CN116730738A - 一种以赤泥为原料的免烧陶粒的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种以赤泥为原料的免烧陶粒的制作工艺，属于免烧陶粒制作工艺技术领域，其解决了现有赤泥对环境造成严重污染的技术问题。包括以下步骤：S1：将赤泥除杂、研磨、烘干后过100目筛，并加入矿渣和硅灰，按比例混合使其形成赤泥‑矿渣‑硅灰三相原材料混合物；S2：向三相原材料混合物中加入水泥、CaO粘合剂干料混合搅拌均匀；S3：倒入适量的Na2SiO3溶液，并将其成型为有塑性的胶状粘性泥团；S4：取出部分胶状泥团投入压饼槽，压制成饼状物；S5：使用刀具将饼状物均匀切割为胶状物长条；S6：制成直径均匀的近球状陶粒初坯；S7：将陶粒初坯放入造粒机中滚圆，形成标准球状陶粒；S8：在室温条件下，每天定时给球状陶粒均匀喷水进行自然养护。
Description
技术领域
本申请属于免烧陶粒制作工艺技术领域，更具体地说，是涉及一种以赤泥为原料的免烧陶粒的制作工艺。
背景技术
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，据统计，每生产1 t氧化铝大约产出1～2 t的赤泥。拜耳法赤泥是赤泥的主要来源，其碱含量高，水硬性矿物及硅铝酸盐矿物含量少，自硬性较差，相比烧结法赤泥和混合法赤泥，利用难度更大，利用率更低。目前，常对其采用筑坝堆存的处置方式，既占用了大量土地，存在溃坝隐患，又对自然环境造成了严重的污染。因此，对拜耳法赤泥进行活化处理和资源化再利用，使其变废为宝，成为亟待解决的技术难题。
发明内容
为解决现有赤泥对环境造成严重污染的技术问题，提供一种以赤泥为原料的免烧陶粒的会做工艺，通过将赤泥与矿渣、硅灰等物质混合，制成免烧陶粒，实现对赤泥的处理。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种以赤泥为原料的免烧陶粒的制作工艺，包括以下步骤：
S1：将赤泥除杂、研磨、烘干后过100目筛，并加入矿渣和硅灰，按比例混合使其形成赤泥-矿渣-硅灰三相原材料混合物；
S2：向三相原材料混合物中加入水泥、CaO粘合剂干料混合搅拌均匀；
S3：倒入适量的Na2SiO3溶液，并将其成型为有塑性的胶状粘性泥团；
S4：取出部分胶状泥团投入压饼槽，压制成厚度为3-6mm的饼状物；
S5：使用刀具将饼状物均匀切割为胶状物长条；
S6：将胶状物长条放入成球槽中，制成直径均匀的近球状陶粒初坯；
S7：将陶粒初坯放入造粒机中滚圆，形成标准球状陶粒；
S8：在室温条件下，每天定时给球状陶粒均匀喷水进行自然养护。
优选地，所述赤泥、矿渣和硅灰的质量配比分别为：赤泥45%-55%、35%-45%、5%-15%；
进一步的，赤泥、矿渣和硅灰的质量比为5:4:1。
优选地，所述水泥的添加量为5%-10%，所述CaO的添加量为5%；
进一步的，水泥的添加量为10%。
优选地，所述Na2SiO3溶液的添加量为2%。
优选地，S8中的养护天数为28天。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1．本发明以赤泥作为主原料，其利用率可达50%以上，是实现资源化利用的新途径，通过实验分析表明，最佳原料配比与养护工艺参数为赤泥-矿渣-硅灰质量比为5:4:1，水泥添加量为10%，CaO添加量为5%，Na2SiO3添加量为2%，养护周期为28d。
2．在最优条件下制备的赤泥基免烧陶粒单粒抗压强度达到3.61 MPa，吸水度为16.03%，堆积密度为864.40 kg·m-3，制成的免烧陶粒达到了GBT17431.1《轻集料及其试验方法》中普通轻质骨料的性能指标，可以直接进行生产应用。
3．赤泥基免烧陶粒的强度主要来源物质为钙矾石和C-H-S凝胶等水化产物，在碱激发剂Na2SiO3和CaO的作用下，物料间不断发生水化硬化作用，随着水化时间的延长，生成的凝胶类、稳定矿物质类数量更多，相互搭接填充，使内部结构更为致密，宏观表现为陶粒的力学性能更加优良。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明赤泥和矿渣的主要成分图；
图2为赤泥-矿渣质量比与陶粒强度、堆积密度的关系图；
图3为Na2SiO3添加量与陶粒抗压强度、堆积密度的关系图；
图4为Na2SiO3添加量与陶粒吸水度的关系图；
图5为不同养护天数陶粒的SEM图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明提供一种以赤泥为原料的免烧陶粒的制作工艺，包括以下步骤：
S1：将赤泥除杂、研磨、烘干后过100目筛，并加入矿渣和硅灰，按比例混合使其形成赤泥-矿渣-硅灰三相原材料混合物；
如图1所示，在本实施例中，矿渣取自钢铁厂，在制作免烧陶粒的同时，还可以帮助钢铁厂处理矿渣，具体的，本实施例选用的矿渣密度为3.10 g·cm-2，比表面积429.00 m2·kg-1，硅灰的主要成分为SiO2，比表面积为20 m2·g-1，细度为1500-2000目，赤泥的主要成分组成为Fe2O3、SiO2、Al2O3等，，赤泥的烘干温度为100-110℃。
S2：向三相原材料混合物中加入水泥、CaO粘合剂干料混合搅拌均匀；
在本实施例中，加入水泥是为了提高免烧陶粒的成型强度，加入CaO是为了与Na2SiO3溶液共同作用，其目的也是为了免烧陶粒更好的成型，具体的，水泥优选52.5R波兰特水泥，CaO为分析纯试剂，可以提供碱性环境。
S3：倒入适量的Na2SiO3溶液，并将其成型为有塑性的胶状粘性泥团；
在本实施例中，Na2SiO3溶液也为分析纯试剂，起前期活化作用，具体分为两方面，一方面作为粘结剂，加速了前期的造粒进程，提高了免烧陶粒的前期强度，另一方面，与CaO同为碱性激发剂，通过制造碱性环境来激发赤泥、矿渣和硅灰潜在的胶凝活性。
S4：取出部分胶状泥团投入压饼槽，压制成厚度为3-6mm的饼状物；
S5：使用刀具将饼状物均匀切割为胶状物长条；
S6：将胶状物长条放入成球槽中，制成直径均匀的近球状陶粒初坯；
S7：将陶粒初坯放入造粒机中滚圆，形成标准球状陶粒；
在本实施例中，为了适配免烧陶粒成型装置，设置了S4-S7步骤，其目的是通过免烧陶粒成型装置，制成标准球状陶粒，以方便后续对球状陶粒的养护成型，需要说明的是，还可以采用其他方式成型，只要能制成标准球状陶粒即可。
S8：在室温条件下，每天定时给球状陶粒均匀喷水进行自然养护。
在本实施例中，喷水自然养护的目的是为了使免烧陶粒在使用前充分凝固，增强其抗渗性和抗压性，从而提高其在工程建设时的使用寿命和安全性能。此外，喷水自然养护还有利于改善材料的物理性质，增强其耐久性和稳定性，提高其整体性能和效果。
更进一步地，在本实施例中，所述赤泥、矿渣和硅灰的质量配比分别为：赤泥45%-55%、35%-45%、5%-15%；
进一步的，赤泥、矿渣和硅灰的质量比为5:4:1。
在本实施例中，硅灰主要成分为SiO2，性质比较单一，在研究过程中固定其添加量为三相原料总量的10%，从图2可以看出，在赤泥-矿渣比为5:4时，免烧陶粒强度（文中均指单粒抗压强度）最高，为3.61 MPa，而后随着比例提高，陶粒强度持续下降，最终下降到2.42Mpa，所以设定赤泥、矿渣和硅灰的质量比为5:4:1，以使陶粒达到较好的物理强度。
更进一步地，在本实施例中，所述水泥的添加量为5%-10%，所述CaO的添加量为5%；
进一步的，水泥的添加量为10%。
需要说明的是，水泥添加量的质量分数为10%，CaO添加量的质量分数为5%。
更进一步地，在本实施例中，所述Na2SiO3溶液的添加量为2%。
在本实施例中，需要说明的是，Na2SiO3溶液的添加量为2%为水溶液浓度，图3和图4为相同条件下，Na2SiO3的添加量对免烧陶粒物理性能的影响，通过对图中数据进行分析，决定将Na2SiO3溶液的水溶液浓定为2%。
更进一步地，在本实施例中，S8中的养护天数为28天。
如图5所示，在本实施例中，在养护天数到达28天时，陶粒内部物相紧密结合，针、刺状钙矾石逐渐成长发育为结晶状态良好的棒状，具有增韧效应；表面分布有大面积团簇状C-H-S凝胶，将废渣颗粒、水化物等连接聚合为一个整体，提升了整体密实程度。大量微小絮体颗粒散布于结构之间，该结构为斜方钙沸石和钙铁石等。这些矿物相性质稳定，优化了孔结构，增加了体系的密实度。此时水化作用产生的C-H-S凝胶和各矿物水合良好，水化产物之间相互搭接填充，获得了更致密的网络体结构。在宏观层面上，与物理性能测试结果吻合，表现为免烧陶粒强度高、吸水率低，达到最佳性能状态。所以选用养护天数为28天，以使养护后的陶粒具有良好的物理性能。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种以赤泥为原料的免烧陶粒的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将赤泥除杂、研磨、烘干后过100目筛，并加入矿渣和硅灰，按比例混合使其形成赤泥-矿渣-硅灰三相原材料混合物；
S2：向三相原材料混合物中加入水泥、CaO粘合剂干料混合搅拌均匀；
S3：倒入适量的Na2SiO3溶液，并将其成型为有塑性的胶状粘性泥团；
S4：取出部分胶状泥团投入压饼槽，压制成厚度为3-6mm的饼状物；
S5：使用刀具将饼状物均匀切割为胶状物长条；
S6：将胶状物长条放入成球槽中，制成直径均匀的近球状陶粒初坯；
S7：将陶粒初坯放入造粒机中滚圆，形成标准球状陶粒；
S8：在室温条件下，每天定时给球状陶粒均匀喷水进行自然养护。
2.根据权利要求1所述的以赤泥为原料的免烧陶粒的制作工艺，其特征在于，所述赤泥、矿渣和硅灰的质量配比分别为：赤泥45%-55%、35%-45%、5%-15%；
进一步的，赤泥、矿渣和硅灰的质量比为5:4:1。
3.根据权利要求1所述的以赤泥为原料的免烧陶粒的制作工艺，其特征在于，所述水泥的添加量为5%-10%，所述CaO的添加量为5%；
进一步的，水泥的添加量为10%。
4.根据权利要求1所述的以赤泥为原料的免烧陶粒的制作工艺，其特征在于，所述Na2SiO3溶液的添加量为2%。
5.根据权利要求1所述的以赤泥为原料的免烧陶粒的制作工艺，其特征在于，S8中的养护天数为28天。
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- 2023-06-08 CN CN202310674511.0A patent/CN116730738A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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