[发明专利]一种高强免烧陶粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高强免烧陶粒及其制备方法和应用，其制备方法包括，将分别研磨和干燥后的高炉矿渣粉和钢渣粉，与粉煤灰、硅酸盐水泥和活化剂混合均匀制得混合料，喷施纤维素活性水溶液造粒得到陶粒生胚，养护后即得高强免烧陶粒；制备得到的高强免烧陶粒在绝干状态下的表观密度和筒压强度分别为900‑1100kg/m³和7‑10MPa。本发明所提供的制备方法所采用的原料绝大部分为工业固体废弃物，能够使得资源实现有效的再利用，减少污染保护生态环境；无需烧结，工艺过程简单可控，原料价格低廉，能耗低；制得的陶粒绿色环保，表观密度小，筒压强度高，综合性能优异，能广泛应用于建筑材料和保温材料中，实际应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及固体废弃物的回收再利用技术领域，具体涉及一种高强免烧陶粒及其制备方法和应用。

背景技术

高炉矿渣、钢渣和粉煤灰是常见的工业固体废弃物，随着工业的飞速发展，工业固体废弃物的堆存量越来越大，带来沉重的环境负荷。以填埋的方式处置工业固体废弃物，同样会存在较大的环境风险；而利用工业固体废弃物制备建筑材料是其无害化及资源化的有效途径。陶粒是其中经济价值较好的建筑材料之一。

最初研究制备陶粒的原料主要是天然原料，通过制备工艺的不断发展，如今制备陶粒的主要原料为工业固废。陶粒品种分为烧结陶粒、烧胀陶粒和免烧陶粒三大类型。其中，烧结陶粒和烧胀陶粒制备都经过高温过程，需要消耗大量的能源，而免烧陶粒的制备工艺则避开了高温过程，在较低的温度下即可成形。

通过实地及文献调研可知，目前，制备免烧陶粒的原料主要为污染土、焚烧飞灰、污泥和粉煤灰等。其中，污染土、焚烧飞灰和污泥等原料中的重金属和多环芳烃等污染物含量较高，通过免烧结制备工艺制得的陶粒产品在使用过程中会存在浸出的风险，不利于环境安全；而使用粉煤灰、钢渣及矿渣等制备的免烧陶粒，其环境安全性较好。同时通过多种固废耦合，发挥各固废的潜在活性特征，制备的免烧陶粒具有强度性能好、经济价值较高的优势。

基于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种高强免烧陶粒及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强免烧陶粒的制备方法，包括，将分别研磨和干燥后的高炉矿渣粉和钢渣粉，与粉煤灰、硅酸盐水泥和活化剂混合均匀制得混合料，喷施纤维素活性水溶液造粒得到陶粒生胚，养护后即得高强免烧陶粒。

在上述技术方案中，按重量比计，所述高炉矿渣粉、钢渣粉、粉煤灰和硅酸盐水泥的加入量分别为30-40份、15-25份、30-40份和10-20份，所述活化剂的加入量为所述高炉矿渣粉、钢渣粉、粉煤灰和硅酸盐水泥的加入量之和的1-5wt％。

具体地，在上述技术方案中，所述高炉矿渣粉的比表面积和含水率分别为400-500m²/kg和0-0.5％，且所述高炉矿渣粉的非晶体含量为95-100wt％。

具体地，在上述技术方案中，所述钢渣粉的比表面积和含水率分别为400-500m²/kg和0-0.5％。

具体地，在上述技术方案中，所述粉煤灰的比表面积为500-600m²/kg，且所述粉煤灰中CaO含量为20-30wt％。

具体地，在上述技术方案中，所述硅酸盐水泥中的混合材掺量为2-5wt％。

具体地，在上述技术方案中，所述活化剂为三乙醇胺和/或三异丙醇胺。

进一步地，在上述技术方案中，所述混合为干法球磨，所述干法球磨的时间为10-20min。

再进一步地，在上述技术方案中，所述纤维素活性水溶液为将水溶性纤维素醚溶于磁化水中制得，所述纤维素活性水溶液的浓度为10-20wt％。