阅读说明：本技术 一种粉煤灰陶粒及其制备方法 (Fly ash ceramsite and preparation method thereof ) 是由 王晓辉 马淑花 南洪钧 许敏第 穆小占 王月娇 刘树森 侯泽健 于 2018-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种粉煤灰陶粒及其制备方法,所述粉煤灰陶粒具有空腔结构,空腔以外的区域分布有均匀的气孔,空腔内壁由含有结晶水、结构水或羟基的低熔点固体废弃物高温分解得到。本发明首先利用成核剂的原料进行成核,得到球形成核剂,然后按配方量将粉煤灰和其他辅料混合,利用混合料对成核剂包覆,造粒后得到料球；将料球干燥后进行焙烧,冷却后得到所述粉煤灰陶粒。本发明制备得到了陶粒堆积密度为400-600kg/m<Sup>3</Sup>,吸水率为0.5-2.5％,筒压强度为3-6MPa的粉煤灰陶粒,在保证陶粒强度的情况下,所得粉煤灰陶粒具有堆积密度小,质量轻,吸水率低等特点,满足市场对轻质高强粉煤灰陶粒的需求,具有良好的应用前景。(The invention relates to a fly ash ceramsite and a preparation method thereof, wherein the fly ash ceramsite has a cavity structure, uniform air holes are distributed in the region outside the cavity, and the inner wall of the cavity is obtained by high-temperature decomposition of low-melting-point solid waste containing crystal water, structural water or hydroxyl. Firstly, nucleating by using raw materials of a nucleating agent to obtain a spherical nucleating agent, then mixing fly ash and other auxiliary materials according to the formula amount, coating the nucleating agent by using a mixture, and granulating to obtain pellets; and drying the pellets, roasting, and cooling to obtain the fly ash ceramsite. The prepared ceramsite has the bulk density of 400-600kg/m 3 The fly ash ceramsite has the water absorption of 0.5-2.5% and the cylinder pressure strength of 3-6MPa, has the characteristics of small stacking density, light weight, low water absorption and the like under the condition of ensuring the strength of the ceramsite, meets the requirements of the market on the light high-strength fly ash ceramsite, and has good application prospect.)

一种粉煤灰陶粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种粉煤灰陶粒及其制备方法。

背景技术

陶粒具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性能优异等，可广泛应用于建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门。粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主要原料，掺入少量辅助原料(粘结剂、助熔剂、助燃剂等)经配料、预湿搅拌、成球、预热烘焙、烧结而制成的一种人造轻骨料。具有质轻、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的绝缘性等优点，可广泛应用于混凝土构件、耐火浇注构件和建筑保温材料，亦可用于园林花卉、污水处理等领域。虽然陶粒制备技术已逐渐趋于成熟，应用领域不断扩大，但在工业生产中仍然面临一些问题，如陶粒产品吸水率高，堆积密度大，生料球强度低等。

CN107417150A公开了一种轻质高强高掺量粉煤灰陶粒及其制备方法，该方法将粉煤灰、增塑剂、发泡剂、助熔剂、增强剂按比例混匀后，造粒，烘干，煅烧，得到轻质高强粉煤灰陶粒，该方法的不足之处在于制备的陶粒堆积密度大，不能满足市场上对低密度陶粒的需求。CN106396634A公开了一种轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法，该方法通过控制造孔剂、助熔剂、结合剂和增强剂的合理搭配，经过球磨、造粒、煅烧得到轻质高强粉煤灰陶粒，该方法的不足之处在于制备的陶粒吸水率高，不符合GB17431.1-2010轻集料及其试验方法的标准。CN203613113U公开了一种高强度轻质粉煤灰陶粒，该粉煤灰陶粒内均匀分布有大小一致的孔洞，各个相邻孔洞间的距离相等，所述孔洞的直径为0.5mm，但该方法没有公布陶粒的筒压强度和堆积密度等性能，对实际应用参考价值不大。

现有的技术方法，虽然通过对材料的优化，降低了粉煤灰陶粒的质量，使粉煤灰陶粒得到了质轻的特点，但同时其筒压强度变低，吸水率变大，限制了陶粒的应用。因此，需要开发同时具体轻质量、高强度、低吸水率，综合性能优异的粉煤灰陶粒。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种粉煤灰陶粒及其制备方法，解决了现有粉煤灰陶粒堆积密度大，吸水率高等问题，获得轻质量、高强度、低吸水率，综合性能优异的粉煤灰陶粒。

第一方面，本发明提供了一种粉煤灰陶粒，所述粉煤灰陶粒具有空腔结构，空腔以外的区域分布有均匀的气孔，空腔内壁由含有结晶水、结构水或羟基的低熔点固体废弃物高温分解得到。

本发明制备的粉煤灰陶粒内部具有空腔结构，使陶粒获得了质轻的特点，同时降低了陶粒的堆积密度；空腔内壁为含有结晶水、结构水或羟基的低熔点固体废弃物高温分解后形成，内壁疏水性强，能够有效避免水分进入空腔，降低了陶粒的吸水率；此外，通过对原料和工艺的选择，粉煤灰陶粒具有较高的强度。本发明制备的粉煤灰陶粒同时兼具轻质量、高强度、低吸水率的特点，综合性能优异。

本发明制得的粉煤灰陶粒中，空腔以外的区域分布有均匀的气孔，进一步降低了陶粒的质量和堆积密度，所述气孔的直径＜1mm。

根据本发明，所述粉煤灰陶粒具有一个空腔。

根据本发明，所述粉煤灰陶粒表面被釉质层包裹。

根据本发明，所述低熔点固体废弃物为含有腐植物酸的煤泥、钠硅渣或赤泥中的至少一种。

根据本发明，所述粉煤灰陶粒中的空腔为球形，所述球形空腔的直径为1-5mm，例如可以是1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，按质量份计，所述粉煤灰陶粒含有以下组分：

根据本发明，按质量份计，所述粉煤灰陶粒中含有粉煤灰70-90份，例如可以是70份、73份、75份、78份、80份、83份、85份、88份或90份，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，按质量份计，所述粉煤灰陶粒中含有成核剂5-10份，例如可以是5份、6份、7份、8份、9份或10份，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，按质量份计，所述粉煤灰陶粒中含有辅料1为5-20份，例如可以是5份、8份、10份、12份、15份、18份或20份，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，按质量份计，所述粉煤灰陶粒中含有辅料2为0-10份，例如可以是0份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，按质量份计，所述粉煤灰陶粒中含有辅料3为0.1-1.0份，例如可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1.0份，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，所述成核剂为含有腐植酸的煤泥、钠硅渣或赤泥中的至少一种，例如可以是含有腐植酸的煤泥、钠硅渣或赤泥中的任意一种，典型但非限定性的组合为：含有腐植酸的煤泥和钠硅渣，钠硅渣和赤泥，含有腐植酸的煤泥和赤泥等，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，所述辅料1为长石，优选为钠长石、钾长石或钙长石中的任意一种或至少一种，例如可以是钠长石、钾长石或钙长石中的任意一种，典型但非限定性的组合为：钠长石和钾长石，钠长石和钙长石，钾长石和钙长石，钠长石、钾长石和钙长石。

根据本发明，所述辅料2为粘土。

根据本发明，所述辅料3为碳化硅。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的粉煤灰陶粒的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)利用成核剂的原料进行成核，得到球形成核剂；

(2)按配方量将粉煤灰和辅料混合，利用混合料对步骤(1)得到的成核剂包覆，然后进行造粒，得到料球；

(3)将步骤(2)得到料球干燥后进行焙烧，冷却后得到所述粉煤灰陶粒。

根据本发明，步骤(1)所述球形成核剂的直径1-5mm，例如可以是1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，步骤(3)所述干燥的温度为60-120℃，例如可以是60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，步骤(3)所述焙烧的温度为1100-1250℃，例如可以是1100℃、1130℃、1150℃、1180℃、1200℃、1230℃或1250℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，步骤(3)所述焙烧的时间为10-30min，例如可以是10min、13min、15min、18min、20min、23min、25min、28min或30min，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，步骤(3)所述焙烧完成后，随炉冷却至500℃以下，取出后自然冷却至室温。

作为优选的技术方案，本发明所述粉煤灰陶粒的制备方法包括以下步骤：

(1)将成核剂的原料加入造粒机进行造粒，得到直径为1-5mm的球形成核剂；

(2)按配方量将粉煤灰和辅料混合，利用混合料对步骤(1)得到的成核剂包覆，然后加入造粒机中进行造粒，得到料球；

(3)将步骤(2)得到料球在60-120℃下进行干燥，然后置于烧结炉中升温至1100-1250℃焙烧10-30min，焙烧完成后，随炉冷却至500℃以下，取出后自然冷却至室温，得到所述粉煤灰陶粒。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明制备得到了陶粒堆积密度为400-600kg/m³，吸水率为0.5-2.5％，筒压强度为3-6MPa，在保证陶粒强度的情况下，所得粉煤灰陶粒具有堆积密度小，质量轻，吸水率低等特点，满足市场对轻质高强粉煤灰陶粒的需求，具有良好的应用前景。

(2)本发明在制备陶粒的工艺过程中先成核然后造粒，在所得粉煤灰陶粒中形成了均匀的圆形空腔，有助于提高粉煤灰陶粒的均匀度，同时增加了生产速率，适用于工业化应用。

附图说明

图1是本发明实施例1得到的粉煤灰陶粒的结构示意图。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

(1)将含有腐植酸的煤泥加入造粒机进行造粒，得到直径为3mm的球形成核剂；

(2)将粉煤灰75份、钠长石14.7份、粘土5份、碳化硅0.3份进行混合，利用混合料对步骤(1)得到的一个成核剂(质量份为7份)包覆，然后加入造粒机中进行造粒，得到直径小于20mm的料球；

(3)将步骤(2)得到料球在80℃下进行干燥，然后置于烧结炉中升温至1180℃焙烧10min，焙烧完成后，随炉冷却至500℃以下，取出后自然冷却至室温，得到粉煤灰陶粒。

如图1所示，本实施例制得的粉煤灰陶粒具有一个空腔，空腔以外的区域分布有均匀的气孔，

实施例2

(1)将含有腐植酸的煤泥加入造粒机进行造粒，得到直径为4.2mm的球形成核剂；

(2)将粉煤灰82份、钠长石8份、粘土4.5份、碳化硅0.5份进行混合，利用混合料对步骤(1)得到的一个成核剂(质量份为9份)包覆，然后加入造粒机中进行造粒，得到直径小于20mm的料球；

(3)将步骤(2)得到料球在100℃下进行干燥，然后置于烧结炉中升温至1210℃焙烧20min，焙烧完成后，随炉冷却至500℃以下，取出后自然冷却至室温，得到所述粉煤灰陶粒。

实施例3

(1)将钠硅渣加入造粒机进行造粒，得到直径为1.3mm的球形成核剂；

(2)将粉煤灰85份、钠长石9.2份、碳化硅0.8份进行混合，利用混合料对步骤(1)得到的一个成核剂(质量份为5份)包覆，然后加入造粒机中进行造粒，得到直径小于20mm的料球；

(3)将步骤(2)得到料球在120℃下进行干燥，然后置于烧结炉中升温至1230℃焙烧20min，焙烧完成后，随炉冷却至500℃以下，取出后自然冷却至室温，得到所述粉煤灰陶粒。

实施例4

(1)将钠硅渣加入造粒机进行造粒，得到直径为2mm的球形成核剂；

(2)将粉煤灰80份、钠长石9.2份、碳化硅0.8份进行混合，利用混合料对步骤(1)得到的一个成核剂(质量份为6份)包覆，然后加入造粒机中进行造粒，得到直径小于20mm的料球；

(3)将步骤(2)得到料球在120℃下进行干燥，然后置于烧结炉中升温至1220℃焙烧15min，焙烧完成后，随炉冷却至500℃以下，取出后自然冷却至室温，得到所述粉煤灰陶粒。

实施例5

(1)将赤泥加入造粒机进行造粒，得到直径为5mm的球形成核剂；

(2)将粉煤灰90份、钠长石4.7份、碳化硅0.3份进行混合，利用混合料对步骤(1)得到的一个成核剂(质量份为10份)包覆，然后加入造粒机中进行造粒，得到直径小于20mm的料球；

(3)将步骤(2)得到料球在120℃下进行干燥，然后置于烧结炉中升温至1250℃焙烧30min，焙烧完成后，随炉冷却至500℃以下，取出后自然冷却至室温，得到所述粉煤灰陶粒。

实施例6

(1)将含有赤泥加入造粒机进行造粒，得到直径为3.5mm的球形成核剂；

(2)将粉煤灰70份、钠长石10份、粘土9.8份、碳化硅0.2份进行混合，利用混合料对步骤(1)得到的一个成核剂(质量份为7份)包覆，然后加入造粒机中进行造粒，得到直径小于20mm的料球；

(3)将步骤(2)得到料球在100℃下进行干燥，然后置于烧结炉中升温至1200℃焙烧30min，焙烧完成后，随炉冷却至500℃以下，取出后自然冷却至室温，得到所述粉煤灰陶粒。

测试实施例1-6制备的粉煤灰陶粒的性能，按照本领域常规的测试方法进行，测试结果如表1所示。

表1

	堆积密度kg/m<sup>3</sup>	筒压强度MPa	吸水率％
				实例1	472	4.10	0.82
实例2	502	5.08	1.95
				实例3	460	4.65	2.05
实例4	443	3.85	1.27
				实例5	438	3.24	2.48
实例6	457	4.16	0.76

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。