[发明专利]一种利用大修渣制备陶粒的配方及工艺方法

说明书

一种利用大修渣制备陶粒的配方及工艺方法，原料组份按重量计为：大修渣25‑50份、粉煤灰20‑40份、高岭土10‑30份、助烧剂10‑20份、起泡物质1‑5份，原料混合后，再经过焙烧、冷却等常规的生产陶粒的工艺处理，生产出高质量的陶料产品；推广使用本发明中的陶粒生产方法，一方面拓展了陶粒生产的原料，减轻了制陶粒产业中对粘土、页岩等常规原料的依赖和使用，有利于改善水土流失等问题；另一方面，本方法实现了对大修渣的资源化处理，充分利用了大修渣自身组成物质（比如碳元素）的理化活性，节约了物料和能源。

技术领域

本发明涉及陶粒的制备方法，特别涉及一种利用大修渣制备陶粒的配方及工艺方法。

背景技术

陶粒作为一种建筑基础材料，以其体轻、保温、利废、环保等特性受到了人们极大的重视。陶粒的粒径一般为5-20mm，最大的粒径为25mm，可用来取代混凝土中的碎石和卵石。轻质性是陶粒许多优良性能中最重要的一点，也是它能够取代重质砂石的主要原因。陶粒的内部结构特征呈细密蜂窝状微孔。这些微孔都是封闭型的，而不是连通型的。它是由于气体被包裹进壳内而形成的，这是陶粒质轻的主要原因；另外，陶粒的表面具有一层坚硬的外壳，这层外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气作用，并且赋予了陶粒较高的强度。使陶粒可用于建筑工程中保温、隔热、轻质墙体、轻骨料混凝土等方面，也可用于环保过滤、农业种植及建筑装饰等领域。

目前己有很多陶粒的制备方法，但大多方法采用的原料是以粘土、页岩、粉煤灰、煤矿剥离物、黄土、污泥等为主。由于开挖粘土、页岩、黄土、污泥等，会造成水土流失，环境污染，破坏生态平衡，不适宜推广应用，而直接使用粉煤灰或煤矿剥离物为基本原料制造的陶粒，陶粒的密度和强度不够理想,陶粒往往难以达到理想的孔隙率和比表面积，限制了其在水处理领域中的应用。因此，找到新的原料来生产陶粒，改进陶料生产工艺，以提高陶粒生产的质量和效率，是陶粒从业人员不断研发的方向。

电解槽由槽体、阳极和阴极组成，多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开，按电解液的不同分为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类。当直流电通过电解槽时，在阳极与溶液界面处发生氧化反应，在阴极与溶液界面处发生还原反应，以制取所需产品。电解槽的使用寿命是有限的，据报道，国外200KA以上大型预焙铝电解槽的平均寿命在5年(1800天)以上，法国彼施涅公司的180KA电解槽寿命达6-8年（2190-2920天），在我国，铝电解槽一般在工作5～6年后需进行大修，大修时拆除下来的废弃物（主要是电解槽内清除的废内衬）称为大修渣。一般来说，各个电解铝厂实际使用的电流容量、内村结构、内衬材料种类、电解工艺条件、操作制度等各不相同，导致大修渣的具体组成可能会有较大差别，但主要组分基本相同。铝电解厂的电解槽大修渣含有碳阴极（底部炭块、废侧部炭块、废阴极糊）、耐火材料（碳化硅、干式防渗料、保温砖）等，其中炭质材料约占37％，氟化盐约占30％，其他物质主要是霞石、β-氧化铝，少量的碳化铝、氮化铝、铝铁合金和微量氰化物(约0.2％)，其中氟化物具有强烈的腐蚀性，氰化物为剧毒物质。这些废渣的产量每年高达数亿吨，尚未得到利用，只能采用堆积的方法处理，造成了较严重的环境污染。因此，电解槽大修渣属于工业固体危险废物，是电解铝工业主要环境污染源之一。其含有大量的可溶氟化物、氰化物，直接露天堆放污染大气，随雨水混入江河污染地表水源，渗入地下污染地下水，填埋又污染土壤，严重危害人类健康和动植物生长，也是国家环保重点管理的重要污染物之一。如下表1是400KA预焙槽大修渣的组成信息。表2是电解槽大修渣浸出毒性试验结果。