一种固废基免烧高强陶粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固废基免烧高强陶粒及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明专利技术的免烧陶粒，其芯材包括以下重量份的组分：磷石膏32％～46％；污泥焚烧灰18％～24％；矿渣微粉16％～20％；Ⅲ级粉煤灰10％～15％；水泥8％～14％，保温板颗粒0.5％～3％；碳酸氢铵0.2％～1％；所述外壳包括以下组分：磷石膏28％～38％；矿渣微粉24％～35％；水泥12％～20％；Ⅰ级粉煤灰12％～18％；硅灰1％～6％。本发明专利技术采用二次养护工艺，首先制备芯材，初次养护后使用壳材将芯材包裹，并进行表面改性，使得制备的免烧陶粒保证了轻质的前提下，强度较高，耐久性又优良。

【技术实现步骤摘要】
一种固废基免烧高强陶粒及其制备方法
本专利技术属于建筑材料的辅助材料
，更具体地说，涉及一种固废基免烧高强陶粒及其制备方法。
技术介绍
陶粒作为轻骨料混凝土中一种重要的粗骨料，具有重量轻，隔热、隔声性能好的特点，受到建筑行业青睐。然而传统烧结陶粒投资高，能耗巨大，影响了陶粒的应用。由于免烧陶粒的出现，其在成型以后，直接进行养护就可以进行使用，无需进行高温烧制的过程，从而有效避免了高温烧结带来的能耗与环保问题，经济效益较传统的陶粒制备方法而言较高。但是，目前现有的免烧陶粒多为以粉煤灰、赤泥、煤矸石等固废为原料，加入水泥作为胶凝材料，将上述原料胶结在一起，得到的免烧陶粒与传统的烧结陶粒相比，由于其表面不如烧结陶粒坚硬，其整体结构强度难以达到传统烧结陶粒的水平，从而容易导致其在使用中掉粉开裂，进而大大影响了陶粒的使用效果，难以保证施工后混凝土的强度。经检索，中国专利申请号为：201810935060.0，申请日为：2018年8月16日，专利技术创造名称为：一种固废基硫铝酸盐胶凝材料生产免烧陶粒免蒸养陶粒。该申请案中陶粒的制备方法为：将粉煤灰、固废基硫铝酸盐水泥按一定比例混合均匀，形成混合料；向上述混合料中喷入一定量的发泡剂水溶液并进行搅拌、造粒，形成陶粒坯料；对陶粒坏料进行标准养护，即得免烧陶粒。该申请案中的制备所得的免烧陶粒，取消了水泥的添加，且无需高温烧制，但是其内添加的自制胶凝材料仍需要在1250℃下进行高温煅烧，其成本相对还是较高，且烧制过程中仍存在污染环境的问题。
技术实现思路
1.要解决的问题本专利技术的目的在于克服现有传统陶粒在制备时存在能耗较高、成本高昂的不足，提供了一种固废基免烧高强陶粒及其制备方法。采用本专利技术的技术方案能够有效解决上述问题，显著降低了生产成本和生产过程中的能耗。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术的一种固废基免烧高强陶粒，包括芯材和外壳，其中，所述芯材包括以下重量份的组分：磷石膏32％～46％；污泥焚烧灰18％～24％；矿渣微粉16％～20％；Ⅲ级粉煤灰10％～15％；水泥8％～14％，保温板颗粒0.5％～3％；碳酸氢铵0.2％～1％；所述外壳包括以下组分：磷石膏28％～38％；矿渣微粉24％～35％；水泥12％～20％；Ⅰ级粉煤灰12％～18％；硅灰1％～6％。更进一步的，制备所得陶粒的筒压强度为6～10Mpa。本专利技术的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，包括如下步骤：(1)磷石膏预处理；(2)芯材材料及外壳材料制备；(3)造粒、初次养护；(4)包覆外壳；(5)二次养护；(6)表面改性。更进一步的，步骤(2)中，芯材材料的制备方法为：将多种芯材原料干混搅拌均匀，加入18％～35％的水，搅拌后密封，并置于室温下陈化0.5h～1h；外壳材料的制备方法为：将多种外壳原料干混搅拌均匀，加入18％～35％的水搅拌3～5min。更进一步的，步骤(3)中，将保温板颗粒在芯材原料中滚动，使芯材将保温板颗粒包裹，形成球形颗粒，得到免烧陶粒坯体；将所得免烧陶粒在温度为30℃～40℃、湿度为85％～95％的环境下进行初次养护，养护时间控制为24～30h。更进一步的，步骤(4)中，向初次养护后的免烧陶粒坯体表面喷洒处理后的外壳材料，均匀包覆外壳，并控制喷吹后的外壳厚度为2～5mm。更进一步的，步骤(5)中，对步骤(4)中所得芯-壳型免烧陶粒进行二次养护，控制温度为20℃～25℃，湿度为90％～95％，养护时间为12～18d。更进一步的，步骤(6)中，对二次养护后的免烧陶粒表面喷洒硅酸钠溶液，使其表面均匀覆盖，然后继续在温度为20～25℃，湿度为90％～95％的条件下养护10～14d。更进一步的，步骤(1)中，磷石膏是湿法生产磷酸时产生的固体废渣，使用前进行预处理的方法为：将磷石膏在100～120℃的烘箱中烘24～28h，然后在球磨机中粉磨，过70目筛备用。步骤(2)中，所述污泥焚烧灰为污水处理厂污泥经过800℃煅烧后得到的焚烧灰。步骤(3)中，所述保温板颗粒为废弃的墙面或屋面泡沫保温板材料。更进一步的，步骤(3)中，保温板材料进行破碎处理并控制颗粒的粒径为1～5mm；步骤(6)中，硅酸钠溶液的重量份为2％～10％。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的一种固废基免烧高强陶粒，通过对其组分及其配比进行优化选择，一方面，无需高温烧制，就可以制备出满足建筑使用需求的陶粒，显著降低生产成本和生产过程中的能耗；另一方面，所得免烧陶粒的筒压强度能够有效满足混凝土浇筑需求，在使用过程中不容易出现掉粉开裂等情况，耐久性优良。(2)本专利技术的一种固废基免烧高强陶粒，其组分主要以固废为原料，尤其是为废弃泡沫保温塑料、磷石膏、污泥等处置提供新的处理方法，避免其对环境的影响，符合建筑材料的绿色持续发展理念。(3)本专利技术的一种固废基免烧高强陶粒，通过外壳与芯材结构的设计，并对外壳厚度进行优化，使其与传统免烧陶粒相比，其坚硬的外壳有效保护内部核芯，耐久性进一步提到提高，同时，通过保温板颗粒的添加，并对保温板颗粒的粒径进行优化，一方面，有效保证了免烧陶粒的整体结构强度，另一方面，使免烧陶粒具有较好的保温性能，利用此陶粒作为建筑填充用的的轻骨料中，还具有较好的保温隔热性能。(4)本专利技术的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，采用本专利技术的陶粒组分及配比进行制备，通过先对核芯材料及外壳材料分别进行初步处理，然后进行造粒、养护处理；最后向陶粒坯体喷洒外壳材料、养护、表面改性，并对制备工艺过程中的工艺参数进行优化设计，尤其是采用二次养护工艺，能够有效保证制备所得免烧陶粒的性能，尤其是筒压强度，基本可以达到传统烧结的陶粒水平，同时，其制备过程简单，易操作，又不涉及到高温烧制处理，大大降低了能耗，节约了成本，环保效益高。(5)本专利技术的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，通过对免烧陶粒组分及外壳与芯材结构的设计，尤其是通过对各组分之间的配比、外壳与芯材的组合及其制备工艺的进行合理调整和优化，从而能够有效固定组分中有害物质，从而避免对环境带来的二次伤害。(6)本专利技术的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，通过采用硅酸钠对免烧陶粒表面进行改性，在其表面生成的硅酸凝胶，可以堵塞外壳结构的毛细孔，使其结构非常致密，从而有效提高了免烧陶粒的强度，降低了免烧陶粒的吸水率。此外，致密的外壳结构可以将陶粒的核芯结构中未参与反应的活性物质储存在内部，起到缓释作用。若陶粒混凝土结构服役时产生裂缝，自由水进入陶粒内部，可激活活性成分，修复裂缝。在制备混凝土时使用，还能够具有较好的抗冻融性能，从而大大提高了陶粒混凝土的耐久性。附图说明图1为本专利技术中对各实施例所得的陶粒进行重金属浸出试验的结果图；具体实施方式陶粒作为轻骨料混凝土中一种重要的粗骨料，具有重量轻，隔热、隔声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固废基免烧高强陶粒，其特征在于：包括芯材和外壳，其中，所述芯材包括以下重量份的组分：磷石膏32％～46％；污泥焚烧灰18％～24％；矿渣微粉16％～20％；Ⅲ级粉煤灰10％～15％；水泥8％～14％，保温板颗粒0.5％～3％；碳酸氢铵0.2％～1％；所述外壳包括以下组分：磷石膏28％～38％；矿渣微粉24％～35％；水泥12％～20％；Ⅰ级粉煤灰12％～18％；硅灰1％～6％。/n

【技术特征摘要】
1.一种固废基免烧高强陶粒，其特征在于：包括芯材和外壳，其中，所述芯材包括以下重量份的组分：磷石膏32％～46％；污泥焚烧灰18％～24％；矿渣微粉16％～20％；Ⅲ级粉煤灰10％～15％；水泥8％～14％，保温板颗粒0.5％～3％；碳酸氢铵0.2％～1％；所述外壳包括以下组分：磷石膏28％～38％；矿渣微粉24％～35％；水泥12％～20％；Ⅰ级粉煤灰12％～18％；硅灰1％～6％。


2.根据权利要求1所述的一种固废基免烧高强陶粒，其特征在于：制备所得陶粒的筒压强度为6～10Mpa。


3.根据权利要求1或2所述的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)磷石膏预处理；
(2)芯材材料及外壳材料制备；
(3)造粒、初次养护；
(4)包覆外壳；
(5)二次养护；
(6)表面改性。


4.根据权利要求3所述的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，芯材材料的制备方法为：将多种芯材原料干混搅拌均匀，加入18％～35％的水，搅拌后密封，并置于室温下陈化0.5h～1h；外壳材料的制备方法为：将多种外壳原料干混搅拌均匀，加入18％～35％的水搅拌3～5min。


5.根据权利要求3所述的一种固废基免烧高强陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将保温板颗粒在芯材原料中滚动，使芯材将保温板颗粒包裹，形成球形颗粒，得到免烧陶粒坯体；将所得免烧陶粒在温度为30℃～40℃、湿度为85％～95％的环境...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘艳，张飞，钱元弟，周杨，慈晓，陶冶，
申请(专利权)人：中国十七冶集团有限公司，马鞍山十七冶工程科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34