一种基于复合材料的高性能陶粒及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于复合材料的高性能陶粒及其制备方法，所述方法包括以下步骤：S1、将膨润土、煤矸石和改性剂混合均匀并造粒得到生料球坯体，其中，按重量份计，膨润土10

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合材料的高性能陶粒及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料制备
，特别涉及一种基于复合材料的高性能陶粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]每年产出的大量工业固废，占用大量土地，造成土壤、水体、空气污染等生态环境破坏，既是资源浪费也增加企业负担和社会压力。有序引导利用煤矸石、粉煤灰生产新型墙体材料、装饰装修材料等绿色建材是持续提高煤矸石、粉煤灰综合利用水平的有效途径。
[0003]陶粒是一种人造轻骨料，属于新型建材，具有轻质，高强，防水、耐蚀，抗冻，抗震，隔热、保温等特点，用途广泛。目前高强陶粒的占比不到10％，其目前高强陶粒在陶粒产出的占比较低，主要品种为页岩高强陶粒、粉煤灰高强陶粒等，但远不能满足现阶段固体废弃物综合利用和建筑市场，特别是装配式建筑市场的需求。关于煤矸石生产陶粒方面的研究较多，但煤矸石高掺量(掺杂质量分数80％以上)仍是未解决的难题，且膨润土掺杂的煤矸石陶粒制备方法鲜少被报道。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种基于复合材料的高性能陶粒及其制备方法，由膨润土掺杂高掺量的煤矸石制备得到的陶粒具有优异性能。
[0005]为实现上述目的，采用以下技术方案：
[0006]一种基于复合材料的高性能陶粒，由以下重量份原料制成：膨润土10
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15份、煤矸石80
‑
90份、改性剂5
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10份。膨润土掺杂量过低，煤矸石陶粒粘结性差，强度低；改性剂的作用是增加陶粒生坯的粘结性和强度，全部采用煤矸石生坯能够成球，但窑内烘干和焙烧过程易碎。另外改性剂用量过低也不利于陶粒生坯的粘结。
[0007]优选地，所述改性剂选自污泥、页岩、建筑弃土、粉煤灰或淤泥。
[0008]一种基于复合材料的高性能陶粒的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、将膨润土、煤矸石和改性剂混合均匀并造粒得到生料球坯体，其中，按重量份计，膨润土10
‑
15份、煤矸石80
‑
90份、改性剂5
‑
10份；
[0010]S2、烘干所述生料球坯体；
[0011]S3、将经S2的生料球坯体程序升温进行烧结，冷却得到所述高性能陶粒。膨润土掺杂量过低，煤矸石陶粒粘结性差，强度低；改性剂的作用是增加陶粒生坯的粘结性和强度，全部采用煤矸石生坯能够成球，但窑内烘干和焙烧过程易碎。另外改性剂用量过低也不利于陶粒生坯的粘结。
[0012]优选地，在步骤S1前，先将膨润土、煤矸石分别粉磨至粒径为50
‑
300μm。
[0013]优选地，所述生料球坯体的粒径为5
‑
25mm。
[0014]优选地，步骤S2中，烘干后所述生料球坯体的含水率＜2％。
[0015]优选地，步骤S2中，所述烘干温度为100
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150℃，烘干时间2
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4h。
[0016]优选地，步骤S3中，所述将经S2的生料球坯体程序升温进行烧结具体为：升温至400
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550℃保持10
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15min，再升温至550
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950℃保持10
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15min，最后升温至950
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1250℃保持15
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20min。
[0017]优选地，所述造粒的设备选用圆盘制球机或双辊成球机。
[0018]优选地，所述烧结采用回转窑烧结，烧结燃料选用煤、液化气、生物质或天然气。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：采用膨润土对于煤矸石陶粒改性，实现煤矸石高比例利用，掺杂少量膨润土可制备出成球性好的高强陶粒，性能优异的同时，有效提高了煤矸石固体废弃物的利用率，节约环保，方法简单，为煤矸石大宗固体废弃物综合利用提供了新的解决思路。
[0020]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图来实现和获得。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例1制得的陶粒样品；
[0023]图2为本专利技术实施例2制得的陶粒样品；
[0024]图3为本专利技术实施例3制得的陶粒样品。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例1
[0027]一种基于复合材料的高性能陶粒，由以下重量份原料组成：膨润土10份、煤矸石90份、污泥5份(改性剂选自污泥、页岩、建筑弃土、粉煤灰或淤泥，示例性地选用污泥)。
[0028]一种基于上述复合材料的高性能陶粒的制备方法，包括以下步骤：
[0029](1)将煤矸石、膨润土分别破碎粉磨至细粉，粒径范围为100
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200μm，经200目网筛筛分后存放；
[0030](2)按重量份计量后进行配料混合均匀，其原料构成为：膨润土10份、煤矸石90份、污泥5份，其中示例性地，煤矸石成分如表1所示；
[0031](3)将经计量配料后的混合料送入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球坯体的平均粒径为5mm；
[0032](4)将生料球坯体经试验室恒温烘箱于120℃烘干3小时，烘干后生料球坯体含水率＜2％；
[0033](5)将步骤(4)烘干后的生料球坯体在回转窑内程序升温进行烧结，预烧段温度为500℃，预烧时间15分钟，分解段温度950℃，分解段时间15分钟为煤矸石液化创造条件，烧结段温度为1200℃，烧结时间15分钟；回转窑燃料为天然气(可选用煤、液化气、生物质、天然气等能源，本实施例示例性地选用天然气)；
[0034](6)将步骤(5)烧结后的陶粒经单筒冷却机(可选用筒式冷却机、篦冷机及其他高效节能的冷却机，本实施例示例性地采用单筒冷却机)风冷至100℃后得到所述高性能陶粒，如图1所示，回收热源可用于原料烘干。本专利技术通过添加膨润土和改性剂，找出了煤矸石高掺量陶粒的优化配比，烧结优质高强陶粒。
[0035]经测试，本实施例成品陶粒堆积密度为967Kg\m3，1h吸水率为8.77％，单颗强度为479N，筒压强度为15.9MPa，符合GB
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T17431.1
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2010《轻集料及其试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复合材料的高性能陶粒，其特征在于，由以下重量份原料组成：膨润土10
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15份、煤矸石80
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90份、改性剂5
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10份。2.根据权利要求1所述的基于复合材料的高性能陶粒，其特征在于，所述改性剂选自污泥、页岩、建筑弃土、粉煤灰或淤泥。3.一种基于复合材料的高性能陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将膨润土、煤矸石和改性剂混合均匀并造粒得到生料球坯体，其中，按重量份计，膨润土10
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15份、煤矸石80
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90份、改性剂5
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10份；S2、烘干所述生料球坯体；S3、将经S2的生料球坯体程序升温进行烧结，冷却得到所述高性能陶粒。4.根据权利要求3所述的基于复合材料的高性能陶粒的制备方法，其特征在于，在步骤S1前，先将膨润土、煤矸石分别粉磨至粒径为50
‑
300μm。5.根据权利要求3所述的基于复合材料的高性能陶粒的制备方法，其特征在于，所述生料球坯体的粒径为5
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25mm。6.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：费明明，陈林倩，戴列文，方浩，黄兰，黄海林，蒋霞，李敏，
申请(专利权)人：安徽节源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：