[发明专利]一种利用单氰胺渣制备的轻质陶粒及其制备方法

说明书

本发明属于无机材料领域，具体涉及一种利用单氰胺渣制备的轻质陶粒及其制备方法。该方法中以单氰胺工业生产中的固废单氰胺渣掺合粉煤灰、赤泥、膨润土等为原料，经过造粒、高温煅烧成内部多孔、质轻的轻质陶粒，所制备的轻质陶粒满足国家标准，为单氰胺渣的资源化利用提供了一种经济有效的途径。

技术领域

本发明属于无机材料领域，具体涉及一种利用单氰胺渣制备的轻质陶粒及其制备方法。

技术背景

粉煤灰是火力发电厂排出的工业废物，它是由磨成一定细度的煤粉在煤粉炉中经过1100~1500℃高温悬浮燃烧之后，由原煤中所含的不燃的粘土质矿物发生分解、氧化、熔融等变化，在表面张力作用下形成细小的液滴，在排出炉外时，经急速冷却形成粒径为1~50μm的微细球型颗粒，然后连同未被燃烧的可燃物一起由除尘器收集或者由水流管道排放到储灰场。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料。电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。

赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的强碱性固体废物，通常赤泥中主要化学成分为Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂、CaO及稀土元素等。赤泥是一种碱性污染源，若不加以处理，会造成地下水体和土壤污染，裸露堆放的赤泥，因其颗粒极细，会随风飞扬造成空气污染。随着赤泥产生量的逐年递增和环境问题的突出，迫切需要采取措施处理该类固体废弃物。

单氰胺渣是工业上单氰胺渣生产过程中产生的碳酸钙渣子，还含有少量的炭，是石灰氮在水与二氧化碳的作用下产生的。单氰胺渣的堆放容易随雨水冲刷进入地下水而造成水体污染，暴露空气中造成的扬尘以及挥发的刺激性气味氨气造成大气污染。此外，单氰胺渣处置费用高，带给企业极大的经济压力。

陶粒是一种主要以无机材料为基础原料，经过预处理、造粒、煅烧、冷却等工艺生产的一种轻质颗粒。轻质陶粒制备原理一般为材料自身发气所致，内部会形成封闭的孔。根据陶粒不同的性质，陶粒可以作为混凝土骨料，水处理行业的滤料，农业中缓释型肥料的载体等等。目前，随着自然资源的限制开采，环保政策的限制，黏土、页岩等资源愈加匮乏。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种利用单氰胺渣制备的轻质陶粒及其制备方法，以膨润土、单氰胺渣、粉煤灰、赤泥作为主要原料，经过成球、烘干、煅烧、筛分等步骤得到轻质陶粒目标产品。其中单氰胺渣作为一种发气成分，在熔融状态下，碳酸钙及炭高温下分解生成大量气体，致使陶粒内部形成封闭的孔隙，降低陶粒容重。此外消除了单氰胺渣污染、实现资源价值化开发的同时，得到一种轻质陶粒的新型制备方法。

本发明所述的轻质陶粒，以重量份计，其原料组成包括：膨润土5~20份，单氰胺渣10~50份，粉煤灰20~60份，赤泥0~30份。

所得陶粒外形为球形或者椭圆形，成球性能优良，高温条件下发气效果好，陶粒堆积密度为400~600kg/m³，吸水率为3~12%，有较高的筒压强度约为3.0~6.0MPa。

上述轻质陶粒的制备方法，包括以下步骤：

按照配比称量各原料，混合均匀，混合物料加入成球盘内成球并烘干，然后将料球经过预热、煅烧，最后进行自然冷却、筛分得到陶粒产品。

优选的，在成球盘内成球过程中喷入雾化水，喷水量约为原料总质量的20~28%；

优选的，通过调节成球盘转速以及角度控制成球粒径在5~20mm；