本發(fā)明涉及建筑材料，尤其涉及一種燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、陶砂作為一種輕質(zhì)且多孔的陶瓷顆粒材料，該材料以其低密度、高耐壓強(qiáng)度及高孔隙率而聞名，主要應(yīng)用于建筑行業(yè)和保溫隔熱及耐火材料領(lǐng)域。在陶砂的生產(chǎn)過程中，主要使用頁巖和粘土這樣的天然資源作為原料。然而，由于這些原料屬于不可再生資源，大量開采和使用可能導(dǎo)致環(huán)境破壞，從而對陶砂的可持續(xù)生產(chǎn)和發(fā)展構(gòu)成重大威脅。因此，尋找替代原料以降低對環(huán)境的影響，對于陶砂產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展至關(guān)重要。

2、風(fēng)積沙由砂巖因荒漠日照強(qiáng)烈、降水稀少、蒸發(fā)量大等造成的崩解瓦碎，在長期風(fēng)力運(yùn)動下，石頭碎塊的棱角被打磨圓潤，并經(jīng)風(fēng)力遠(yuǎn)距離吹揚(yáng)積淀形成。風(fēng)積沙顆粒細(xì)小，粒徑一般在0.075～0.25mm之間，易形成大范圍“沙荒”、“沙害”，嚴(yán)重制約周邊地區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。此外風(fēng)積沙顆粒級配呈現(xiàn)間斷特征，顆粒分布均勻，這種級配特征使其作為細(xì)骨料使用時會增加水泥用量，并導(dǎo)致風(fēng)積沙混凝土流動性與強(qiáng)度降低。

3、工業(yè)廢渣的長期堆存會占用大量土地資源，限制了土地的其他使用，還導(dǎo)致土地質(zhì)量下降，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。其次，廢渣中的有害成分經(jīng)過雨雪淋溶后，可能會滲透到土壤中，導(dǎo)致土壤酸化、堿化及硬化，甚至引發(fā)重金屬污染，同時工業(yè)廢渣也會對水體造成污染。當(dāng)有毒物質(zhì)通過土壤進(jìn)入水體時，會嚴(yán)重影響水質(zhì)，危害水中生物的生存，并可能通過水源進(jìn)入人類生活體系，造成健康風(fēng)險(xiǎn)。

4、因此，亟需消耗大量的風(fēng)積沙和難以利用的工業(yè)廢渣，減少對環(huán)境的污染。因而，將風(fēng)積沙和工業(yè)廢渣資源相結(jié)合轉(zhuǎn)化為陶砂的制備方法。這是實(shí)現(xiàn)風(fēng)積沙和工業(yè)廢渣大宗利用的有效途徑之一，對實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用、環(huán)境保護(hù)和陶砂的可持續(xù)生產(chǎn)和發(fā)展擁有重要意義。但目前并沒有將風(fēng)積沙和工業(yè)廢渣相結(jié)合制備陶砂的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提供一種燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂及其制備方法，其主要目的是采用風(fēng)積沙粉、鋁質(zhì)廢渣、鋼渣粉、水等，開發(fā)出一種風(fēng)積沙燒結(jié)陶砂，消納工業(yè)廢棄物的同時，實(shí)現(xiàn)風(fēng)積沙的資源化、高值化及多元化利用問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂，包括如下重量份組分：風(fēng)積沙粉50～80份、鋁質(zhì)廢渣10～40份、鋼渣粉10～20份、水25～30份。

3、優(yōu)選的，所述風(fēng)積沙粉的粒徑≤0.075mm。

4、優(yōu)選的，所述鋁質(zhì)廢渣包括煤矸石粉、粉煤灰中的至少一種。

5、優(yōu)選的，所述鋼渣粉包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)組分：sio2?14％-18％、al2o37％-9％、fe2o316％-20％、cao?36％-40％、mgo?8％-10％、na2o?1％-2％、k2o1％-2％、mno?3％-5％、tio21％-2％、不可避免雜質(zhì)含量＜0.1％。

6、優(yōu)選的，所述鋁質(zhì)廢渣的粒徑≤0.075mm；

7、和/或，所述鋼渣粉的粒徑≤0.075mm。

8、第二方面，本發(fā)明還提供了一種所述的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂的制備方法，包括以下步驟：

9、將鋁質(zhì)廢渣、鋼渣粉、風(fēng)積沙粉混合，得到混合料；

10、將混合料加入至造粒機(jī)，并加入水，進(jìn)行造粒，得到陶砂生料球；

11、將陶砂生料球置于室內(nèi)環(huán)境中自然養(yǎng)護(hù)；

12、將自然養(yǎng)護(hù)后的陶砂生料球進(jìn)行燒結(jié)，即得燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂。

13、優(yōu)選的，將自然養(yǎng)護(hù)后的陶砂生料球進(jìn)行燒結(jié)具體包括：

14、將陶砂生料球加入至高溫爐中于300～500℃下預(yù)熱10～60min后，以5～20℃/min升溫速率升溫至1050～1200℃的燒結(jié)溫度，燒結(jié)1～60min。

15、優(yōu)選的，將陶砂生料球置于室內(nèi)環(huán)境中自然養(yǎng)護(hù)具體包括：

16、將陶砂生料球置于室內(nèi)環(huán)境中，于溫度為20±3℃、相對濕度60±5％rh下養(yǎng)護(hù)1～3d。

17、優(yōu)選的，將混合料加入至造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，并分多次加入水，進(jìn)行攪拌造粒，得到陶砂生料球；造粒過程中造粒機(jī)旋轉(zhuǎn)速度為60～120r/min、旋轉(zhuǎn)角度為30～60°、旋轉(zhuǎn)時間為5～25min；所述陶砂生料球的粒徑為1.18～4.75mm。

18、優(yōu)選的，將鋁質(zhì)廢渣、鋼渣粉、風(fēng)積沙粉混合后置于分散機(jī)中，分散3～5min，得到混合料。

19、本發(fā)明的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

20、本發(fā)明的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂，利用鋁質(zhì)廢渣作為鋁質(zhì)材料，鋼渣粉作為助融組分制備燒結(jié)陶砂，將污染環(huán)境的工業(yè)廢渣變廢為寶；本發(fā)明利用風(fēng)積沙粉作為硅質(zhì)材料，大摻量風(fēng)積沙粉制備風(fēng)積沙燒結(jié)陶砂，對礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展和風(fēng)積沙的資源化利用起到積極作用；本發(fā)明通過各原料的配合制備的一種風(fēng)積沙燒結(jié)陶砂，堆積密度小于1200kg/m3，筒壓強(qiáng)度可達(dá)22mpa以上，1h吸水率小于10％，屬于高強(qiáng)輕集料，通過合理的控制配方比例，使得產(chǎn)品性能優(yōu)良。

技術(shù)特征：

1.一種燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂，其特征在于，包括如下重量份組分：風(fēng)積沙粉50～80份、鋁質(zhì)廢渣10～40份、鋼渣粉10～20份、水25～30份。

2.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂，其特征在于，所述風(fēng)積沙粉的粒徑≤0.075mm。

3.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂，其特征在于，所述鋁質(zhì)廢渣包括煤矸石粉、粉煤灰中的至少一種。

4.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂，其特征在于，所述鋼渣粉包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)組分：sio2?14％-18％、al2o3?7％-9％、fe2o3?16％-20％、cao36％-40％、mgo?8％-10％、na2o1％-2％、k2o?1％-2％、mno?3％-5％、tio21％-2％、不可避免雜質(zhì)含量＜0.1％。

5.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂，其特征在于，所述鋁質(zhì)廢渣的粒徑≤0.075mm；

6.一種如權(quán)利要求1～5任一所述的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.如權(quán)利要求6所述的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂的制備方法，其特征在于，將自然養(yǎng)護(hù)后的陶砂生料球進(jìn)行燒結(jié)具體包括：

8.如權(quán)利要求6所述的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂的制備方法，其特征在于，將陶砂生料球置于室內(nèi)環(huán)境中自然養(yǎng)護(hù)具體包括：

9.如權(quán)利要求6所述的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂的制備方法，其特征在于，將混合料加入至造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，并分多次加入水，進(jìn)行攪拌造粒，得到陶砂生料球；造粒過程中造粒機(jī)旋轉(zhuǎn)速度為60～120r/min、旋轉(zhuǎn)角度為30～60°、旋轉(zhuǎn)時間為5～25min；所述陶砂生料球的粒徑為1.18～4.75mm。

10.如權(quán)利要求6所述的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂的制備方法，其特征在于，將鋁質(zhì)廢渣、鋼渣粉、風(fēng)積沙粉混合后置于分散機(jī)中，分散3～5min，得到混合料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂及其制備方法。本發(fā)明的燒結(jié)風(fēng)積沙陶砂，利用鋁質(zhì)廢渣作為鋁質(zhì)材料，鋼渣粉作為助融組分制備燒結(jié)陶砂，將污染環(huán)境的工業(yè)廢渣變廢為寶；本發(fā)明利用風(fēng)積沙粉作為硅質(zhì)材料，大摻量風(fēng)積沙粉制備風(fēng)積沙燒結(jié)陶砂，對礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展和風(fēng)積沙的資源化利用起到積極作用；本發(fā)明通過各原料的配合制備的一種風(fēng)積沙燒結(jié)陶砂，堆積密度小于1200kg/m3，筒壓強(qiáng)度可達(dá)22MPa以上，1h吸水率小于10％，屬于高強(qiáng)輕集料，通過合理的控制配方比例，使得產(chǎn)品性能優(yōu)良。

技術(shù)研發(fā)人員：孫道勝,劉統(tǒng)偉,管艷梅,王月明,劉開偉,王愛國,馬瑞,張高展,楊軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽建筑大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21