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，儲灰場占用± 地約4X104km2,該不僅嚴重污染環(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"，達到保護環(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）報道了氣化渣的特性和處 理方法，并對氣化渣和煤泥混合后通過煤泥管道向鍋爐輸送燃燒進行了效益分析。
[0004] 陶粒主要特點是容重輕、強度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐火度高、化學穩(wěn)定性好等，因而比 天然石料具有更優(yōu)越的物理力學性能，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)計的配方準確稱量各種物料組分，之后進行配料混合、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；盡管目前已有文獻報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、強度、吸 水率等質(zhì)量指標仍有待提高。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)濟效益。
[0009] 具體來說，針對現(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，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 （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干燥箱中，在90-110°C之間干燥2-4小時。
[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