[发明专利]一种多孔陶粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以陶瓷抛光废渣为原材料生产的多孔陶粒及其制备方法。

技术背景

随着我国经济的高速发展，陶瓷产业也大规模地提速，同时也产生大量的固体废弃物。以陶瓷厂的抛光废渣为例，据统计，2011年全国抛光砖抛光废渣的产量达2200万吨，按抛光废渣含水率约35％计算，陶瓷行业每年抛光废料(包括抛光废干渣和废水)年排量约为6300万吨。广东佛山地区一年产生600-700万吨的抛光废渣，加上河源、清远、肇庆等地的陶瓷厂，每年产生的抛光废渣超过1000万吨。陶瓷抛光废渣因含高温发泡物质，无法回收再生产瓷砖，厂家运弃到郊外填埋。而经过高温灼烧的陶瓷抛光废渣不含有机质，填埋后土地无法种植农作物，造成土地资源流失，破坏生态平衡，地区环保部门严格限制陶瓷厂填埋废渣；同时，大量的废渣需占用价格日益高涨的运输和人力资源，使得陶瓷厂不堪重负，陶瓷抛光废渣的处理因此成为陶瓷厂厄待解决的重大难题。为逃避高昂的废物处理费用，一些陶瓷厂违规私自倾倒抛光废渣，造成十分恶劣的环境污染和社会影响。

陶粒具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等。特别由于陶粒密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀，抗冻，抗震和良好的隔绝性等多功能特点。目前的陶粒内部呈多孔结构，但因外部有釉层，多孔结构处于封闭状态，不能与外界物质接触，无法发挥其多孔结构的功能。

多孔陶粒的表面开放孔隙可以吸收水分和吸附、截留小颗粒固体物，同时其无机材质具有稳定恒久的结构状态，高温烧成的莫来石具有很好机械强度，因此多孔陶粒可用于吸附、过滤、换热等填料领域，具有广阔的发展前景。

发明内容

本发明公开了一种以陶瓷抛光废渣为原材料的多孔陶粒及其制备方法。

本发明多孔陶粒的特征是，表面均匀分布开放孔隙，孔径为0.1～5mm。

本发明制备方法的步骤如下：

1、按质量百分比称取50～85%的陶瓷抛光废渣、1～5%粘合剂、1～5%分散剂、5～10%成孔剂、其余为水，取各组分混合球磨，得分散均匀的浆料；

2、用造粒设备将浆料制成颗粒状，烘干；

3、将干燥后的颗粒输送至陶瓷窑炉焙烧，烧成温度为1000^～1500℃，焙烧完成后将陶粒冷却至100℃以下；

4、将烧成的陶瓷体用刮磨设备处理，去除陶粒表面釉层，使内部的孔隙裸露于表面。

也可以采取以下步骤：

（1）按质量百分比称取50～85%的陶瓷抛光废渣、1～5%粘合剂、1～5%分散剂、5～10%成孔剂、其余为水，取各组分混合球磨，得分散均匀的浆料；

（2）将浆料压制成片状，烘干；

（3）将干燥后的浆料输送至陶瓷窑炉焙烧，烧成温度为1000^～1500℃，焙烧完成后将陶瓷体冷却至100℃以下；

（4）切割成片状小单元陶瓷体，使分割截面的多孔结构裸露出来。

原材料的陶瓷抛光废渣为陶瓷抛光砖生产过程产生的固体废弃物。本发明利用陶瓷抛光废渣含大量硅氧化物和少量的有机物、无机物杂质，通过高温烧成使硅氧化物、硅铝化物熔融键连，同时杂质燃烧气化在熔体内部撑胀出多孔结构；冷却后抛磨去除陶粒表面的釉层，或者将其分割，使多孔结构裸露出来，成为多孔陶粒。

所述粘合剂为具有将粉状骨料相互粘结功能的化合物，选自聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、改性淀粉、硅酸钠、木质素之中的至少一种。所述的分散剂选自烷基硫酸钠、烷基磺酸钠、聚氧乙烯醚等长链烷烃类表面活性剂中的至少一种。

所述的成孔剂为有机物物质和无机化合物。有机物质选自如木屑、秸秆碎、高分子聚合物，无机化合物如硼砂、氧化物、硝酸盐、碳酸盐、氯酸盐、硫酸盐、氯化物、磷酸盐。所述的高分子聚合物为具有长碳链结构的聚合物，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚丙乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。成孔剂在高温下燃烧气化，在同时形成的液相的熔浆内部形成孔隙。抛光陶瓷废渣中的SiC、氧氯化镁、酚醛树脂等杂质在高温烧成时产生气体，也可起到成孔作用。污泥中含大量的有机质，亦可起到成孔作用。

所述多孔陶粒形状可为对称和不对称形状。其形状包括球体、圆柱体、锥形体、长方体、正方体、菱形体等。