一种免烧高强粉煤灰陶粒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种免烧高强粉煤灰陶粒的制备方法，包括混合碱性激发剂制备、激发剂和原料混合均匀、成球盘成球、养护成型四个阶段；其中，混合碱性激发剂为烘干后的脱硫石膏、粉煤灰、生石灰按一定比例混合粉碎制得。本发明专利技术具有造价低廉、制备方便、工艺简单、轻质高强等多重优点，可以取代部分砂石配制轻集料混凝土，及预制构件生产；本发明专利技术以粉煤灰为主要原材料，水泥、生石灰和脱硫石膏为混合碱性激发剂和固化剂，水玻璃为粘结剂，本发明专利技术在制备免烧高强粉煤灰陶粒的同时，也拓展了工业固废粉煤灰和工业副产石膏的综合利用途径，增强了绿色循环经济和可持续发展的建筑材料理念。

A preparation method of high strength fly ash ceramsite without burning

【技术实现步骤摘要】
一种免烧高强粉煤灰陶粒的制备方法
本专利技术属于陶粒制备领域，具体是涉及一种免烧高强粉煤灰陶粒的制备方法。
技术介绍
陶粒，一种陶质的颗粒。其外观特征多为圆形和椭圆形球体，也存在不规则碎石状，陶粒内部为多孔蜂窝结构，表面是一层坚硬的外壳，呈现陶质或者釉质，具有保气隔水作用并且为陶粒提供强度。陶粒在专利技术之初主要用于建筑材料领域，随着陶粒的发展，及人们对陶粒的不断研究，陶粒的应用领域也不断扩展，目前陶粒的主要应用于建筑、园林绿化、水处理、饮食卫生、工业过滤等领域。粉煤灰也称飞灰，是来源自火电厂的燃煤发电后的固体废弃物，也是一种潜在价值的人工火山灰。宏观下的粉煤灰通常情况下为灰白色或者灰黑色的粉体，颜色随着粉煤灰中未完全燃烧炭含量的增加而加深，微观下的粉煤灰，呈现为在高温和表面张力作用下，SiO2、Al2O3、Fe2O3熔融形成的表面光滑的球体，由于煤炭来源、燃烧方式及锅炉炉型等因素的差异，粉煤灰各化学成分占比也有差异，其通常可分为F级和C级，若SiO2+Al2O3+Fe2O3＞70％为F级，若SiO2+Al2O3+Fe2O3＞50％为C级，此球体也是粉煤灰活性的主要来源。目前国内的高强粉煤灰陶粒制备技术主要以烧结为主，对于免烧高强粉煤灰陶粒的探索较少。如中国专利CN201810518878.2、CN201410654069.6、CN201610826984.8公开了几种粉煤灰陶粒的制备方法，但陶粒的制备成型均需要高温烧结，需要耗费大量的能量，且制备技术及设备复杂。中国专利CN201711283767.X公开了一种烧结粉煤灰超轻陶粒及其制备方法，该方法添加了10％～30％膨润土作为原料，粉煤灰质量占比仅为35％～60％，且需要在1150～1250℃的高温条件下烧结成型，该方法粉煤灰的质量占比较低，且需要必要的高温条件，制备出的超轻粉煤灰陶粒筒压强度仅为1.5～2.0MPa。中国专利CN201811309791.0公开了一种轻质高强粉煤灰陶粒的制备方法，该方法的膨润土质量占比达到了40～55％，并使用了玻璃粉作为添加剂，且需要在1200～1350℃的高温条件下煅烧成型，综合造价较高。对于免烧型粉煤灰陶粒也存在一些问题。中国专利CN201811191425.X公开了一种免烧结粉煤灰陶粒的制备方法，该方法需要将原料形成多孔浆料后，再经行喷雾造粒，制备方法繁琐，不易得到目的粒径的陶粒，养护成型后的粉煤灰陶粒筒压强度仅为5.345MPa，该方法使用质量分数为5～20％氢氧化钠，作为碱性激发剂，氢氧化钠在极易和空气中的二氧化碳发生反应，生成碳酸钠，从而使粉煤灰失去碱性环境，不易激发出玻璃微珠的活性，使陶粒的后期强度得不到增长。粉煤灰排放量约为9亿吨，大量长期堆放的粉煤灰不仅会占用大量的土地，而且会破坏土壤的酸碱平衡，遇到大风天气极易形成扬尘，给自然环境和人类的生活环境都造成了巨大的影响，此外，烧结粉煤灰陶粒生产工艺复杂，流程繁琐，而且需要消耗大量的热能的造价较高，其市场价约为300元/m3，远高于砂石价格，而国内免烧粉煤灰陶粒存在筒压强度低还不足以充当砂石骨料应用到混凝土生产中，因此，必须提出一种造价低廉，工艺简单，筒压强度高，品质优良的免烧粉煤灰陶粒的制备工艺。
技术实现思路
为解决现有技术中，烧结粉煤灰陶粒造价昂贵，市场价格较高、免烧粉煤灰陶粒强度低等问题，本专利技术提供一种免烧高强粉煤灰陶粒，具有造价低廉、制备方便、工艺简单、轻质高强等多重优点，可以取代部分砂石配制轻集料混凝土，及预制构件生产。本专利技术以粉煤灰为主要原材料，水泥、生石灰和脱硫石膏为混合碱性激发剂和固化剂，水玻璃为粘结剂，本专利技术在制备免烧高强粉煤灰陶粒的同时，也拓展了工业固废粉煤灰和工业副产石膏的综合利用途径，增强了绿色循环经济和可持续发展的建筑材料理念。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种免烧高强粉煤灰陶粒，其制备方法包括混合碱性激发剂制备、激发剂和原料混合均匀、成球盘成球、养护成型四个阶段，详细步骤如下：(1)混合碱性激发剂制备：首先将烘干后的脱硫石膏、粉煤灰、生石灰按一定比例加入粉碎机后高速粉碎5min；在高速粉碎的作用下，将粉煤灰SiO2、Al2O3、Fe2O3熔融形成的玻璃微珠进一步打碎，并与脱硫石膏和生石灰混合均匀，待粉碎机冷却后，取出混合均匀的碱性激发剂；(2)激发剂和原料混合均匀：将称取好的粉煤灰、水泥、混合碱性激发剂依次放入盛料桶，顺时针搅动20min，保证各成分混合均匀；(3)成球盘成球：将混合均匀的原料，称取出一部分放入具有一定角度的成球盘中，随着成球盘的低速转动，将含有一定比例的硅酸钠水溶液，雾状喷洒在混合料上，随着球体的形成，原料持续加入到成球盘中，整个过程保持球体和粉体的比例为二比一，持续加入硅酸钠水溶液，待球体相互黏附，将剩余的混合料倒入成球盘，在外力作用下使球体分离并且表面形成外壳，成球完毕；(4)养护成型：将球体经行筛分，取出目的直径为5-10mm的球体，放在自然条件下养护24h，实现球体初期结硬，然后放入恒温恒湿箱中养护24h，使粉煤灰活性得到激发，最后将养护完成的高强免烧粉煤灰陶粒放入100℃烘箱，烘4h，去除内部多余水分，最后出箱即得到高强免烧粉煤灰陶粒。步骤(1)所述的高速粉碎，是指粉碎机刀片在转数为28000r/min的高速机械转动下进行的。步骤(1)中，所述的粉煤灰其目的是将玻璃微珠破碎，尽早溶出SiO2、Al2O3以提高部分粉煤灰活性；具体地，所述的粉煤灰选自安徽省高迪环保股份有限公司生产的二级活性粉煤灰；所述的粉煤灰主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO，质量分数分别为50.5％、30.4％、4.52％，筛余12％-25％，活性指数75-80，该二级粉煤灰满足了硅钙反应所需的化学组成及活性要求。步骤(1)中，所述的脱硫石膏自然状态下是含有一定自由水的棕黄色粉末，在制备混合碱性激发剂时需将其烘干，其目的是不仅能够提高陶粒的强度，而且能够抑制石灰的消化；具体地，所述的脱硫石膏选自六安电厂火力发电后的工业副产；所述的脱硫石膏主要成分为二水硫酸钙(化学式为CaSO4·2H2O)，其含量≥93％，参与水化反应，与C3A、Ca(OH)2反应生成水化硫酸铝钙，从而抑制生石灰消化。步骤(1)中，所述的生石灰是一种白色粉末，制备混合碱性激发剂时需进一步磨细，其目的是遇水生成Ca(OH)2，提供硅钙反应所需的条件，既是活性激发剂，又是胶凝材料的主要组分；具体地，所述的生石灰选自池州华钙生产的活性生石灰，所述的生石灰有效氧化钙含量为92.23％，生石灰化学名称氧化钙(化学式CaO)，可以与水生成生Ca(OH)2，而生成的Ca(OH)2可以与粉煤灰中的SiO2、Al2O3发生聚合反应，石灰对粉煤灰活性的激发最终起作用的是Ca(OH)2，对粉煤灰活性的激发是既提供破解Si-O、Al-O键的OH-，同时又提供能使粉煤灰水化生成水硬性胶凝材料所需要的Ca2+。步骤(1)中所述的粉煤灰为粉煤灰总量的10-15％，脱硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种免烧高强粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，包括混合碱性激发剂制备、激发剂和原料混合均匀、成球盘成球、养护成型四个阶段，详细步骤如下：/n(1)混合碱性激发剂制备：首先将烘干后的脱硫石膏、粉煤灰、生石灰按一定比例加入粉碎机后高速粉碎5min，待粉碎机冷却后，出料，得到混合碱性激发剂；/n(2)激发剂和原料混合均匀：将称取好的粉煤灰、水泥、混合碱性激发剂依次放入盛料桶，顺时针搅动20min；/n(3)成球盘成球：将步骤(2)混合均匀的原料中，称取出一部分放入具有一定角度的成球盘中，随着成球盘的低速转动，将硅酸钠水溶液雾状喷洒在混合料上，随着球体的形成，原料持续加入到成球盘中，整个过程保持球体和粉体的比例为二比一，持续加入硅酸钠水溶液，待球体相互黏附，将剩余的混合料倒入成球盘，在外力作用下使球体分离并且表面形成外壳，成球完毕；/n(4)养护成型：将球体经行筛分，取出目的直径为5-10mm的球体，放在自然条件下养护24h，然后放入恒温恒湿箱中养护24h，最后将养护完成的高强免烧粉煤灰陶粒放入100℃烘箱，烘4h，最后出箱即得到高强免烧粉煤灰陶粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种免烧高强粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，包括混合碱性激发剂制备、激发剂和原料混合均匀、成球盘成球、养护成型四个阶段，详细步骤如下：
(1)混合碱性激发剂制备：首先将烘干后的脱硫石膏、粉煤灰、生石灰按一定比例加入粉碎机后高速粉碎5min，待粉碎机冷却后，出料，得到混合碱性激发剂；
(2)激发剂和原料混合均匀：将称取好的粉煤灰、水泥、混合碱性激发剂依次放入盛料桶，顺时针搅动20min；
(3)成球盘成球：将步骤(2)混合均匀的原料中，称取出一部分放入具有一定角度的成球盘中，随着成球盘的低速转动，将硅酸钠水溶液雾状喷洒在混合料上，随着球体的形成，原料持续加入到成球盘中，整个过程保持球体和粉体的比例为二比一，持续加入硅酸钠水溶液，待球体相互黏附，将剩余的混合料倒入成球盘，在外力作用下使球体分离并且表面形成外壳，成球完毕；
(4)养护成型：将球体经行筛分，取出目的直径为5-10mm的球体，放在自然条件下养护24h，然后放入恒温恒湿箱中养护24h，最后将养护完成的高强免烧粉煤灰陶粒放入100℃烘箱，烘4h，最后出箱即得到高强免烧粉煤灰陶粒。


2.根据权利要求1所述的一种免烧高强粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中高速粉碎是指粉碎机刀片在转数为28000r/min的高速机械转动下进行。


3.根据权利要求1所述的一种免烧高强粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的粉煤灰主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO，质量分数分别为50.5％、30.4％、4.52％，筛余12％-25％，活性指数75-80；所述的脱硫石膏主要成分为二水硫酸钙，其含量≥93％，参与水化反应，与C3A、Ca(OH)2反应生成水化硫酸铝钙，抑制生石灰消化；所述的生石灰有效氧化钙含量为92.23％。


4.根据权利要求1所述的一种免烧高强粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚华彦，刘文博，陈传明，王静峰，代义磊，田野，陈刚，
申请(专利权)人：安徽省高迪环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34