CN102329125B - 水热法改性粉煤灰制备高强膨胀陶粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明涉及陶粒的制备方法,特别涉及一种水热法改性粉煤灰制备高强膨胀陶粒的方法,属于建筑材料技术领域。
背景技术
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CN1454870A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℃以上,有的甚至要达到1350℃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℃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。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种水热法改性粉煤灰制备高强膨胀陶粒的方法,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。
本发明的技术解决方案为: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℃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。
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℃水浴加热,水浴时间1~3h。
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O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,本发明具有以下优势:
1、本发明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、本发明中膨胀陶粒的烧成温度在1000℃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。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明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:SiO2—47.04%、Al2O3—33.57 %、Fe2O3—7.1%、 CaO—5.91%、 MgO—2.13%、Na2O—1.27%、K2O—0.55%;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℃水浴加热1h,并于100℃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24h;最后,生料球放入烧结窑中,于1050℃焙烧 10min。制备陶粒的膨胀率为3.01%,强度为28MPa,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℃水浴加热2h,并于100℃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24h;最后,生料球放入烧结窑中,于1000℃焙烧 12min。制备陶粒的膨胀率为3.36%,强度为26MPa,吸水率为0.2%,堆积密度为392kg/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℃水浴加热3h,并于100℃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24h;最后,生料球放入烧结窑中,于950℃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407kg/m3。
Claims (1)
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;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℃水浴加热,水浴时间1~3h;
(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。
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