[发明专利]一种高强空腔陶粒及其制备方法

说明书

本发明涉及固废再利用领域，尤其涉及一种高强空腔陶粒及其制备方法。本发明针对现有烧结陶粒堆积密度高、烧结能耗大等问题，提供一种高强空腔陶粒及其制备方法，同时实现对粉煤灰等固体废弃物的资源化利用。本发明的高强空腔陶粒，通过覆膜剂作为复合层，解决了有机层的空腔造孔剂与无机层的矿物材料无法粘结、造粒困难的问题；同时覆膜剂在高温状态熔融后附着在无机层的内侧，阻隔了空腔陶粒内空腔吸水，大幅度降低了空腔陶粒的吸水率。内部的空腔结构也降低了烧结温度和陶粒的堆积密度。本发明采用粉煤灰、煤矸石、矿渣等固体废弃物作为原料制备陶粒，为固废资源再利用提供了有效的途径，且使得陶粒原料易得，降低了陶粒的制备成本。

技术领域

本发明涉及固废再利用领域，尤其涉及一种高强空腔陶粒及其制备方法。

背景技术

现有陶粒中，黏土陶粒占绝大多数，而随着社会经济迅猛发展，人类对土壤的过度开发，导致可耕种的土壤越来越少，尤其对于我国这样一个人多地少的国家而言，可耕土壤的减少将会导致农作物产量下降，严重影响我国的经济发展。因此需寻找一种可替代黏土制备陶粒的原料。

粉煤灰、煤矸石、矿渣等固体废弃物在我国堆放量庞大且利用率较低，长期堆放会造成环境污染、危害人类健康，因此，需要为这些固体废弃物的资源化利用提供新的途径。由于这些固体废弃物中含有大量的硅铝成分，可作为制备陶粒的主要原料。

现有的陶粒种类中，烧结陶粒的堆积密度较高，普遍在900kg/m³以上；发泡陶粒的能耗相对较高，烧结温度需要在1200℃以上，浪费能源，且发泡陶粒多用于填充，强度较低。

发明内容

本发明针对现有烧结陶粒堆积密度高、烧结能耗大等问题，提供一种高强空腔陶粒及其制备方法，同时实现对粉煤灰等固体废弃物的资源化利用。

本发明采用以下技术方案：

一种高强空腔陶粒，该陶粒为包覆结构，从外向内依次为无机层、复合层和有机层，陶粒各层由如下原料制备而成，无机层：粉煤灰、煤矸石、矿渣、增塑剂、助熔剂、减水剂；复合层：覆膜剂；有机层：空腔造孔剂。

进一步的，陶粒由如下质量分数的原料制备而成，粉煤灰20-70wt％，煤矸石5-60wt％，矿渣3-15wt％，增塑剂2-6wt％，助熔剂1-6wt％，减水剂0.1-3wt％，覆膜剂1-4wt％，空腔造孔剂3-10wt％。

进一步的，覆膜剂为长石、铝矾土、煅烧高岭土、锰粉、界面活性剂和水制备而成的复合材料。

进一步的，覆膜剂由10-20重量份的长石、10-20重量份的铝矾土、5-18 重量份的煅烧高岭土、2-8重量份的锰粉、40-55重量份的水和0.5-5重量份的界面活性剂制备而成。

进一步的，空腔造孔剂为聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛树脂中的一种或多种。

本发明还提供一种高强空腔陶粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照原料配比将空腔造孔剂和覆膜剂加入混合机中混合均匀；

(2)将步骤(1)中的混合料和剩余其他原料加入造粒机中，加入适量的水进行造粒；

(3)将造好的粒加入烧结机中烧结，烧结温度为1000-1200℃；

(4)将烧结后的粒进行淬火处理，自然冷却后得到陶粒成品。

进一步的，步骤(1)中混合机转速≥1000r/min。

进一步的，步骤(4)中的淬火温度为500-900℃。

进一步的，覆膜剂的制备方法为：将长石、铝矾土、煅烧高岭土、锰粉和水按比例加入球磨机中球磨1-3h，再加入界面活性剂球磨10-30min后卸出即得覆膜剂。