[发明专利]一种基于复合材料的高性能陶粒及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于复合材料的高性能陶粒及其制备方法，所述方法包括以下步骤：S1、将膨润土、煤矸石和改性剂混合均匀并造粒得到生料球坯体，其中，按重量份计，膨润土10‑15份、煤矸石80‑90份、改性剂5‑10份；S2、烘干所述生料球坯体；S3、将经S2的生料球坯体程序升温进行烧结，冷却得到所述高性能陶粒。本发明采用膨润土掺杂高掺量的煤矸石制备得到陶粒，性能优异的同时，有效提高了煤矸石固体废弃物的利用率，节约环保，方法简单，为煤矸石大宗固体废弃物综合利用提供了新的解决思路。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，特别涉及一种基于复合材料的高性能陶粒及其制备方法。

背景技术

每年产出的大量工业固废，占用大量土地，造成土壤、水体、空气污染等生态环境破坏，既是资源浪费也增加企业负担和社会压力。有序引导利用煤矸石、粉煤灰生产新型墙体材料、装饰装修材料等绿色建材是持续提高煤矸石、粉煤灰综合利用水平的有效途径。

陶粒是一种人造轻骨料，属于新型建材，具有轻质，高强，防水、耐蚀，抗冻，抗震，隔热、保温等特点，用途广泛。目前高强陶粒的占比不到10％，其目前高强陶粒在陶粒产出的占比较低，主要品种为页岩高强陶粒、粉煤灰高强陶粒等，但远不能满足现阶段固体废弃物综合利用和建筑市场，特别是装配式建筑市场的需求。关于煤矸石生产陶粒方面的研究较多，但煤矸石高掺量(掺杂质量分数80％以上)仍是未解决的难题，且膨润土掺杂的煤矸石陶粒制备方法鲜少被报道。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于复合材料的高性能陶粒及其制备方法，由膨润土掺杂高掺量的煤矸石制备得到的陶粒具有优异性能。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种基于复合材料的高性能陶粒，由以下重量份原料制成：膨润土10-15份、煤矸石80-90份、改性剂5-10份。膨润土掺杂量过低，煤矸石陶粒粘结性差，强度低；改性剂的作用是增加陶粒生坯的粘结性和强度，全部采用煤矸石生坯能够成球，但窑内烘干和焙烧过程易碎。另外改性剂用量过低也不利于陶粒生坯的粘结。

优选地，所述改性剂选自污泥、页岩、建筑弃土、粉煤灰或淤泥。

一种基于复合材料的高性能陶粒的制备方法，包括以下步骤：

S1、将膨润土、煤矸石和改性剂混合均匀并造粒得到生料球坯体，其中，按重量份计，膨润土10-15份、煤矸石80-90份、改性剂5-10份；

S2、烘干所述生料球坯体；

S3、将经S2的生料球坯体程序升温进行烧结，冷却得到所述高性能陶粒。膨润土掺杂量过低，煤矸石陶粒粘结性差，强度低；改性剂的作用是增加陶粒生坯的粘结性和强度，全部采用煤矸石生坯能够成球，但窑内烘干和焙烧过程易碎。另外改性剂用量过低也不利于陶粒生坯的粘结。

优选地，在步骤S1前，先将膨润土、煤矸石分别粉磨至粒径为50-300μm。

优选地，所述生料球坯体的粒径为5-25mm。

优选地，步骤S2中，烘干后所述生料球坯体的含水率＜2％。

优选地，步骤S2中，所述烘干温度为100-150℃，烘干时间2-4h。

优选地，步骤S3中，所述将经S2的生料球坯体程序升温进行烧结具体为：升温至400-550℃保持10-15min，再升温至550-950℃保持10-15min，最后升温至950-1250℃保持15-20min。

优选地，所述造粒的设备选用圆盘制球机或双辊成球机。

优选地，所述烧结采用回转窑烧结，烧结燃料选用煤、液化气、生物质或天然气。