[发明专利]一种利用赤泥作粘结剂和助熔剂的高强陶粒及其制备方法

说明书

本发明属于材料领域，具体涉及一种利用赤泥作粘结剂和助熔剂的高强陶粒及其制备方法。采用的主要原料为赤泥、黄河泥沙，经预处理后的原料按比例混合，通过成球、烘干、焙烧、冷却、筛分制得高强陶粒。本发明利用赤泥作为粘结剂和助熔剂生产制备高强陶粒，不仅有效解决了当地固废处理问题，还可获得筒压强度高、吸水率低、化学稳定性好、烧成温度低的可用于建材、污水处理和农业等领域的高强陶粒，大大降低了陶粒生产成本，同时减少了页岩、膨润土等资源的消耗，具有良好的市场前景。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种利用赤泥作粘结剂和助熔剂的高强陶粒及其制备方法。

背景技术

陶粒是以氧化硅、氧化铝等无机材料为主要原料，经造粒、高温焙烧生产的一种轻集料。陶粒外表面具有坚硬的防水釉层外壳，内部具有密闭式微孔结构。根据陶粒功能的不同可用作建筑材料中替代石子石屑作为轻集料；在水处理行业用作水处理滤料；在园林行业用作无土栽培的基质。

赤泥是以铝土矿为原料生产Al₂O₃过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，每生产1t Al₂O₃，大约产生赤泥0.8t～1.5t。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。如何处理及再利用成为一大难题。

目前市场上主要有以粘土、页岩为原料的粘土陶粒和页岩陶粒，随着粘土、页岩等资源的限制利用，加之陶粒生产的高能耗，陶粒生产成本居高不下。基于上述原因，开发一种低成本粘结剂和助熔剂的高强陶粒就显得尤为必要。由此利用固体废弃物生产陶粒的技术应运而生，如利用粉煤灰、赤泥、黄河泥沙等资源，但目前只停留在研究方面还没有投入工业生产。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本申请提供了一种利用赤泥作粘结剂和助熔剂的高强陶粒及其制备方法，主要以赤泥、黄河泥沙为原料，通过这种方法可以减少页岩、膨润土等矿产资源的消耗，还可以降低陶粒的生产成本，同时为处理赤泥等固废提供了更优良的途径。

为了实现上述目的，发明人首先提供了一种利用赤泥作粘结剂和助熔剂的高强陶粒，其筒压强度在8MPa-15MPa，吸水率在3％-6％，外形为规则球形或椭球形，表面有釉质，密度等级800-1000级；按重量百分比计，其原料配比为：赤泥30-60％，黄河泥沙40-70％，其中，赤泥含水量低于3％，黄河泥沙含水量在5-8％。

本发明利用了赤泥作陶粒粘结剂和助熔剂，经过多年研究实验，对赤泥、黄河泥沙进行合理有机组合，烧制出了比现在市场上强度更高的高强陶粒。

所述的赤泥是以铝土矿为原料生产Al₂O₃过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物。通过仪器检测得出赤泥的主要化学成分为氧化铁、氧化铝、氧化硅、氧化钠、氧化钙等，其中氧化铁、氧化钠、氧化钙等金属氧化物具有很强的助熔效果，可以使陶粒的烧成温度明显降低，有利于节能降耗，同时烧成陶粒还可以固结赤泥中的重金属。利用低温烘干回转窑把赤泥烘干至含水量低于3％后，进入干式球磨机进行粉磨，粉磨后赤泥细度在180-250目，再经过螺旋输送存入赤泥储罐备用。本发明中赤泥的添加量为30-60％，高于此范围，会造成烧成温度范围变窄，在焙烧的过程中料球容易黏连，不利于焙烧温度的控制；低于此范围，粘结效果不佳，陶粒在回转窑滚动过程中容易破碎，导致产品破损率较高。

所述的黄河泥沙选自黄河引黄济青渠附近的大型泥沙堆积场。通过化学分析得出黄河泥沙的主要成分为硅铝盐和其他各种金属氧化物，硅铝盐在焙烧过程中形成陶粒骨架，而钙、镁、铁、钠、钾等金属的氧化物有很强的助熔作用，具有和助熔剂类似的助熔效果，有利于降低焙烧温度，降低能耗。黄河泥沙经去除大垃圾杂物后，输送至黄河泥沙缓冲仓备用。本发明中黄河淤泥的使用量占原料总重量的40-70％，高于此范围，会造成成球工艺运行不稳定，陶粒生料球强度不高，在回转窑滚动过程中容易破碎；低于此范围，会造成烧成温度范围变窄，在焙烧的过程中料球容易黏连，不利于焙烧温度的控制。