烧结法赤泥与水混合均匀得到混合料(水的用量为混合料质量的5％)。
(2)将经步骤(1)处理得到的混合料投入圆盘造粒机内进行造粒，得到粒径范围为4.75-15mm的人造骨料坯体，期间均匀喷水，喷水量控制在混合料质量的16.3％；并在骨料坯体离开造粒机前加入混合料质量10％的烧结法赤泥。其中，圆盘造粒机角度控制在45°，转速控制在20r/min，该圆盘造粒机直径为1m。
(3)将经步骤(2)处理得到的骨料坯体在温度50℃环境中预养护至骨料坯体含水率为18.9％；
(4)将经步骤(3)预养护得到的骨料坯体放入温度为室温的蒸压釜中，向蒸压反应釜中通入含有CO2的气体进行碳化反应，碳化反应结束后即得本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料。其中，含有CO2的气体中，CO2的体积浓度控制在99.9％，气压为0.3MPa，碳化时间16h。
按照GB/T 17431.2-2010《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》对本实施例的烧结法赤泥碳化人造骨料的各项性能进行测试。
测试结果如下表5所示：
表5
| <![CDATA[堆积密度(kg/m<sup>3</sup>)]]> | 吸水率(％) | <![CDATA[表观密度(kg/m<sup>3</sup>)]]> | 筒压强度(MPa) |
| 993 | 19.7 | 1519 | 8.1 |
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于：除经步骤(3)预养护后，骨料坯体含水率为13.7％以外，其余均与实施例1保持一致。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于：除经步骤(3)预养护后，骨料坯体含水率为4.7％以外，其余均与实施例1保持一致。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于：除经步骤(3)预养护后，骨料坯体含水率为17.6％以外，其余均与实施例1保持一致。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于：除经步骤(3)预养护后，骨料坯体含水率不同(预养护的时间不同)外，其余均与实施例1保持一致(预养护的温度为40℃)。
对比例5
本对比例与实施例1的区别仅在于：除碳化时间调整为：1、2、4、6、8、12h外，其余均与实施例1保持一致。
实验例
1、考察预养护后骨料坯体含水率对制得的人造骨料的筒压强度、吸水率、表观密度和堆积密度的影响：
按照GB/T 17431.2-2010《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》对实施例1的烧结法赤泥碳化人造骨料和对比例1-3的人造骨料的各项性能进行测试。
测试结果图下表6所示：
表6
对比例1-3与实施例1相比，经步骤(3)预处理后，若骨料坯体含水率过低，则经碳化反应后制得的人造骨料会有筒压强度、表观密度和堆积密度均不同程度降低，吸水率升高的状况。
2、考察预养护后骨料坯体含水率(预养护时间)对制得的人造骨料的筒压强度、吸水率、表观密度、堆积密度和固碳率的影响：
按照GB/T 17431.2-2010《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》对实施例1的烧结法赤泥碳化人造骨料和对比例4的人造骨料的各项性能进行测试。
固碳率＝m2-m1/m1×100％；
其中m2为碳化反应后制得的人造骨料(步骤(4)处理后所得产物)的质量(去除水分)；m1为预养护后骨料坯体(步骤(3)处理后所得产物)的质量(去除水分)；
测试结果如下表7及图7、图8所示：
表7
结合表7与图7、图8分析：随着预养护时间的增加，坯体剩余含水率一直下降，筒压强度出现先提升后下降现象，同时固碳率也出现先上升后下降状态。固碳率先上升，说明随着坯体剩余含水率的下降，碳化反应程度增加，对应的骨料筒压强度上升；再之后随着坯体剩余含水率继续下降，固碳率随之下降，碳化反应减少，对应骨料筒压强度下降。综合实际生产中，预养护加热成本因素，坯体剩余含水率控制在19％-21％降低加热成本的同时，维持骨料的强度。
3、考察碳化反应时间对制得的人造骨料的筒压强度、吸水率、表观密度、堆积密度和碳化增重率的影响：
按照GB/T 17431.2-2010《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》对实施例1的烧结法赤泥碳化人造骨料和对比例5的人造骨料的各项性能进行测试。
对实施例1的烧结法赤泥碳化人造骨料和对比例5不同碳化时间下制得的人造骨料的各项性能进行检测：
检测结果如下表8及图9所示。
表8
结合表8及图9可知：固碳骨料筒压强度和固碳率随着碳化时间的增加而增加；碳化4h时骨料的强度已达到碳化24h骨料强度60％以上，碳化8h时固碳骨料已具备碳化24h骨料强度75％以上。结合表8及图9数据变化可知，筒压强度和固碳率呈正比例关系，固碳率越高说明碳化反应越完全，对应的筒压强度也越高。
以上所述仅为本发明的优选实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)将烧结法赤泥和水搅拌均匀得到混合料；
(2)对所述混合料进行造粒，得到骨料坯体；
(3)对所述骨料坯体进行预养护至含水率为19％-21％；
(4)向经步骤(3)预养护得到的骨料坯体通入含有CO2的气体进行碳化反应，碳化反应结束后即得所述烧结法赤泥碳化人造骨料。
2.根据权利要求1所述的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合料中水的质量百分数为5％-10％。
3.根据权利要求1所述的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述造粒过程中还包括向造粒机中喷洒水的步骤；
喷洒的水的用量为所述混合料质量的20％-25％。
4.根据权利要求1所述的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(3)之前，还包括向造粒机中加入烧结法赤泥的步骤；
所述烧结法赤泥的加入量为所述混合料质量的5％-10％。
5.根据权利要求1所述的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述预养护的温度为40-50℃。
6.根据权利要求1所述的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述含有CO2的气体中，CO2的体积浓度为50％-99％；
所述碳化反应时的气压为0.1-0.3MPa；
所述碳化反应的时间为12-24h。
7.根据权利要求1所述的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法，其特征在于，经步骤(2)处理得到的骨料坯体的粒径为4.75-15mm；
所述造粒时采用的造粒机为圆盘造粒机，所述圆盘造粒机的角度设定为40°-50°。
8.根据权利要求1所述的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述碳化反应在蒸压釜中进行。
9.根据权利要求1-8任一项所述的烧结法赤泥碳化人造骨料的制备方法，其特征在于，所述烧结法赤泥的粒度为：过200目筛且筛余量小于10％；
步骤(1)之前还包括对烧结法赤泥进行烘干的步骤，所述烘干的温度为90-105℃，烘干的时间为3-5h。
10.一种烧结法赤泥碳化人造骨料，其特征在于，所述烧结法赤泥碳化人造骨料采用如权利要求1-9任一项所述的方法制备得到；
所述烧结法赤泥碳化人造骨料的筒压强度为7-10MPa，吸水率为15％-20％，堆积密度为900-1000kg/m3，表观密度为1600-1700kg/m3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211680469.5A CN116081970A (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 一种烧结法赤泥碳化人造骨料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211680469.5A CN116081970A (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 一种烧结法赤泥碳化人造骨料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116081970A true CN116081970A (zh) | 2023-05-09 |
Family
ID=86200278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211680469.5A Pending CN116081970A (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 一种烧结法赤泥碳化人造骨料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116081970A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116874217A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-10-13 | 南京工业大学 | 一种基于赤泥增强钢渣加速碳化制备反应性人工砂的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101343155A (zh) * | 2008-08-29 | 2009-01-14 | 济南大学 | 碳化养护废弃物制成的再生骨料 |
| WO2009024826A1 (en) * | 2007-08-22 | 2009-02-26 | University Of Greenwich | Production of secondary aggregates |
| CN111302746A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-19 | 山东大学 | 一种赤泥基陶粒混凝土及其制备方法与应用 |
| CN113800792A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-17 | 河南理工大学 | 一种室温下原位湿法碳化活化烧结法赤泥的方法、活化赤泥及其应用 |
-
2022
- 2022-12-27 CN CN202211680469.5A patent/CN116081970A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009024826A1 (en) * | 2007-08-22 | 2009-02-26 | University Of Greenwich | Production of secondary aggregates |
| CN101343155A (zh) * | 2008-08-29 | 2009-01-14 | 济南大学 | 碳化养护废弃物制成的再生骨料 |
| CN111302746A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-19 | 山东大学 | 一种赤泥基陶粒混凝土及其制备方法与应用 |
| CN113800792A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-17 | 河南理工大学 | 一种室温下原位湿法碳化活化烧结法赤泥的方法、活化赤泥及其应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘松辉等: ""烧结法赤泥加速碳化动力学研究"", 轻金属, no. 5, 31 May 2017 (2017-05-31), pages 1 * |
| 路彦兴: "《混凝土结构检测与评定技术》", 31 May 2020, 中国建材工业出版社, pages: 139 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116874217A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-10-13 | 南京工业大学 | 一种基于赤泥增强钢渣加速碳化制备反应性人工砂的方法 |
| CN116874217B (zh) * | 2023-07-31 | 2025-09-23 | 南京工业大学 | 一种基于赤泥增强钢渣加速碳化制备反应性人工砂的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2023092928A1 (zh) | 一种全固废基碳酸化免烧轻骨料及其制备方法 | |
| CN110922145B (zh) | 一种高强度碳化人造骨料的制备方法 | |
| CN114716200B (zh) | 一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料及其制备方法 | |
| CN112125541A (zh) | 一种湿法碳化活化废旧混凝土再生微粉的方法及再生微粉的应用 | |
| CN105669243B (zh) | 一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒及其制备方法 | |
| CN1025749C (zh) | 球团烧结矿制造方法 | |
| CN110282925A (zh) | 一种碳化钢渣人工多孔骨料及其制备方法 | |
| CN106396634A (zh) | 轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法 | |
| CN105274325B (zh) | 一种实现超高料层烧结的方法 | |
| CN106977225A (zh) | 铁尾矿烧结多孔材料及其制备方法 | |
| CN115215571A (zh) | 一种商混固体废弃物固碳处置及再生利用方法 | |
| CN110078401A (zh) | 一种煤矸石带式烧结制备活性混合材的工艺 | |
| CN110104975A (zh) | 一种带式焙烧机球团法制备煤矸石轻骨料的工艺 | |
| CN113429136A (zh) | 一种煤矸石分层布料烧结脱炭工艺 | |
| CN106630700A (zh) | 一种以粉煤灰和废玻璃为原料的无机胶凝材料及其制备方法 | |
| CN110981536A (zh) | 一种制备钢渣陶粒的方法与系统 | |
| CN102125786B (zh) | 利用锂云母提锂渣制备多孔陶粒滤料的方法 | |
| CN116332535A (zh) | 一种利用沸腾炉协同处理锰渣生产活性微粉的方法 | |
| CN114940593A (zh) | 一种轻质骨料及其制备方法以及含轻质骨料的混凝土 | |
| CN111807369A (zh) | 一种硅片切割废料的球团化方法 | |
| CN110104979A (zh) | 一种采用带式烧结制备煤矸石轻骨料的方法 | |
| CN116081970A (zh) | 一种烧结法赤泥碳化人造骨料及其制备方法 | |
| CN114933434A (zh) | 一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法 | |
| CN116177915B (zh) | 一种镁渣石粉常温固碳人造骨料及其制备方法 | |
| CN104891959A (zh) | 一种以赤泥和瓷砖废料为原料并经包埋烧结生产陶粒的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |