利用粉煤灰和氣化渣制備的輕質(zhì)陶粒及其制法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，主要設(shè)及一種密度低、強(qiáng)度高、表面光滑、吸水率 低的輕質(zhì)陶粒，具體設(shè)及一種利用粉煤灰和氣化渣制備的輕質(zhì)陶粒及其制法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 粉煤灰是燃煤電廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種固體廢棄物，產(chǎn)量約占燃煤總量的5~ 20%。我國粉煤灰年排放量約5億噸，目前我國粉煤灰堆放量20億噸W上，儲(chǔ)灰場(chǎng)占用± 地約4X104km2,該不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，也占用了大量的±地資源。粉煤灰中含有大量的娃侶 氧化物，如果將粉煤灰中的主要成分加W利用，就可變廢為寶"，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。 目前已有滲雜粉煤灰制備陶粒、壓裂支撐劑、建材、日用陶瓷等技術(shù)應(yīng)用，但是粉煤灰消耗 量并不是很大。
[0003] 氣化渣是煤氣化工藝中產(chǎn)生的一種固體廢棄物，其含碳量較高，松散度好，并且具 有一定的熱值，目前關(guān)于氣化渣資源化利用的專利文獻(xiàn)數(shù)量非常有限，而且都集中在二次 燃燒領(lǐng)域。范家峰等（中國專利，CN201210511610.9,一種煤化工氣化渣的處理方法）公開 了一種煤化工氣化渣的處理方法，將氣化渣和煤泥均勻混合后再加入白泥漿，之后將混合 物輸送到流化床鍋爐內(nèi)，通過流化床鍋爐燃燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)氣化渣的綜合利用。高繼光等（節(jié) 能與環(huán)保，2014年02期，水煤漿氣化灰渣綜合利用和效益分析）報(bào)道了氣化渣的特性和處 理方法，并對(duì)氣化渣和煤泥混合后通過煤泥管道向鍋爐輸送燃燒進(jìn)行了效益分析。
[0004] 陶粒主要特點(diǎn)是容重輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐火度高、化學(xué)穩(wěn)定性好等，因而比 天然石料具有更優(yōu)越的物理力學(xué)性能，該使得陶粒已逐漸在建材中得到應(yīng)用，不僅降低了 建材重量，又使得建材擁有足夠的強(qiáng)度，并且還具有保溫及隔音效果。主要制備工藝如圖1 所示；按設(shè)計(jì)的配方準(zhǔn)確稱量各種物料組分，之后進(jìn)行配料混合、成型、干燥、賠燒、冷卻等 陶粒制備工序，最終得到陶粒樣品。近年來的專利文獻(xiàn)中公開了一些配方及制備方法。
[000引黃劍鋒等（中國專利，CN200910023179. 1，一種利用粉煤灰制備陶粒的方法）公 開了一種利用粉煤灰制備陶粒的方法，其粉煤灰用量范圍為30%~50%，燒成溫度范圍為 1200~1300°C;金立虎等（中國專利，CN201210282957. 0, 一種陳腐垃圾渣粉、粉煤灰陶粒 及其制造方法）公開了一種陳腐垃圾渣粉、粉煤灰陶粒及其制造方法，其粉煤灰用量范圍 為34%~47%，燒成溫度范圍為1200°C~1280°C;嚴(yán)云等（中國專利，CN201110163543. 1， 一種硫鐵礦燒渣制備輕質(zhì)陶粒的方法）公開了一種用硫鐵礦燒渣制備輕質(zhì)陶粒的方法，其 燒成溫度在1200~1250°C;戴李宗等（中國專利，CN200810071615. 8, 一種W海底渺泥為 原料的輕質(zhì)陶粒及其制備方法）公開了一種W海底渺泥為原料的輕質(zhì)陶粒及其制備方法， 其最高燒成溫度也達(dá)到1250°C;張積耀等（中國專利，CN201110237966. 3, 一種制造氣化爐 渣陶粒的材料配方及其陶粒）公開了一種制造氣化爐渣陶粒的材料配方及其陶粒，其燒成 溫度可W高達(dá)1300°C;王金軍等（中國專利，CN201110127396. 2, 一種利用城市污泥和印染 污泥制造的輕質(zhì)陶粒）公開了一種利用城市污泥和印染污泥制造的輕質(zhì)陶粒，其產(chǎn)品堆積 密度范圍為723~75化g/m3,筒壓強(qiáng)度范圍為6. 13~6. 65MPa。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是；盡管目前已有文獻(xiàn)報(bào)道諸多制備陶粒的方法，但普遍 存在的問題包括；a、原料來源有限、成本高；b、燒成溫度高、生產(chǎn)能耗高；C、密度、強(qiáng)度、吸 水率等質(zhì)量指標(biāo)仍有待提高。目前將氣化渣作為原料應(yīng)用于制備輕質(zhì)陶粒的專利文獻(xiàn)技術(shù) 尚屬空白，如果將其作為原料添加在燒結(jié)制備輕質(zhì)陶粒工藝中，不僅可W降低陶粒的密度 和燒結(jié)過程中的能耗，而且還為固體廢棄物氣化渣的資源化利用提供了一條新的出路。
[0007] 本發(fā)明的目的是；利用固體廢棄物粉煤灰和氣化渣，通過科學(xué)配比合理工藝制備 輕質(zhì)陶粒，其原料分布廣泛、易得，成本低；制備過程中燒成溫度低，節(jié)約能源；所制備的產(chǎn) 品密度低、強(qiáng)度高、表面光滑、吸水率低。
[000引本發(fā)明為粉煤灰和氣化渣的綜合利用提供了一條新的技術(shù)支撐，可W獲得良好的 環(huán)保效益；本發(fā)明使得粉煤灰和氣化渣"變廢為寶"，填補(bǔ)了利用氣化渣制備輕質(zhì)陶粒領(lǐng)域 的空白；本發(fā)明所述輕質(zhì)陶粒是指堆積密度小于lOOOkgV的多孔集料，本發(fā)明所制備得到 的輕質(zhì)陶瓷的表觀密度范圍為《1200kg/m3,堆積密度范圍為《700kg/m3,具有優(yōu)良性能， 可W獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0009] 具體來說，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
[0010] 本發(fā)明提供一種利用粉煤灰和氣化渣制備的輕質(zhì)陶粒，其特征在于，其采用含有 下述組分的原料制成：
[0011] 基料100重量份；包括粉煤灰40-90重量份，氣化渣10-30重量份，鐘長石0-20重 量份和鋼長石0-20重量份；和
[0012] 外加助劑0-4重量份；所述外加助劑選自半焦和碳化娃的一種或兩種。
[0013] 優(yōu)選的，上述輕質(zhì)陶粒中，所述輕質(zhì)陶粒采用含有下述組分的原料制成：
[0014] 基料100重量份：包括粉煤灰50-78重量份，氣化渣10-30重量份，鐘長石8-20重 量份和鋼長石4-10重量份。
[0015] 優(yōu)選的，上述輕質(zhì)陶粒中，所述輕質(zhì)陶粒采用含有下述組分的原料制成：
[0016] 基料100重量份：包括粉煤灰60-78重量份，氣化渣10-20重量份，鐘長石8-20重 量份和鋼長石4-10重量份。
[0017] 優(yōu)選的，上述輕質(zhì)陶粒中，所述輕質(zhì)陶粒采用含有下述組分的原料制成：
[001引基料100重量份：包括粉煤灰60-78重量份，氣化渣10-15重量份，鐘長石8-20重 量份和鋼長石4-10重量份。
[0019] 優(yōu)選的，上述輕質(zhì)陶粒中，所述輕質(zhì)陶粒采用含有下述組分的原料制成：
[0020] 基料100重量份：包括粉煤灰60-65重量份，氣化渣10-15重量份，鐘長石15-20 重量份和鋼長石5-10重量份。
[0021] 優(yōu)選的，上述輕質(zhì)陶粒中，所述輕質(zhì)陶粒采用含有下述組分的原料制成：
[0022] 基料100重量份：包括粉煤灰50-55重量份，氣化渣25-30重量份，鐘長石13-15 重量份和鋼長石5-8重量份。
[0023] 優(yōu)選的，上述輕質(zhì)陶粒中，所述輕質(zhì)陶粒采用含有下述組分的原料制成：
[0024] 基料100重量份；粉煤灰65-67重量份，氣化渣25-30重量份，鐘長石5-8重量份。
[0025] 優(yōu)選的，上述輕質(zhì)陶粒中，所述原料還包括W100重量份基料計(jì)，0. 8-2重量份的 外加助劑，優(yōu)選為0. 8-1. 5重量份，所述外加助劑選自半焦和碳化娃的一種或兩種。
[0026] 優(yōu)選的，上述輕質(zhì)陶粒中，所述輕質(zhì)陶粒的表觀密度為550-1200kg/m3,堆積密度 為300-700kg/m3,吸水率為4% -12%，筒壓強(qiáng)度為5-13MPa。
[0027] 本發(fā)明還提供上述輕質(zhì)陶粒的制備方法，包括下述步驟：
[00測(cè) （1)配料混合：將原料中各成分混合；
[0029] 似成型；將混合后的原料制成球形，粒徑為5-15mm;
[0030] (3)裝料；將成型料球均勻分散裝入厘鉢內(nèi)；
[0031] (4)燒成工藝；將球形原料裝入厘鉢中，將厘鉢置于電阻爐或畜爐中，將溫度從室 溫升高至最高溫度，進(jìn)行燒成，得到所述輕質(zhì)陶粒；
[0032] 其中，所述最高溫度為1120-1200°C。
[0033] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述裝料過程包括下述步驟；在厘鉢底部均勻平鋪氧化 侶粉體、在厘鉢四壁也涂覆氧化侶漿料，將成型料球均勻分散裝入厘鉢內(nèi)。
[0034] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述燒成工藝包括下述步驟：
[0035] (1)在1-3小時(shí)內(nèi)將溫度從室溫升高至第一溫度，并在第一溫度保溫0.5-化；
[0036] (2)在1. 5-3. 5小時(shí)內(nèi)將溫度從第一溫度升高至第二溫度，并在第二溫度保溫 0. 5-化；
[0037] (3)在2. 5-5小時(shí)內(nèi)將溫度從第二溫度升高至第=溫度，并在第=溫度保溫 0. 5-化；
[003引 （4)在1. 5-4小時(shí)內(nèi)將溫度從第=溫度升高至最高溫度，并在最高溫度保溫 0. 5-化；
[0039] 其中，所述第一溫度為300-500 °C，第二溫度為600-700 °C，第S溫度為 900-1locrc。
[0040] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述第一溫度為500°C，第二溫度為700°C，第=溫度為 1000°C，或者第一溫度為300°C，第二溫度為600°C，第S溫度為1000°C。
[0041] 優(yōu)選的，上述制備方法中，在燒成工藝之前還包括干燥過程，所述干燥過程包括下 述步驟：將裝有成型料球的厘鉢置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，在90-110°C之間干燥2-4小時(shí)。
[0042] 本發(fā)明還提供上述輕質(zhì)陶粒在建筑材料技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0043] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的效果和益處在于：
[0044] 1.原料分布廣泛、易得、成本低。粉煤灰是燃煤電廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種固體廢 棄物，產(chǎn)量約占燃煤總量的5~20%，我國粉煤灰年排放量約5億噸，目前我國粉煤灰堆放 量20億噸W上；氣化渣是煤氣化工藝中產(chǎn)生的一種固體廢棄物，分布廣泛易得。由于主要 原料（粉煤灰顆粒40~90%、氣化渣顆粒10~30