[发明专利]一种高性能核壳轻集料及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能核壳轻集料，其特征在于：包括内核、外壳以及介于内核和外壳之间的界面结合区，所述内核和外壳质量比为1:0.2～1:0.4；

所述内核原料包括如下组分：粉煤灰35～40质量份、铝矾土30～35质量份、轻烧镁砂10～15质量份和石英粉15～20质量份；所述内核晶相组成主要为相互交织生长的六方柱状堇青石、板状钙长石和颗粒状的尖晶石；

所述外壳原料包括如下组分：铝矾土2～5质量份、粘土27～30质量份、硬石膏5～8质量份和石灰石60～63质量份；所述外壳晶相组成主要为颗粒状的β-硅酸二钙和片状的硫铝酸四钙组成；

所述界面结合区由内核、外壳原料经高温扩散反应和液相烧结形成，主要为玻璃相、镁黄长石和钙长石的低共熔化合物。

2.根据权利要求1所述的高性能核壳轻集料，其特征在于，所述粉煤灰中SiO₂含量为40～60质量份，Al₂O₃含量为20～30质量份，CaO含量为0～15质量份，Fe₂O₃含量为5～10质量份，烧失量0～10质量份；且所述粉煤灰细度为0～0.075mm。

3.根据权利要求1所述的高性能核壳轻集料，其特征在于，所述轻烧镁砂中MgO含量为75～100质量份，CaO含量为0～8质量份，SiO₂含量为0～10质量份，烧失量0～12质量份；且所述轻烧镁砂细度为0～0.075mm。

4.根据权利要求1所述的高性能核壳轻集料，其特征在于，所述硬石膏包括天然石膏、磷石膏、氟石膏、脱硫石膏、柠檬酸石膏中的一种或多种组合；且所述硬石膏中硫酸钙的含量为80～100质量份，所述硬石膏细度为0～0.075mm。

5.根据权利要求1所述的高性能核壳轻集料，其特征在于，所述铝矾土、所述石英粉、所述粘土和所述石灰石均为天然矿物原料，且所述天然矿物原料细度均为0～0.075mm。

6.一种高性能核壳轻集料的制备方法，该方法用于制备权利要求1至5任一项所述的高性能核壳轻集料，其特征在于，包括以下步骤：

1)将所述粉煤灰、铝矾土、轻烧镁砂和石英粉混合研磨，然后造粒成球，得到内核生料球；

2)将所述铝矾土、粘土、硬石膏和石英粉混合，得到外壳生料粉；

3)将所述外壳生料粉包裹在内核生料球表面并烘干，然后高温烧结，制得高性能核壳轻集料。

7.根据权利要求6所述的高性能核壳轻集料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中混合研磨包括：将所述粉煤灰、铝矾土、轻烧镁砂和石英粉放入行星式球磨机中，加入酒精作为研磨介质，然后在300～400r/min下混合研磨3～8min。

8.根据权利要求6所述的高性能核壳轻集料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中造粒包括：将混合研磨后的所述粉煤灰、铝矾土、轻烧镁砂和石英粉在转速为20～40r/min，旋转倾角为30～40°条件下造粒成球。

9.根据权利要求6所述的高性能核壳轻集料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中外壳生料粉包裹在内核生料球表面包括：将步骤2)中所述外壳生料粉及内核生料球在转速20～40r/min，旋转倾角为30～40°条件下将外壳生料粉包裹在内核生料球表面。

10.根据权利要求6所述的高性能核壳轻集料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中高温烧结工艺为：将物料颗粒升温至600～800℃条件下预烧10～30min，然后在1200～1300℃条件下烧结10～30min后取出，最后将物料颗粒由800～1000℃经空气急冷至室温。