【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及人造轻骨料，特别涉及一种具有多级梯度结构的人造轻骨料及其制备方法。
技术介绍
1、随着我国钢铁工业的不断发展，我国已经成为世界上铁尾矿和冶金渣增量和储存量最大的国家之一，而长期以来，我国的这些工业固废主要采取堆积填埋的方式进行处理，这种做法不仅十分消耗人力、财力、物力等资源，同时也会对生态环境产生负面影响。如何对工业固体废弃物进行合理的处置与利用，成为当今的一大难题。
2、目前，天然骨料资源匮乏，人造骨料的开发对节约人类天然资源和降低成本具有很好的使用价值。但目前人造骨料主要集中在陶粒烧制和水泥基免烧材料两方面，众所周知，陶粒烧制会消耗大量的能源材料，而且其性能的可控性较低，性能较差，以至于实际应用受到了很大限制；对于水泥基人造骨料而言，受制于成本与水泥生产过程的碳排放，水泥在人造轻集料中的掺量不宜过高，这也限制了其性能的发展。而利用工业固废材料开发新型建筑材料，不仅能够减轻环境污染，节约自然资源，提高固废资源化水平，还有利于节约能源消耗，降低co2排放量，助力实现双碳目标。因此，将大宗工业固废材料协调应用制备一种具有多级梯度结构的人造轻骨料具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、针对以上现有技术的不足，本专利技术提供了一种具有多级梯度结构的人造轻骨料及其制备方法，可以提高固废材料的利用率，有利于减轻环境污染，节约自然资源。具体通过以下技术实现。
2、本专利技术提供的一种具有多级梯度结构的人造轻骨料，包括由内至外依次分布的核芯、轻质过渡层、亚轻
3、核芯具有大孔，原料包括质量比为(9-49):1的多源固废材料和快速发泡剂；
4、轻质过渡层具有微孔，原料包括质量比为(300-800):(10-24):1的多源固废材料、快速发泡剂和缓释造孔剂；
5、亚轻质过渡层具有细微孔，原料包括质量比为(99-499):1的多源固废材料和缓释造孔剂；
6、壳体致密，原料包括质量比为(49-199):1的多源固废材料和外加剂。
7、优选地，核芯、轻质过渡层、亚轻质过渡层和壳体中的多源固废材料的质量比为(3-5):(3-5):2:1。
8、优选地，多源固废材料包括铁尾矿、钢渣、脱硫石膏以及矿渣的至少一种。
9、进一步优选地，多源固废材料包括质量比为(4.5-12):(1-3):1:(1.5-5)的铁尾矿、钢渣、脱硫石膏和矿渣。
10、进一步优选地，铁尾矿为sio2含量大于70％的高硅铁尾矿粉。
11、进一步优选地，钢渣为比表面积大于360m2/kg的钢渣细粉。
12、进一步优选地，脱硫石膏为caso4·2h2o含量大于95％的磨细脱硫石膏粉。
13、进一步优选地，矿渣为s95级和/或s105级的高炉矿渣粉。
14、优选地，快速发泡剂包括过碳酸钠、过氧化氢中的至少一种。
15、优选地，缓释造孔剂包括松香酸钠、碳酸氢铵、木质素磺酸钙、硝酸铵中的至少一种。
16、优选地，外加剂包括萘系减水剂、聚羧酸减水剂、木质素黄酸钙中的至少一种。
17、本专利技术提供的一种具有多级梯度结构的人造轻骨料的制备方法，包括以下步骤：
18、按质量比将多源固废材料和快速发泡剂混匀，得到核芯混合料；按质量比将多源固废材料与快速发泡剂、缓释造孔剂混匀，得到轻质过渡层混合料；按质量比将多源固废材料与缓释造孔剂混匀，得到亚轻质过渡层混合料；
19、取少量核芯混合料作为底料造成砂状，然后加入剩余核芯混合料制粒，同时持续喷水，得到具有核芯的第一骨料坯体；
20、向上述第一骨料坯体中加入轻质过渡层混合料制粒，同时持续喷水，得到具有轻质过渡层的第二骨料坯体；
21、向上述第二骨料坯体中加入亚轻质过渡层混合料制粒，同时持续喷水，得到具有亚轻质过渡层的第三骨料坯体；
22、按比例向上述第三骨料坯体中加入多源固废材料，同时持续喷溶解有外加剂的水，得到具有壳体的人造轻骨料坯体；
23、将上述人造轻骨料坯体静置，蒸压养护，冷却，得到人造轻骨料。
24、优选地，第一骨料坯体中，水与多源固废材料的质量比为(0.2-0.3):1；第二骨料坯体的轻质过渡层、第三骨料坯体的亚轻质过渡层和人造轻骨料坯体的壳体中，水与多源固废材料的质量比为(0.1-0.2):1。
25、优选地，静置时间为3-5h。
26、优选地，蒸压养护的条件为压力为0.8-1.4mpa，时间为6-12h。
27、与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
28、1、本专利技术的人造轻骨料，其堆积密度可低至620kg/m3，1h吸水率可低至2.2％，筒压强度可达到7.1mpa，比强度可达到10.47mpa，相较于铁尾矿水泥基免烧轻骨料以及铁尾矿矿渣基免烧轻骨料，本专利技术的人造轻骨料堆积密度和1h吸水率均有明显降低，筒压强度和比强度有明显的提升，因此，本专利技术的人造轻骨料具备很好的使用价值；
29、2、本专利技术的人造轻骨料基于铁尾矿、钢渣、脱硫石膏和矿渣等固废材料，结合快速发泡剂、缓释造孔剂和外加剂，制备出了具有高性能的人造轻骨料，对大宗工业固废材料进行了合理利用，不仅提高了固废材料的利用率，同时节约了自然资源和能源消耗，还减轻了环境污染；
30、3、本专利技术的人造轻骨料的制备方法，巧妙地结合使用快速发泡剂、缓释造孔剂和外加剂，制备得到具有多级梯度结构的人造轻骨料，同时结合蒸压养护工艺，使得本专利技术的人造轻骨料具有强度高、轻质、且生产成本低的优异性能，可作为新型的建筑材料；同时也为冶金行业固废材料资源化利用和天然骨料替代产品开发提供了新的技术方案。
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1.一种具有多级梯度结构的人造轻骨料，其特征在于，所述人造轻骨料包括由内至外依次分布的核芯、轻质过渡层、亚轻质过渡层和壳体；
2.根据权利要求1所述的人造轻骨料，其特征在于，所述核芯、轻质过渡层、亚轻质过渡层和壳体中的所述多源固废材料的质量比为(3-5):(3-5):2:1。
3.根据权利要求1所述的人造轻骨料，其特征在于，所述多源固废材料包括铁尾矿、钢渣、脱硫石膏以及矿渣的至少一种。
4.根据权利要求3所述的人造轻骨料，其特征在于，所述多源固废材料包括质量比为(4.5-12):(1-3):1:(1.5-5)的铁尾矿、钢渣、脱硫石膏和矿渣。
5.根据权利要求1所述的人造轻骨料，其特征在于，所述快速发泡剂包括过碳酸钠、过氧化氢中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的人造轻骨料，其特征在于，所述缓释造孔剂包括松香酸钠、碳酸氢铵、木质素磺酸钙、硝酸铵中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的人造轻骨料，其特征在于，所述外加剂包括萘系减水剂、聚羧酸减水剂、木质素黄酸钙中的至少一种。
8.权利要求1-7任意一
9.根据权利要求8所述的具有多级梯度结构的人造轻骨料的制备方法，其特征在于，所述蒸压养护的条件为：压力为0.8-1.4MPa，时间为6-12h。
10.根据权利要求8所述的具有多级梯度结构的人造轻骨料的制备方法，其特征在于，所述第一骨料坯体的核芯中，所述水与多源固废材料的质量比为(0.2-0.3):1；所述第二骨料坯体的轻质过渡层中、所述第三骨料坯体的亚轻质过渡层中和所述人造轻骨料坯体的壳体中，所述水与多源固废材料的质量比为(0.1-0.2):1。
...【技术特征摘要】
1.一种具有多级梯度结构的人造轻骨料，其特征在于，所述人造轻骨料包括由内至外依次分布的核芯、轻质过渡层、亚轻质过渡层和壳体；
2.根据权利要求1所述的人造轻骨料，其特征在于，所述核芯、轻质过渡层、亚轻质过渡层和壳体中的所述多源固废材料的质量比为(3-5):(3-5):2:1。
3.根据权利要求1所述的人造轻骨料，其特征在于，所述多源固废材料包括铁尾矿、钢渣、脱硫石膏以及矿渣的至少一种。
4.根据权利要求3所述的人造轻骨料，其特征在于，所述多源固废材料包括质量比为(4.5-12):(1-3):1:(1.5-5)的铁尾矿、钢渣、脱硫石膏和矿渣。
5.根据权利要求1所述的人造轻骨料，其特征在于，所述快速发泡剂包括过碳酸钠、过氧化氢中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的人造轻骨料，其特征在于，所述缓释造孔剂包...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘德楼，徐长伟，潘文浩，朱相国，倪晓东，唐宁，张超，徐帆，韩作宽，
申请(专利权)人：建龙辽宁节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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