一种铜镍渣3d打印免烧碳化陶粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜镍渣3d打印免烧碳化陶粒及其制备方法，原料包括铜镍渣60

【技术实现步骤摘要】
一种铜镍渣3d打印免烧碳化陶粒及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料和陶粒制备
，具体涉及一种铜镍渣3d打印免烧碳化陶粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国每年排放的镍渣超过500万吨，堆积的铜镍渣高达4000万吨，而目前镍渣的利用率仅为15％～25％。大量堆积的废渣不仅占用了土地资源，而且造成了环境污染，威胁当地居民的健康。节能减排、消纳固废，充分利用铜镍渣是推动相关企业可持续发展的重要举措。
[0003]全球变暖已经影响到人类的生存和发展，在人为排放的温室气体中二氧化碳(CO2)排放量最大，对全球变暖的贡献也最大。而二氧化碳捕集、利用和封存(Carbon Capture Utilization and Storage，CCUS)技术是现阶段实现大幅CO2减排的必要手段。
[0004]3d打印即“快速成型技术”，也被称作“增材制造技术”，是一种不再需要传统的道具、夹具和机床就可以打印出任一形状物体的技术，是根据零件或物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式制成所需实物。结合了数字建模、机电控制、计算机科学和信息技术以及材料与化学等诸多学科的前沿技术，具备建造自由灵活、工艺无模化、材料绿色环保、施工速度快等优点。
[0005]免烧陶粒是一种人造轻骨料，不需要高温烧结的步骤，取而代之的是依靠其原料自身的性质，经养护后，发生一系列的物理化学变化，生成的产物将各分子连接起来，形成稳定的化合物，具有容重轻、保温隔热、强度高、导热性低等优点，符合节能减排、绿色生产的要求。近些年，免烧陶粒所需要的原材料逐步涉足于工业废料以及垃圾废料的领域当中，应用范围逐渐扩展建筑领域、环保材料、饰品领域等。
[0006]相关专利文献中公布了一些制备方法，如：公开号为CN114315304A的专利技术专利公布了一种重质免烧陶粒的制备方法，其有低吸水、高强度、密度大的特点，但同时伴随有高质量的问题；公开号为CN111171793A的专利技术专利公布了一种无机储热免烧陶粒的制备方法，其特点是能够在环境温度高时吸收热量，在环境温度低时释放热量，但相对的制备方法会比较复杂；公开号为CN111548111A的专利技术专利公布了一种免烧陶粒的制备方法，其特点是养护时间短且强度客观，但其材料处理时仍会有500～900℃下的煅烧处理的步骤。
[0007]利用铜镍渣为主要材料制备免烧陶粒，不仅可以充分利用工业中生产的铜镍渣，防止其对环境造成的污染与危害，同时利用碳酸化的原理，所制备的免烧陶粒可以捕获部分二氧化碳，对将碳减排提供了极为有利的帮助。以铜镍渣为主要原材料制备免烧陶粒时，由于其铁含量高的原因，成品陶粒的强度会远高于普通陶粒，但同时也会有质量远高于普通陶粒的问题。

技术实现思路

[0008]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种以铜镍
渣为主要材料，利用3d打印技术制备的免烧陶粒。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0010]一种用于3d打印免烧碳化陶粒的浆料，包括如下重量份的原料：
[0011]铜镍渣60
‑
80份、水泥15
‑
30份、激发剂5
‑
10份、粘结剂5
‑
10份、发泡剂0.5
‑
1份、稳泡剂0.02
‑
0.04份、水20
‑
25份。
[0012]优选地，所述的水泥为硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5级。
[0013]优选地，所述的激发剂为生石灰；所述的粘结剂为水玻璃。
[0014]优选地，所述的发泡剂为十二烷基硫酸钠；所述的稳泡剂为聚乙烯醇。
[0015]进一步地，本专利技术还提供上述用于3d打印免烧碳化陶粒的浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0016](1)将铜镍渣与水泥过孔径0.075mm筛处理；
[0017](2)按重量称取铜镍渣粉末、水泥、激发剂、粘结剂、发泡剂、稳泡剂和水；
[0018](3)将步骤(2)中称取的铜镍渣粉末、水泥、激发剂、粘结剂、稳泡剂混合均匀，加入到水中进行搅拌后，再加入发泡剂继续搅拌，充分发泡即得。
[0019]优选地，步骤(3)中，加入到水中搅拌1
‑
1.5min，再加入发泡剂继续搅拌15
‑
30s。
[0020]更进一步地，本专利技术还提供一种3d打印免烧碳化陶粒的制备方法，包括如下步骤：
[0021](S1)将上述方法制备得到的用于3d打印免烧碳化陶粒的浆料，通过3d打印挤出机造粒，得到陶粒生料；
[0022](S2)将步骤(S1)陶粒生料在标准养护条件下养护1d，然后进行蒸养养护，蒸养后自然降温至室温，即得免烧陶粒。
[0023]优选地，步骤(S1)中，所述的3d打印挤出机为螺旋式3d打印挤出机，控制造粒的出料粒径在5
‑
20mm。
[0024]优选地，步骤(S2)中，所述的标准养护条件为温度20
±
3℃，相对湿度在90％以上；所述的蒸养养护条件为温度50
‑
80℃，蒸养气氛为含有二氧化碳(体积浓度不小于90％)的饱和水蒸气，养护时间为12
‑
24h。
[0025]更进一步地，上述制备方法所制备得到的免烧碳化陶粒也在本专利技术的保护范围之中。
[0026]有益效果：
[0027](1)本专利技术使用大面积堆放的工业废渣铜镍渣，制备出一种铜镍渣3d打印免烧碳化陶粒，直接将固废原材料化，利用铜镍渣、水泥等材料的关键碱性组分互补，从而使铜镍渣中CaO、Al2O3、MgO等活性物质溶出，参与火山灰反应生成C
‑
(A)
‑
S
‑
H凝胶，以及通过蒸汽碳化养护提高成品陶粒的各项性能，即利用材料中的碱性氧化物、氢氧化钙等与CO2反应生产无机碳酸盐，同时固化部分二氧化碳，为降碳减排提供有效帮助，变废为宝，保护环境的同时具有显著的经济效益，有利于可持续性发展。
[0028](2)本专利技术使用3d打印技术，可以有效控制出料粒径，减少不必要的原材料损耗，同时利用了发泡剂发泡和3d打印出料口的细管向浆料内部输送空气，以及稳泡剂相互协调来达到在陶粒表面及内部制造孔洞的目的，从而减轻陶粒重量。
附图说明
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0030]图1为本专利技术铜镍渣3d打印免烧碳化陶粒的生产工艺流程图。
[0031]图2为实施例1制备的免烧陶粒的XRD图谱。
具体实施方式
[0032]根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。
[0033]实施例1
[0034]一种铜镍渣3d打印免烧碳化陶粒，由以下重量份的原料组成：铜镍渣80份、水泥15份、激发剂5份、粘结剂9份、发泡剂0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于3d打印免烧碳化陶粒的浆料，其特征在于，包括如下重量份的原料：铜镍渣60
‑
80份、水泥15
‑
30份、激发剂5
‑
10份、粘结剂5
‑
10份、发泡剂0.5
‑
1份、稳泡剂0.02
‑
0.04份、水20
‑
25份。2.根据权利要求1所述的用于3d打印免烧碳化陶粒的浆料，其特征在于，所述的水泥为硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5级。3.根据权利要求1所述的用于3d打印免烧碳化陶粒的浆料，其特征在于，所述的激发剂为生石灰；所述的粘结剂为水玻璃。4.根据权利要求1所述的用于3d打印免烧碳化陶粒的浆料，其特征在于，所述的发泡剂为十二烷基硫酸钠；所述的稳泡剂为聚乙烯醇。5.权利要求1所述用于3d打印免烧碳化陶粒的浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将铜镍渣与水泥过孔径0.075mm筛处理；(2)按重量称取铜镍渣粉末、水泥、激发剂、粘结剂、发泡剂、稳泡剂和水；(3)将步骤(2)中称取的铜镍渣粉末、水泥、激发剂、粘结剂、稳泡剂混合均匀，加入到水中进行搅拌后，再加入发泡剂继续搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王倩倩，吕健辉，姚泽群，沈晓冬，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：