[发明专利]一种轻质高强多孔陶粒及其制备方法

说明书

本发明属于固体废弃物处理及资源化利用领域，具体涉及一种轻质高强多孔陶粒及其制备方法。所述轻质高强多孔陶粒以淤泥、钢渣、校正剂、发泡剂为原料，各原料分别经过烘干、粉磨过筛后，再通过球磨混匀、造粒、烘干、预烧、烧结和急速冷却制备而成；所述各原料按质量份数计为：淤泥50～70份，钢渣10～25份，校正剂10～30份，发泡剂0～10份。本发明首次利用淤泥复合钢渣、通过调整原材料配比、煅烧工艺设计制备得到轻质多孔高强陶粒，所制备的轻质多孔高强陶粒性能优良，堆积密度、强度、吸水率可调；所述制备方法工艺简单，解决了淤泥、钢渣处置困难、利用率、经济附加值低等问题，相比传统处置方法，经济附加值大大提高。

技术领域

本发明属于固体废弃物处理及资源化利用领域，具体涉及一种轻质高强多孔陶粒及其制备方法。

背景技术

钢渣是生产过程中的副产物，以钢渣为例，钢渣约占粗钢产量的10～15％，2016年全国产生钢渣1.62亿吨。虽然针对钢渣的资源化开展了大量研究，但由于其产量大、活性差，不易磨和安定性等问题，目前难以大规模利用且利用结构单一，钢渣的堆存已经严重影响我国冶金行业的健康可持续发展。因此，寻找钢渣高效高经济附加值利用途径具有十分重要的意义。

与此同时，淤泥是一种富含水的硅铝酸盐类粘土材料，成分复杂且含有大量有机及有毒组分。淤泥含水量高、体积大、力学性质差又制约其堆放和运输。传统的淤泥处置方法主要集中于土地填埋、投海、焚烧等，这些方法普遍存在经济效益低、环境污染和占用土地资源等问题。

通过对淤泥和钢渣的研究发现，淤泥主要化学组成为SiO₂、Al₂O₃，而钢渣的化学组成集中于CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、Fe₂O₃。根据Reliy三相图SiO₂-Al₂O₃-K₂O(Na₂O、MgO、Fe₂O₃)，对体系进行热力学分析，在传统陶瓷氧化物体系中，SiO₂/Al₂O₃属于塑性原料，赋予坯体成型性能和生坯强度，构成陶瓷的骨架结构，并在烧结过程中增加坯体抵抗高温变形能力，拓宽烧成范围。在碳源存在下Fe₂O₃可在高温下生成CO、CO₂从而起发泡作用，促进液相量形成和致密化过程，但含量过高不利于烧结和性能提升。CaO/MgO/Na₂O等为助熔物质，起助熔作用的同时会降低玻璃相的高温黏度，影响高温热稳定性的作用，需要控制其含量。此外，淤泥中的有机成分在高温下分解、碳化为反应提供部分碳源。在预烧过程中，淤泥中的大部分有机质会以二氧化碳、水蒸气的形式排出，发泡剂的引入会极大提升陶粒发泡性能。预烧时间长短影响淤泥中结合水、有机质反应是否充分，而烧结温度会影响高温下物料间固相反应扩散和传质速率。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种轻质高强多孔陶粒及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种轻质多孔高强陶粒，其以淤泥、钢渣、校正剂、发泡剂为原料，各原料分别经过烘干、粉磨过筛后，再通过球磨混匀、造粒、预烧、烧结和急冷制备而成；，所述原料按质量份数计为：淤泥50～70份，钢渣10～25份，校正剂10～30份，发泡剂1～10份。