[发明专利]一种核壳结构的煤矸石-赤泥轻质陶砂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶砂技术领域，利用大宗固体废弃物煤矸石和赤泥制备的轻质陶砂，采用低温发泡、高温烧成的方法制备轻质陶砂。具有节约建材制造能耗的功效。在建筑节能领域具有广阔的应用前景。

技术背景

煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中产生的固体废弃物，占当年煤炭产量的18%左右。赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，产生1.0～2.0吨赤泥。大宗固体废物综合利用，如何解决固体废弃物污染环境、造成的安全隐患是目前面临的一个难题。煤矸石和赤泥制备轻质陶粒或陶砂是这两类固体废弃物建材资源化的重要手段。

当前，利用煤矸石和赤泥制备轻质陶粒和陶砂，在国内外已经得到了一定的研究，并在公开的论文中有很多报道，也有一定数量的专利。但就轻质陶粒而言，一般均采用发泡烧胀法制造。发泡烧胀法陶粒（陶砂）一般要求烧成温度范围在50-70℃。这就对配合料的组成产生了较高的要求。对固体废弃物尤其是如赤泥等氧化铁、氧化钙含量高的原料组成的配合料，往往需要配入较多的自然资源，导致陶粒的配料成本升高。因而，其产业化遇到了瓶颈。

发明内容

为解决煤矸石-赤泥陶粒烧胀温度范围窄的困难，本发明提出了低温发泡、高温烧成的工艺改进方案制造陶砂，以绕开高温烧胀的过程。其技术特征在于以加气混凝土工艺为参照，采用核壳结构和低温发泡技术对陶砂进行成形，然后在高温下烧成。本发明绕开了陶砂的高温烧胀过程，突出优点是降低了陶砂的烧成温度，在一定程度上具有节省烧成能耗的效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种核壳结构的煤矸石-赤泥轻质陶砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）配制陶砂核心料:按如下质量百分比将陶砂核心料混合：煤矸石55～70%、赤泥25～40%、粘土0～20%、铝粉0.5～1%，在球磨机中球磨过200目筛；加入水，装入模具中在5MPa压力下压制成型，破碎过18～35目筛，得到陶砂核心料；

配制陶砂包裹料：按如下质量百分比将陶砂包裹料混合：煤矸石55～70%、赤泥25～40%、粘土0～20%、氢氧化钙5～10%、铝粉0.5～1%，在球磨机中球磨过200目筛；

（2）陶砂制备：将步骤（1）所得到的陶砂核心料放入圆盘中，用喷雾的方式润湿，然后加入陶砂包裹料并摇动，依次重复上述的喷雾润湿和加入陶砂包裹料摇动，最终成球；将成球后的坯体干燥、在1100～1300℃下烧成。

本发明所制得陶砂的粒度为0.5～5mm，堆积密度为650～950kg/cm³。本发明采用核壳结构，以氢氧化钙和铝粉为发泡剂，在低温下对陶砂进行发泡，然后在高温条件下烧成，降低了陶砂的烧成温度，具有降低制造能耗的功效。

具体实施方式

下面结合实施例对本方面做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实例1、将煤矸石=60份、赤泥=30份、粘土=9份、铝粉1份，在球磨机中球磨过200目筛，加入适量水，装入模具中在5MPa压力下压制成型，破碎过18～35目筛，得到掺入铝粉的煤矸石-赤泥-粘土混合料，作为陶砂核心料。再将煤矸石=50份、赤泥=25份、粘土=15份、氢氧化钙=9.5份、铝粉=0.5份，在球磨机中球磨过200目筛，得到掺入铝粉、氢氧化钙的煤矸石-赤泥-粘土混合料，作为陶砂包裹料。将所得到的陶砂核心料放入圆盘中，用喷雾的方式润湿核心料，分次加入陶砂包裹料并摇动，成球。将成球后的坯体干燥，在1100℃下烧成。得到堆积密度为650kg/cm³的煤矸石-赤泥轻质陶砂。

实例2：将煤矸石=55份、赤泥=25份、粘土=19份、铝粉1份，在球磨机中球磨过200目筛，加入适量水，装入模具中在5MPa压力下压制成型，破碎过18～35目筛，得到掺入铝粉的煤矸石-赤泥-粘土混合料，作为陶砂核心料。再将煤矸石=55份、赤泥=20份、粘土=15份、氢氧化钙=9.5份、铝粉=0.5份，在球磨机中球磨过200目筛，得到掺入铝粉、氢氧化钙的煤矸石-赤泥-粘土混合料，作为陶砂包裹料。将所得到的陶砂核心料放入圆盘中，用喷雾的方式润湿核心料，分次加入陶砂包裹料并摇动，成球。将成球后的坯体干燥，在1150℃下烧成。得到堆积密度为780kg/cm³的煤矸石-赤泥轻质陶砂。