專利名稱：預(yù)制泡輕質(zhì)高強(qiáng)均質(zhì)陶粒及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型材料，尤其是一種常溫下預(yù)制泡輕質(zhì)高強(qiáng)均質(zhì)的陶粒及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
陶粒混凝土具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫性好、抗震性能好、耐火性能好、施工性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此陶?；炷帘粡V泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑的各類型預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)澆混凝土工程中，形成保溫結(jié)構(gòu)、保溫承重結(jié)構(gòu)、承重結(jié)構(gòu)等部件，填充、支撐建筑物。目前用陶粒混凝土制作的建材有陶?；炷链蟀濉⑻樟；炷疗鰤K、現(xiàn)澆陶?；炷翗蛄骸F(xiàn)澆陶?；炷廖菝?、現(xiàn)澆陶?；炷帘氐孛娴?；除此之外，陶粒還可用于管道保溫、爐體保溫隔熱、保冷隔熱、隔音吸聲等其他建筑材料。陶粒以其蜂窩狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，又是良好的過(guò)濾材料，隨著全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高和技術(shù)的進(jìn)步，陶粒在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用將有所作為；在花卉、農(nóng)作物育苗方面，陶粒還可用作無(wú)土栽培材料。
近年來(lái)，建筑業(yè)用的輕集料主要產(chǎn)品品種有粘土陶粒、頁(yè)巖陶粒、粉煤灰陶粒、大顆粒膨脹珍珠巖等煅燒型陶粒和非煅燒型粉煤灰陶粒(或稱蒸養(yǎng)粉煤灰陶粒)。最常用的是粘土陶粒、頁(yè)巖陶粒、粉煤灰陶粒和大顆粒膨脹珍珠巖等四種產(chǎn)品。
按其來(lái)源和生產(chǎn)方法分類，有以下幾種類型輕集料分為天然輕集料和人造輕集料。人造輕集料分為非煅燒型輕集料和煅燒型輕集料。煅燒型輕集料又分為燒結(jié)型輕集料和燒脹型輕集料。
按其產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝流程一般分為四類(1)干法。當(dāng)生產(chǎn)陶粒的原材料是粘土質(zhì)頁(yè)巖、泥板巖、珍珠巖等均勻的塊狀原料時(shí)，可采用干法工藝，即原料→破碎→篩分→煅燒→產(chǎn)品。但這種工藝對(duì)原料的均勻性、膨脹性、硬度要求高，不能摻入外加劑調(diào)整原料性質(zhì)。
(2)塑化法。當(dāng)生產(chǎn)用的原料是較為疏松的、含水率較大的粘土原料，或是勻質(zhì)性、膨脹性較差的粘土或粘土質(zhì)頁(yè)巖時(shí)，可采用塑化工藝，即原料→松解→攪拌或輥壓拌勻→加水對(duì)輥機(jī)成球→篩分→煅燒→產(chǎn)品。這種工藝的缺點(diǎn)是產(chǎn)品粒型系數(shù)不好，級(jí)配較差。
(3)粉磨成球工藝。當(dāng)使用的原材料質(zhì)量不均勻，膨脹性能不好時(shí)，需摻入其它外加劑，可采用粉磨成球工藝，即原料→粗碎→烘干→粉磨→加水濕化→成球盤成球→煅燒→產(chǎn)品。這種工藝的缺點(diǎn)是一次性投資大，粉磨能耗高。
(4)泥漿法工藝。生產(chǎn)粉煤灰陶?；蛘{(diào)節(jié)成份準(zhǔn)確配料時(shí)采用泥漿法工藝，其程序是原料→打碎→，攪拌制漿(清除雜質(zhì)，需要時(shí)加入外加劑)后，采用兩種技術(shù)路線，即a、注入回轉(zhuǎn)窯→鏈條成球→煅燒→產(chǎn)品；b、泥漿噴入成球盤與干粉煤灰成球→煅燒→產(chǎn)品，這種工藝不足之處是能耗大，不能有效保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
綜上所述，現(xiàn)有的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝及方法不足之處有以下幾點(diǎn)(1)傳統(tǒng)工藝對(duì)陶粒原料的化學(xué)組成要求嚴(yán)格，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外研究，普遍公認(rèn)只有化學(xué)組成范圍為SiO260-70％、Al2O315-25％、Fe2O35-10％、CaO+MgO 0-5％、Na2O+K2O 3-4％的原料才膨脹，即只有適宜化學(xué)組成的原料在高溫下熔融的條件下產(chǎn)生氣體才能夠生產(chǎn)膨脹陶粒，超出這個(gè)范圍的原料很難或不膨脹，造成資源浪費(fèi)，不能有效利用；(2)從上述工藝生產(chǎn)膨脹型的陶粒來(lái)看，由于受氧化——還原氣氛的影響，產(chǎn)品呈包殼結(jié)構(gòu)，即料球最外面的一層由于在高溫氧化氣氛下形成的是一層基本不發(fā)泡硬殼；硬殼里面的物質(zhì)在還原氣氛下煅燒，使得相同組成的物質(zhì)內(nèi)外熔融溫度相差100-200℃，里面部分是布滿小孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。其工藝生產(chǎn)出的陶粒是“表里不一”的非均質(zhì)體，使用時(shí)受到限制；(3)物料必須熔融，現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)陶粒必須在高溫1160-1280℃下使材料變成具有一定粘度(108-9泊)的熔體，同時(shí)產(chǎn)生氣體，熔體將氣體束縛封閉，冷卻后形成多孔結(jié)構(gòu)的集料。溫度低，熔體粘度太大，氣體不能抵抗熔融體界面張力，難以形成蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)，顆粒表觀密度大，達(dá)不到輕質(zhì)的要求；溫度高，氣體壓力大于熔融體表面張力，從而擺脫熔融體的束縛，使氣孔變大，集料強(qiáng)度低，甚至沖逸而出不產(chǎn)生蜂窩孔，形成無(wú)孔的玻璃質(zhì)釉熔體。發(fā)泡過(guò)程不易控制，煅燒能耗高；(4)一旦某種工藝方法確定后，產(chǎn)品品種及性能調(diào)整性受限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品的不足，本發(fā)明利用我國(guó)豐富的粘土資源提出新的生產(chǎn)工藝技術(shù)，采用化學(xué)物理方法，料球在常溫條件下制泡，在一定燒結(jié)條件下用普遍的原料廉價(jià)地生產(chǎn)均質(zhì)高強(qiáng)的陶粒；解決現(xiàn)有工藝對(duì)原材料的特殊要求，以及在焙燒過(guò)程中物料必須熔融發(fā)泡的技術(shù)問(wèn)題，并且可以根據(jù)不同的用戶方便地調(diào)整產(chǎn)品的品種和性能。
一種輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒，主要是由下述原料成份組成SiO245-78％、Fe2O35-10％、CaO+MgO 0-15％、Na2O+K2O 1-8％、余量為Al2O3。
本發(fā)明陶粒生產(chǎn)技術(shù)的工藝路線為原料→攪拌或碾壓→制泥→預(yù)制泡→制粒→篩分→燒結(jié)→產(chǎn)品。
采取生產(chǎn)工藝主要有三點(diǎn)(1)預(yù)制泡技術(shù)。將經(jīng)過(guò)攪拌或碾壓制得的泥漿，采用化學(xué)添加劑使之形成均勻多孔的泥料，氣泡應(yīng)具有一定的強(qiáng)度并能穩(wěn)定存在。
(2)制粒技術(shù)。采用機(jī)械方法——雙軸攪拌機(jī)、擠出機(jī)和滾篩將預(yù)制泡泥料制成料球，根據(jù)不同要求可以生產(chǎn)單一粒徑的料球，并且料球粒徑可調(diào)；也可以生產(chǎn)具有一定級(jí)配的料球，并且料球級(jí)配可調(diào)。
(3)燒結(jié)。將料球輸送至回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，經(jīng)在1050-1160℃燒結(jié)生產(chǎn)出產(chǎn)品。
本發(fā)明與現(xiàn)要技術(shù)相比，所具有的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是1、對(duì)原料無(wú)特殊要求。
本發(fā)明擴(kuò)大了原料范圍。在生產(chǎn)集料的過(guò)程中，填加化學(xué)添加劑，形成均勻多孔的泥料，在常溫下制泡，可人為地控制陶粒的性能。蜂窩狀的尺寸一般在0.5-2mm范圍內(nèi)；料球的形狀為圓球形，或碎石形、普通形；顆粒表觀密度為750-1500kg/m3、筒壓強(qiáng)度2.5-8.2Mpa。
2、常溫泡制工藝易于控制，生產(chǎn)能耗低。
本發(fā)明在常溫下制泡形成蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)，料球只需燒結(jié)無(wú)需熔融，工藝易于控制，煅燒溫度比現(xiàn)有技術(shù)低100℃左右，節(jié)能20-30％。
3、產(chǎn)品均質(zhì)高強(qiáng)。
本發(fā)明生產(chǎn)的陶粒，由于在常溫下制泡，料球形成“表里一致”的多孔均質(zhì)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，克服現(xiàn)有產(chǎn)品非均質(zhì)的包殼結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，將57％SiO2、21％Al2O3、7％Fe2O3、10％CaO和MgO、5％Na2O和K2O的原料，經(jīng)混合、攪拌，加水制成稠泥漿，填加2％KLD泡沫劑，使泥漿形成均勻的蜂窩孔，然后采用雙軸攪拌機(jī)、擠出機(jī)和滾篩，將預(yù)制泡泥料制成圓球，將圓球送至回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒結(jié)，窯溫控制在1070-1160℃。
經(jīng)燒結(jié)后的陶粒，其蜂窩尺寸為1mm，顆粒表觀密度為1000kg/m3，筒壓強(qiáng)度為4Mpa。
實(shí)施例2，將63％SiO2、18％Al2O3、5％Fe2O3、8％CaO和MgO、4％Na2O和K2O的原料，經(jīng)混合、碾壓，加水?dāng)嚢柽沙砟酀{填加3％KLD泡沫劑，使泥漿形成均勻的蜂窩孔，然后采用雙軸攪拌機(jī)、擠出機(jī)和滾篩，將預(yù)制泡泥料制成碎石形，將碎石形料球送至回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒結(jié)，窯溫優(yōu)選值為1100℃。
經(jīng)燒結(jié)后的陶粒，其蜂窩尺寸為1.5mm，級(jí)配、顆粒表觀密度為1000kg/m3，筒壓強(qiáng)度為5Mpa。
實(shí)施例3，將61％SiO2、29％Al2O3、5％Fe2O3、2％CaO和MgO、3％Na2O和K2O的原料，經(jīng)混合、攪拌，加水?dāng)嚢柽沙砟酀{填加4％KLD泡沫劑，使泥漿形成均勻的蜂窩孔，然后采用雙軸攪拌機(jī)、擠出機(jī)和滾篩，將預(yù)制泡泥料制成普通形，將普通形料球送至回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒結(jié)，窯溫最佳值為1085℃。
經(jīng)燒結(jié)后的陶粒，其蜂窩尺寸為2mm，顆粒表觀密度為1400kg/m3，筒壓強(qiáng)度為7.2Mpa。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)制泡輕質(zhì)高強(qiáng)均質(zhì)陶粒，是由下述原料SiO245-78％Fe2O35-10％CaO和MgO 0-15％Na2O和K2O 1-8％ 余量為Al2O3制成。
2.一種預(yù)制泡輕質(zhì)高強(qiáng)均質(zhì)陶粒的生產(chǎn)工藝為(1)預(yù)制泡將上述化學(xué)成份的原料經(jīng)過(guò)混合、攪拌或碾壓制得的泥漿，采用2-4％KLD化學(xué)添加劑引氣使之形成均勻、多孔的泥料，在泥料中氣泡應(yīng)具有一定強(qiáng)度并能穩(wěn)定存在；(2)制粒采用攪拌機(jī)、擠出機(jī)和滾篩將預(yù)制的泡泥料制成料球；(3)燒結(jié)將料球輸送至回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，室內(nèi)燒結(jié)溫度為1050-1160℃，經(jīng)燒結(jié)生產(chǎn)出產(chǎn)品。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制泡輕質(zhì)高強(qiáng)均質(zhì)陶粒，其特征在于料球內(nèi)蜂窩孔直徑為0.5-2mm；料球的形狀為圓球形、或碎石形、或普通形；級(jí)配、顆粒表觀密度為750-1500kg/m3；筒壓強(qiáng)度為2.5-8.2mpa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種預(yù)制泡輕質(zhì)高強(qiáng)均質(zhì)的陶粒及其生產(chǎn)工藝。該陶粒是由SiO
文檔編號(hào)C04B38/00GK1579997SQ0313453
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月14日
發(fā)明者常自?shī)^ 申請(qǐng)人:常自?shī)^