一种固体废弃物制备的轻骨料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种固体废弃物制备的轻骨料及其制备方法和应用，属于固体废弃物综合利用领域。本发明专利技术利用废石料、尾矿渣、煤矸石、含油污泥、粉煤灰等大宗固体废弃物为原料，通过外加添加剂，在高温条件下制备混凝土轻骨料。该轻骨料粒径分布为0.1

【技术实现步骤摘要】
一种固体废弃物制备的轻骨料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种固体废弃物制备的轻骨料及其制备方法和应用，属于固体废弃物综合利用领域。

技术介绍

[0002]矿产开发、石油开采、煤电生产等行业产生巨量固体废弃物，如废石料、尾矿渣、煤矸石、含油污泥、粉煤灰等，目前的产生量达到惊人的50亿吨/年。这些固体废弃物不仅导致环境污染和生态破坏，还占用了大量的土地资源，亟待合理处理、处置和资源化利用。各种固体废弃物含有大量的SiO2，Al2O3、Fe2O3、CaCO3等无机物质，都是极为珍贵的建筑材料的原料。
[0003]目前我国大量固体废弃物处于堆存待处理状态，尤其是大量粗粉煤灰无法安全利用而不得不大量积存；废石料、尾矿渣、煤矸石等固体废弃物则以矿坑回填为主的简单利用方式。在碳中和碳达峰背景下，资源化利用是固体废弃物处理与处置的必然趋势。利用固体废弃物制陶粒、制砖、水泥等技术都不同程度的存在一些问题。例如，煤矸石含碳量高，直接作为建筑材料利用，自身强度低、与水泥粘结性差；废石料、尾矿渣、煤矸石等通过高温煅烧制造陶粒，存在能耗高、产品单一、附加价值低等问题，制造水泥存在影响水泥品质、掺入量受限等问题。
[0004]轻骨料是一种堆积密度小于或等于1200kg/m3的骨料，可以代替天然砂石作为混凝土骨料。目前，由于我国多地禁止或限制采砂、采石，导致建筑砂料、石料极度短缺。在碳中和碳达峰背景下，国家大力鼓励以废石料、尾矿渣、煤矸石、含油污泥、粉煤灰等为原料，制造轻骨料等建筑材料代替天然砂石。
[0005]本专利技术创新和改进传统焙烧工艺，通过高温焙烧改变轻骨料的矿物组成，促进二次水化反应以增强轻骨料与水泥基质之间的黏结作用和提高抗压强度；本专利技术中，采用动态预热和静态烧结相结合，将余热循环利用，大大提高了能源利用效率，节能又环保；本专利技术利用大宗固体废物制备混凝土轻骨料，即解决了固体废弃物的环境污染问题，又实现了变废为宝、解决了砂石材料短缺问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决现有上述技术问题，提供一种固体废弃物制备的轻骨料及其制备方法和应用。
[0007]本专利技术的技术方案：
[0008]本专利技术的目的之一是提供一种固体废弃物制备的轻骨料，该轻骨料由以下质量百分比的原料制成：90
‑
99％的固体废弃物，1
‑
10％的添加剂。
[0009]进一步限定，添加剂包括氧化钙、三氧化二铁、碳酸钙、磷酸钙、膨润土、淀粉和硼酸钠。
[0010]进一步限定，添加剂由以下质量百分比的原料组成：1
‑
10％氧化钙、1
‑
20％三氧化
二铁、1
‑
10％碳酸钙、1
‑
15％磷酸钙、1
‑
5％硼酸钠，10
‑
30％膨润土，5
‑
15％淀粉，余量为水。
[0011]进一步限定，固体废弃物为废石料、尾矿渣、煤矸石、含油污泥、粉煤灰中一种或几种混合。
[0012]进一步限定，制造的轻骨料粒径为0.1
‑
60mm，堆积密度为400
‑
1200kg/m3，筒压强度为2
‑
8Mpa，1h吸水率4
‑
10％。
[0013]本专利技术的目的之二是提供一种上述轻骨料的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0014](1)将固体废弃物进行破碎，筛分使粒径为0.1
‑
50mm，得到固体废弃物颗粒；
[0015](2)向固体废弃物中加入添加剂混合均匀后，依次进行陈化、高温焙烧和降温处理，出料，破碎，得到轻骨料；
[0016](3)将步骤(2)的到的轻骨料按照粒径要求筛分，得到不同粒径的碎石型轻骨料。
[0017]进一步限定，步骤(2)中陈化处理时间为5
‑
30h。
[0018]进一步限定，步骤(2)中高温焙烧处理过程为：在湿度0.4
‑
1.0％，炉内压力为2
‑
6MPa的条件下，以15℃/min的升温速率由室温升至800℃
‑
1450℃，保温8h。
[0019]更进一步限定，步骤(2)中高温焙烧处理过程为：在湿度0.4
‑
1.0％，炉内压力为2
‑
6MPa的条件下，以15℃/min的升温速率由室温升至1350℃，保温8h。
[0020]进一步限定，降温处理过程为：以20℃/min的降温速率降将至室温。
[0021]进一步限定，轻骨料可以制成轻骨料砂料，具体为细砂料、中砂料和粗砂料，其粒径符合1.6
‑
2.2mm、2.3
‑
3.0mm和3.1
‑
3.7mm规格要求；轻骨料还可以制成轻骨料石料，其粒径符合5.0mm、10.0mm、16.0mm和20.0mm等规格要求。
[0022]本专利技术的目的之三是提供一种上述轻骨料的应用，具体的该轻骨料用于制备保温混凝土，保温结构混凝土和结构混凝土。
[0023]进一步限定，保温混凝土包括轻骨料400
‑
600kg/m3，水泥300
‑
360kg/m3。
[0024]更进一步限定，轻骨料由粒径为2
‑
3mm、5
‑
6mm和10
‑
16mm按照2:3:5的比例级配构成。
[0025]更进一步限定，制备的保温混凝土强度标号等级分布为LC5.0
‑
LC15，导热系数为0.13
‑
0.20，干表观密度为650
‑
1000kg/m3，1h吸水率为6
‑
10％。
[0026]更进一步是限定，制备的保温混凝土强度标号为LC5.0，表观干密度为800kg/m3，导热系数为0.15w/m k，1h吸水率为10％。
[0027]进一步限定，保温结构混凝土包括轻骨料600
‑
1000kg/m3，水泥340
‑
380kg/m3。
[0028]更进一步限定，轻骨料由粒径为2
‑
3mm、5
‑
6mm和10
‑
16mm按照2:3:5的比例级配构成。
[0029]更进一步限定，制备的保温结构混凝土强度标号等级分布为LC15
‑
LC30，导热系数为0.18
‑
0.25，干表观密度为1000
‑
1500kg/m3，1h吸水率为4
‑
10％。
[0030]更进一步限定，制备的保温结构混凝土强度标号等级分布为LC15，导热系数为0.19，干表观密度为1200kg/m3，1h吸水率为7％。
[0031]进一步限定，结构混凝土包括轻骨料800
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体废弃物制备的轻骨料，其特征在于，该轻骨料由以下质量百分比的原料制成：90
‑
99％的固体废弃物，1
‑
10％的添加剂；所述添加剂包括氧化钙、三氧化二铁、碳酸钙、磷酸钙、膨润土、淀粉和硼酸钠。2.根据权利要求1所述的固体废弃物制备的轻骨料，其特征在于，添加剂由以下质量百分比的原料组成：1
‑
10％氧化钙、1
‑
20％三氧化二铁、1
‑
10％碳酸钙、1
‑
15％磷酸钙、1
‑
5％硼酸钠，10
‑
30％膨润土，5
‑
15％淀粉，余量为水。3.根据权利要求1所述的固体废弃物制备的轻骨料，其特征在于，固体废弃物为废石料、尾矿渣、煤矸石、含油污泥、粉煤灰中一种或几种混合。4.根据权利要求1所述的固体废弃物制备的轻骨料，其特征在于，轻骨料的粒径为0.1
‑
60mm，堆积密度为400
‑
1200kg/m3，筒压强度为2
‑
8MPa，1h吸水率4
‑
10％。5.一种权利要求1
‑
4任一项所述的轻骨料的制备方法，其特征在于，包括：(1)将固体废弃物进行破碎，筛分使粒径为0.1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树涛，
申请(专利权)人：毓美生态环境科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：