一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及固体废物处理技术领域，尤其涉及一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料及其制备方法与应用；可固碳免烧轻集料以磷石膏、赤泥、粉煤灰为主要原料；磷石膏中存在磷酸、氟化物等酸性化合物，可中和赤泥的高碱性，降低赤泥产生的危害；并且利用磷石膏中的CaSO4、赤泥中的Al2O3、粉煤灰中的SiO2和Al2O3，以Ca、Al、Si三元为基础形成C

【技术实现步骤摘要】
一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及固体废物处理
，尤其涉及一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]混凝土是城市化建设过程中使用量最大的材料之一，全球每年生产约28亿立方米混凝土；混凝土中的骨料约占混凝土体积的四分之三，因此骨料的使用量是十分巨大的。目前，土木工程中使用的最主要的骨料还是天然骨料(卵石、碎石、河砂等)，骨料的巨大需求将导致有限自然资源的消耗，并对环境可持续性产生不利影响。因此，找到代替天然砂石的人造骨料具有重要意义。
[0003]磷石膏是磷酸工业的副产品(pH范围约为2
‑
6)，但是目前没有很好的处理方式，利用率仅为10～15％。磷石膏的妥善处理绝不能仅仅依靠填埋，因为磷石膏中的有毒杂质，如氟化物、磷酸盐、有机物、重金属和放射性元素，会严重污染土壤、水，浪费大量的土地资源；因此磷石膏亟需找到能够大量合理消耗的途径。
[0004]赤泥是氧化铝生产过程中排放的固体粉末废物；通常，赤泥具有强碱度和高盐度，赤泥废弃物的渗滤液渗入土壤中，会导致周围土壤和地下水的盐碱化和污染，暴露在外的赤泥很容易造成扬尘污染，危害人类和其它动物的健康，恶化生态环境，因此赤泥也同样需要合理的消耗方式。
[0005]粉煤灰是发电厂燃煤产生的固体副产品，由金属氧化物、硅酸盐和其它颗粒组成；由于需要大量土地对粉煤灰进行处置，每年粉煤灰的处置成本都在提升，亟需合理的处理方式。
[0006]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0007]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中无法对磷石膏、赤泥和粉煤灰进行合理处置，实现固体废物回收利用的问题。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料，按重量份数计，包括以下组分：磷石膏10～20份、赤泥50～70份、粉煤灰40～50份、水40～56份；
[0010]其中，所述磷石膏为半水磷石膏；所述磷石膏和所述赤泥的粒径均小于150μm。
[0011]所述的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料，其中，按重量份数计，包括以下组分：磷石膏10份、赤泥70份、粉煤灰40份、水48份。
[0012]所述的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料，其中，所述基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的粒径为4.75
‑
19mm。
[0013]一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的制备方法，包括步骤：
[0014]对磷石膏和赤泥分别进行预处理；
[0015]将预处理后的磷石膏和赤泥与粉煤灰、水进行混合搅拌，得到混合料；
[0016]对所述混合料进行造粒，并利用滚筒机滚圆，得到混合颗粒；
[0017]对所述混合颗粒进行烘干、筛分，得到可固碳免烧轻集料。
[0018]所述的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的制备方法，其中，所述对磷石膏进行预处理，包括步骤：
[0019]将所述磷石膏在160～200℃条件下进行热处理2～4h，然后磨细至粒径小于150μm，得到粉末状的磷石膏。
[0020]所述的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的制备方法，其中，所述对赤泥进行预处理，包括步骤：
[0021]将所述赤泥在90～105℃条件下进行烘干，然后磨细至粒径小于150μm，得到粉末状的赤泥。
[0022]所述的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的制备方法，其中，所述滚筒机的转速为40～60rmp，所述滚筒机的倾角为20～30
°
。
[0023]所述的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的制备方法，其中，所述对混合颗粒进行烘干，包括步骤：
[0024]将所述混合颗粒放置在设有加热板的传送带上进行烘干，所述加热板的加热温度为60～80℃，使得在运输过程中将所述混合颗粒的表面烘干。
[0025]所述的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的制备方法，其中，所述对混合颗粒进行烘干、筛分后，还包括步骤：
[0026]将烘干、筛分后的混合颗粒放置在温度18～22℃、相对湿度大于92％的养护室中养护至少7天。
[0027]一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的应用，所述基于磷石膏的可固碳免烧轻集料用于作为混凝土的骨料。
[0028]有益效果：本专利技术提供一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料及其制备方法与应用，所述可固碳免烧轻集料以磷石膏、赤泥、粉煤灰为主要原料；磷石膏中存在磷酸、氟化物等酸性化合物，可中和赤泥的高碱性，降低赤泥产生的危害；并且利用磷石膏中的CaSO4、赤泥中的Al2O3、粉煤灰中的SiO2和Al2O3，以Ca、Al、Si三元为基础形成C
‑
S
‑
H凝胶、钙矾石、莫来石等水化产物以提供强度，同时固化磷石膏和赤泥中的有害物质；赤泥提供的高碱性(OH
‑
)与磷石膏中的Ca
2+
能够合成Ca(OH)2，能与空气中的CO2反应，生成CaCO3，以此达到固碳效果。利用所述制备方法制得的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的单颗粒抗压强度为4～6MPa，简压强度为6.5～9.2MPa，吸水率为6～10％，堆积密度为800～1000kg/m3，且固碳能力约为每吨可固碳免烧轻集料可固化35～44kg的CO2。其较高的强度和较低的吸水率，完全符合高强轻骨料的各项性能要求，能够替代天然轻骨料(浮石、页岩等)和烧结轻骨料(粉煤灰烧结骨料、陶粒等)作为轻骨料混凝土的原料；一方面，减少了天然轻骨料的开采，能够有效的节约资源；另一方面，相较于需要较高温度下的烧结陶粒所消耗的能量，本专利技术通过冷粘结法制作人造轻集料，耗能极低，污染少，在节约能源、环境保护等方面有着巨大的优势。
附图说明
[0029]图1为本专利技术一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料制备方法的工艺流程示意图；
[0030]图2为本专利技术测试可固碳免烧轻集料的CO2吸收量测试箱的结构示意图。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料及其制备方法与应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0032]在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0033]应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：磷石膏10～20份、赤泥50～70份、粉煤灰40～50份、水40～56份；其中，所述磷石膏为半水磷石膏；所述磷石膏和所述赤泥的粒径均小于150μm。2.根据权利要求1所述的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：磷石膏10份、赤泥70份、粉煤灰40份、水48份。3.根据权利要求1所述的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料，其特征在于，所述基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的粒径为4.75
‑
19mm。4.一种如权利要求1
‑
3任一所述的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的制备方法，其特征在于，包括步骤：对磷石膏和赤泥分别进行预处理；将预处理后的磷石膏和赤泥与粉煤灰、水进行混合搅拌，得到混合料；对所述混合料进行造粒，并利用滚筒机滚圆，得到混合颗粒；对所述混合颗粒进行烘干、筛分，得到可固碳免烧轻集料。5.根据权利要求4所述的基于磷石膏的可固碳免烧轻集料的制备方法，其特征在于，所述对磷石膏进行预处理，包括步骤：将所述磷石膏在160～200℃条件下进行热处理2～4h，然后磨细至粒径小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，李振林，吴斌，范旭，张伟卓，
申请(专利权)人：钟祥绿景环保科技有限公司深圳市国能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：