一種赤泥陶粒的微波燒結方法技術

本發明專利技術公開了一種赤泥陶粒的微波燒結方法，所述赤泥陶粒的原料組成按質量百分比計為：赤泥40%~60%，花崗巖石粉20%~40%，廢棄陶瓷磚粉0%~20%，改性木質素磺酸鹽0%~0.25%。制出的高性能陶粒，堆積密度為500~900kg/m

Microwave sintering method for red mud ceramsite

The invention discloses a microwave sintering method red mud ceramsite, the red mud ceramsite raw materials by weight percentage: 40%~60% of red mud, granite powder 20%~40%, ceramic waste brick powder 0%~20%, modified lignosulfonate 0%~0.25%. The resulting high-performance ceramsite has a bulk density of 500~900kg/m

【技術實現步驟摘要】
一種赤泥陶粒的微波燒結方法
本專利技術屬于材料領域，具體涉及一種以赤泥為主料，微波燒結法燒結高性能球形陶粒的方法。
技術介紹
近年來，隨著大跨度、高層建筑的快速發展，高性能輕集料混凝土的研究越發引起關注與重視，同時給輕集料帶來了前所未有的市場前景。正是由于輕集料多孔、質輕的獨特結構，賦予了輕集料混凝土輕質高強、保溫隔熱等一系列優良特性。而陶粒因其自身的許多優異性能，使其在材料領域具有其它材料不可替代的作用，尤其在輕集料中脫穎而出，被大量應用于輕集料混凝土中。目前，我國生產陶粒主要是采用日益緊缺的黏土和粉煤灰為原料，且采用的是傳統的高耗能、高污染的燃料型回轉窯燒制，不符合可持續發展戰略。陶粒的生產原料和生產設備受到限制，成為高性能陶粒生產的瓶頸。赤泥是制鋁工業提取氧化鋁時排出的污染性廢渣，一般平均每生產1噸氧化鋁，附帶產生1.0～2.0噸赤泥（黃瑛,李衛東,劉艷改.工業廢渣赤泥的特性及回收利用現狀[J].硅酸鹽通報,2007,26(1):21-24.）。雖然國內外對赤泥的回收利用的研究已有不少，但也只是杯水車薪的效果，大量的赤泥主要還是依靠土地堆放以及填海處理。赤泥堆存不僅耗費一定的處置費用，而且易造成環境污染。而用其取代黏土、粉煤灰等生產高性能陶粒，能夠有效消減赤泥、實現資源化利用，同時還具有巨大的市場潛力。2010年貴州省建筑材料科學研究設計院劉恒波等以赤泥為原料，專利技術了“一種利用赤泥生產高性能陶粒的方法（ZL201010236268.7）”，2012年河南省基本建設科學研究院關喜才等以赤泥為原料，專利技術了“赤泥陶粒及其制備方法（ZL201210036314.8）”，但都是采用傳統的燃料型回轉窯且陶粒的筒壓強度較低，并且燒制的陶粒重金屬含量超標，放射性指標也不符合要求，導致在建筑上的應用受到限制。傳統的回轉窯等加熱方法是依靠發熱體將熱能通過對流、傳導或輻射方式傳遞至被加熱物而使其達到某一溫度，熱量從外向內傳輸，燒結時間長，很難得到細晶，且在加熱過程中由于受熱不均勻容易在陶粒內部產生微裂縫，從而影響陶粒的強度，屬于高耗能的外部加熱。微波加熱不同于傳統的加熱方式，是從物料內部各部分同時加熱，屬于一種內加熱，在陶瓷工業已得到廣泛應用，但在陶粒生產上才剛剛起步。2013年天津城建大學劉漢橋等以醫療垃圾焚燒灰飛為集料采用微波燒結技術，專利技術了“一種醫療垃圾焚燒灰飛微波燒制陶粒的方法（ZL201310642646.5）”，2015年武漢理工大學蹇守衛等以湖泊底泥和城市污泥采用微波燒結專利技術了“利用湖泊底泥和城市污泥微波燒結制備輕質陶粒的方法（ZL201510406696.2）”，加快了微波技術燒結陶粒的步伐。但目前利用微波法燒結赤泥陶粒未見相關的報道，且微波燒結法對于赤泥中的重金屬固化效果顯著，使其的浸出量低于國家標準，符合節能環保政策。利用微波燒結赤泥制備得到綠色、環保、節能的高性能陶粒，可廣泛應用于輕骨料混凝土、自密實保溫混凝土等現澆和預制的構件中。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種微波燒結高性能赤泥陶粒的方法，該方法燒結能耗比傳統方法低20%~25%，燒結速度快，受熱均勻，同時燒結出的陶粒具有高強、輕質、保溫隔熱、防水、耐火、抗震、抗凍和抗堿集料反應等優良性能，其級配優異，并且燒制的陶粒重金屬含量低于國家標準，放射性指標也符合要求，可廣泛應用于輕骨料混凝土、自密實保溫混凝土等現澆和預制的構件中。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種赤泥陶粒的微波燒結方法包括材料組份和制備工藝兩個方面：高性能陶粒原材料組成即各組分用量按質量百分比計為：赤泥40%~60%，花崗巖石粉20%~40%，廢棄陶瓷磚粉0%~20%，改性木質素磺酸鹽0%~0.25%。所述改性木質素磺酸鹽原料組成按質量百分比計為：木質素磺酸鈉50%，木質素磺酸鈣20%，木質素磺酸鎂10%，三聚氰胺19.85%，磷酸三丁酯消泡劑0.15%。其制備方法包括以下步驟：1）用標準方孔篩篩分干燥的花崗巖石粉得到粒徑小于0.08mm的粉末；2）用球磨機磨細廢棄陶瓷磚得到粒徑0.08~0.12mm的粉末；3）將改性木質素磺酸鹽和廢棄陶瓷磚粉在干混攪拌機中攪拌2min~3min，使其攪拌均勻；4）將1）、3）所得料加入至混料倉內與赤泥攪拌10~15min，使其攪拌均勻并且含水量控制在6~12%；5）將4）得到的混合料用擠壓成球機擠壓成粒徑為10~15mm的生料球；6）將生料球放入頻率為2.45GHZ的微波爐內，以12℃/min～16℃/min的升溫速度進行連續升溫至300℃~400℃，烘干15min~20min；再以20℃/min～30℃/min的升溫速度進行連續升溫至1050℃~1150℃，焙燒5min~20min；而后立即降溫到750℃，最后放涼，得到顆粒級配的球形高性能陶粒。上述方案所述的原料為鋁廠排放的赤泥、石材加工廠的花崗巖石粉以及陶瓷磚廠的廢棄陶瓷磚，將采集到樣品進行分離、烘干、破碎和均勻化處理，化學成分如表1所示。表1原料的化學成分分析/wt%本專利技術以赤泥為主料，利用赤泥中高含量的方解石在微波加熱電磁場作用下分解出的大量CO2氣體，完成制備陶粒的氣體組分要求。同時SiO2與Al2O3發生一系列化學反應生成粘度足夠大、處于熔融狀的Al2(SiO3)3，使產生的CO2氣體不易溢出。但赤泥中SiO2與Al2O3的含量較少，僅以赤泥制備陶粒難以達到原料配比要求，而摻入花崗巖石粉和廢棄陶瓷磚粉可有效調整赤泥的化學組成，改善成球環境及陶粒的性能。為改善混合料的塑性，減少含水量以縮短烘干時間，本專利技術中摻入適量的粉狀減水劑，并采用干拌法使微量材料先在干粉料中進行充分的擴散，然后再與含水赤泥進行混合攪拌。由于赤泥顆粒表面還帶有大量負電荷的羥基官能團(Zhangetal，2008)，從而使混合料具有較強的微波感應能力。通過上述方案制出的高性能陶粒，堆積密度為500~900kg/m3，表觀密度為800~1500kg/m3，吸水率為5%~10%，筒壓強度3.5MPa~8.5MPa。上述燒結陶粒技術具有良好的社會效益和經濟效益。首先，采用的原料為鋁廠排出的污染性廢渣、陶瓷磚廠的廢棄陶瓷磨細粉料以及石材加工廠的花崗巖石粉，廢棄物利用率達到95%以上，具有良好的社會效益。其次，采用微波燒結方法，燒結效率高，且可節省燒結能耗25%左右，具有較好的經濟效益。具體實施方式為使本專利技術所述內容更加便于理解，下面結合具體實施方式對本專利技術所述的技術方案做進一步的說明，但本專利技術不僅限于此。實施例11)用標準方孔篩篩分干燥的花崗巖石粉得到粒徑小于0.08mm的粉末；2)用球磨機磨細廢棄陶瓷磚得到粒徑0.08~0.12mm的粉末；3)將0.1重量份的改性木質素磺酸鹽和10重量份的廢棄陶瓷磚粉在干混攪拌機中攪拌2min，使其攪拌均勻；4)將54.9重量份的赤泥、35重量份的花崗巖石粉與3）所得料加入至混料倉內攪拌10~15min，使其攪拌均勻并且含水量控制在6%；5)將4）得到的混合料用擠壓成球機擠壓成粒徑為10~15mm的生料球；6)將生料球放入頻率為2.45GHZ的微波爐內，以12℃/min的升溫速度進行連續升溫至300℃，烘干15min；再以20℃/min的升溫速度進行連續升溫至1050本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種赤泥陶粒，其特征在于：所述赤泥陶粒的原料組成按質量百分比計為：赤泥40%~60%，花崗巖石粉20%~40%，廢棄陶瓷磚粉0%~20%，改性木質素磺酸鹽0%~0.25%；所述改性木質素磺酸鹽原料組成按質量百分比計為：木質素磺酸鈉50%，木質素磺酸鈣20%，木質素磺酸鎂10%，三聚氰胺19.85%，磷酸三丁酯消泡劑0.15%。

【技術特征摘要】
1.一種赤泥陶粒，其特征在于：所述赤泥陶粒的原料組成按質量百分比計為：赤泥40%~60%，花崗巖石粉20%~40%，廢棄陶瓷磚粉0%~20%，改性木質素磺酸鹽0%~0.25%；所述改性木質素磺酸鹽原料組成按質量百分比計為：木質素磺酸鈉50%，木質素磺酸鈣20%，木質素磺酸鎂10%，三聚氰胺19.85%，磷酸三丁酯消泡劑0.15%。2.一種如權利要求1所述的赤泥陶粒的微波燒結方法，其特征在于：制備方法包括以下步驟：1）用標準方孔篩篩分干燥的花崗巖石粉得到粒徑小于0.08mm的粉末；2）用球磨機磨細廢棄陶瓷磚得到粒徑0.08~0.12mm的粉末；3）將改性木質素磺酸鹽和廢棄陶瓷磚粉在干混攪拌機中攪拌2min~3min，使其攪拌均勻；4）將1）、3）所得料加入至混料倉內與...

【專利技術屬性】
技術研發人員：代學靈，
申請(專利權)人：福建江夏學院，
類型：發明
國別省市：福建,35