水热法改性粉煤灰制备高强膨胀陶粒的方法技术

本发明专利技术公开了一种水热法改性粉煤灰制备高强膨胀陶粒的方法，该方法以粉煤灰为原料，通过对粉煤灰进行水热法改性获得粘性及塑性适宜的粉煤灰泥料，粉煤灰泥料再经造粒及煅烧制得高强膨胀陶粒。本发明专利技术以水热改性操作替代了传统工艺中粘结剂、增塑剂及助熔剂的添加，节省了原料成本，降低了烧成温度，并在强度、吸水性及耐磨性等方面显著提升了膨胀陶粒的性能。该高强膨胀陶粒除了可制成墙板、砌块、砖等墙体材料外，还可用作保温隔热材料、轻质高标号混凝土及水处理滤料等多种用途，具有广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶粒的制备方法，特别涉及一种，属于建筑材料

技术介绍
众所周知，膨胀陶粒是用于土木建筑工程混凝土的无机轻集料。以膨胀陶粒为骨料制备的混凝土具有轻质、高强、良好的隔热、隔音等诸多优良性能。目前市场上的膨胀陶粒主要有粘土陶粒、页岩陶粒及粉煤灰陶粒，三种产品在性能方面无显著差异，而粉煤灰膨胀陶粒因取材于电厂固体废弃物，兼具环境效益与经济效益，从而更具发展前景。现有的粉煤灰膨胀陶粒制备方法主要为以粉煤灰为主要原料，添加粘结剂、增塑剂、助熔剂及膨胀剂等组分，或者将粉煤灰与其它具有粘结性、助熔性及膨胀性的矿物组分混合，通过造粒煅烧工艺制得膨胀陶粒。该工艺方法主要存在以下不足(1)所需配料的添加量较大，以粘土添加为例，在较成功的制备配方中，粘土所占比例不得低于35%，专利 CN14M870A公开的一种页岩和粉煤灰混合制备膨胀陶粒的制备工艺中，页岩添加比例为 20% 70%，配料的大量添加导致粉煤灰用量比例降低，产品的成本增加，环保效应也大打折扣；(2)烧成温度较高，在现有粉煤灰膨胀陶粒制备工艺中，烧成温度均在1100°C以上， 有的甚至要达到1350°C左右，所需能耗较高；(3)陶粒制品的强度较低，难以用于制备高性能的建筑材料。目前，采用水热法改性粉煤灰在低于1100°C的焙烧温度下制备高强耐磨、吸水率低的高性能膨胀陶粒的工艺方法还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，通过对粉煤灰进行水热法改性，替代粘性剂、助熔剂和膨胀剂的添加及其它矿物资源的使用，显著降低膨胀陶粒的烧成温度，并全面提升粉煤灰膨胀陶粒的品质。本专利技术的技术解决方案为以粉煤灰为原料，通过对粉煤灰进行水热法改性获得粘性及塑性适宜的粉煤灰泥料，粉煤灰泥料再经造粒及煅烧制得高强膨胀陶粒；具体步骤为(1)对粉煤灰进行水热法改性；(2)将改性后的粉煤灰中多余水分在100°C蒸除，得到塑性与粘性适宜的粉煤灰泥料；(3)将粉煤灰泥料放入挤压滚圆造粒机中，制备所需粒径的生料球，自然晾干Mh；(4)将生料球放入烧结窑内焙烧，焙烧温度950°C 1050°C，焙烧时间IOmin 15min。其中，水热法改性是指将粉煤灰与3 5mol/L的NaOH溶液以1:1的质量固液比混合，80 100°C水浴加热，水浴时间1 池。通过水热改性操作，一方面可使粉煤灰中硅铝酸盐网络高聚体解聚，活性组分溶出，并与NaOH生成硅酸钠及铝酸钠，使粉煤灰泥料具有适宜的粘性，另一方面粉煤灰中大量光滑致密的玻璃微珠结构被破坏，形状的改变及表面的粗糙化使得泥料的塑性得到加强；在焙烧过程中，改性粉煤灰中的Na+与莫来石体系中电负性较强的0发生作用，生成低熔点的霞石矿物，霞石的生成能够显著降低烧成温度，提高产品强度。与现有技术相比，本专利技术具有以下优势1、本专利技术方法制备的陶粒具有高强度、低吸水率及超轻密度等多重优良品质，属于高性能陶粒。2、本专利技术中膨胀陶粒的烧成温度在1000°C左右，显著低于现有公开的膨胀陶粒的烧成温度。3、通过水热改性可实现增粘、增塑、降低熔点及提高强度四种功效，无需大比例添加粘土等无机矿物成分，提高了粉煤灰的利用率，降低了生成成本。具体实施例方式下面结合具体的实施例对本专利技术的技术解决方案做进一步的描述，这些实施例不能理解为是对技术解决方案的限制。实施例1 首先，取某发电厂粉煤灰为原料，其化学组分为Si02—47. 04%、Al2O3-33. 57 %、 Fe2O3-7. 1%、CaO-5. 91%、MgO-2. 13%、Na2O-L 27%、K2O-O. 55% ；然后，将 NaOH 配置成浓度为3mol/L的溶液，以1:1的质量固液比投加粉煤灰，在100°C水浴加热lh，并于100°C 蒸除多余水分，得到粘性与塑性适宜的改性粉煤灰泥料；其次，通过挤压滚圆造粒机制备粒径为6mm左右的生料球，自然晾干Mh ；最后，生料球放入烧结窑中，于1050°C焙烧lOmin。 制备陶粒的膨胀率为3. 01%，强度为^MPa,吸水率为0. 6%，堆积密度为430kg/m3。实施例2:首先，取粉煤灰原料，原料与实施例1相同；然后，将NaOH配置成浓度为4mol/L的溶液，以1 1的质量固液比投加粉煤灰，在90°C水浴加热2h，并于100°C蒸除多余水分，得到粘性与塑性适宜的改性粉煤灰泥料；其次，通过挤压滚圆造粒机制备粒径为6mm左右的生料球，自然晾干Mi;最后，生料球放入烧结窑中，于1000°C焙烧12min。制备陶粒的膨胀率为 3. 36%，强度为^MPa,吸水率为0. 2%，堆积密度为39^g/m3。实施例3:首先，取粉煤灰原料，原料与实施例1相同；然后，将NaOH配置成浓度为5mol/L的溶液，以1 1的质量固液比投加粉煤灰，在80°C水浴加热3h，并于100°C蒸除多余水分，得到粘性与塑性适宜的改性粉煤灰泥料；其次，通过挤压滚圆造粒机制备粒径为6mm左右的生料球，自然晾干Mh;最后，生料球放入烧结窑中，于950°C焙烧15min。制备陶粒的膨胀率为 3. 22%，强度为27MPa，吸水率为0. 4%，堆积密度为4(^kg/m3。权利要求1.，其特征在于该方法以粉煤灰为原料，通过对粉煤灰进行水热法改性获得粘性及塑性适宜的粉煤灰泥料，粉煤灰泥料再经造粒及煅烧制得高强膨胀陶粒；具体步骤为(1)对粉煤灰进行水热法改性；(2)将改性后的粉煤灰中多余水分在100°C下蒸除，得到塑性与粘性适宜的粉煤灰泥料；(3)将粉煤灰泥料放入挤压滚圆造粒机中，制备所需粒径的生料球，自然晾干24h；(4)将生料球放入烧结窑内焙烧，焙烧温度950°C 1050°C，焙烧时间IOmin 15min。2.根据权利要求1所述的，其特征在于 水热法改性是指将粉煤灰与3 5mol/L的NaOH溶液以1 1的质量固液比混合，80 100°C 水浴加热，水浴时间1 :3h。全文摘要本专利技术公开了一种，该方法以粉煤灰为原料，通过对粉煤灰进行水热法改性获得粘性及塑性适宜的粉煤灰泥料，粉煤灰泥料再经造粒及煅烧制得高强膨胀陶粒。本专利技术以水热改性操作替代了传统工艺中粘结剂、增塑剂及助熔剂的添加，节省了原料成本，降低了烧成温度，并在强度、吸水性及耐磨性等方面显著提升了膨胀陶粒的性能。该高强膨胀陶粒除了可制成墙板、砌块、砖等墙体材料外，还可用作保温隔热材料、轻质高标号混凝土及水处理滤料等多种用途，具有广阔的市场前景。文档编号C04B33/135GK102329125SQ201110172550公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日专利技术者刘雪梅, 杜卫刚, 蒋金龙, 许晨红, 马喜君 申请人:淮阴工学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．水热法改性粉煤灰制备高强膨胀陶粒的方法，其特征在于：该方法以粉煤灰为原料，通过对粉煤灰进行水热法改性获得粘性及塑性适宜的粉煤灰泥料，粉煤灰泥料再经造粒及煅烧制得高强膨胀陶粒；具体步骤为：（１）对粉煤灰进行水热法改性；（２）将改性后的粉煤灰中多余水分在１００℃下蒸除，得到塑性与粘性适宜的粉煤灰泥料；（３）将粉煤灰泥料放入挤压滚圆造粒机中，制备所需粒径的生料球，自然晾干２４ｈ；（４）将生料球放入烧结窑内焙烧，焙烧温度９５０℃～１０５０℃，焙烧时间１０ｍｉｎ～１５ｍｉｎ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪梅，杜卫刚，马喜君，蒋金龙，许晨红，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：32