本發(fā)明屬于莫來(lái)石骨料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著建材業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)每年都會(huì)有5000萬(wàn)噸廢棄玻璃被掩埋處理，擴(kuò)展到世界范圍這個(gè)數(shù)字更為驚人，然而玻璃的自然降解大約需要4000年，這對(duì)自然環(huán)境和人類活動(dòng)造成了不可估計(jì)的危害。另外，隨著煉鐵技術(shù)的發(fā)展和對(duì)焦炭要求的提高以及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，國(guó)內(nèi)大型焦化廠采用的熄焦技術(shù)每天將產(chǎn)生大量的干熄焦粉塵，如果肆意排放必然導(dǎo)致空氣污染，不符合環(huán)保要求。因此，合理利用廢棄玻璃粉和干熄焦粉塵，將其轉(zhuǎn)化成其它性能優(yōu)越的產(chǎn)品已經(jīng)引起本領(lǐng)域技術(shù)人員的關(guān)注。
“一種廢棄玻璃作為混凝土粗骨料摻入混凝土的制備方法”（cn105110670a）的專利技術(shù)，公開(kāi)了一種以5~20mm廢棄玻璃作為粗骨料摻入混凝土中代替5~15wt%天然粗骨料的技術(shù)，該方法雖技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低和一定程度上回收利用了廢棄玻璃，但其主要缺陷是：（1）應(yīng)用范圍受到較大的局限，無(wú)法同時(shí)滿足常溫和高溫的工況；（2）單純使用廢棄玻璃作為骨料其理化性能較差。
“一種陶瓷防滑骨料的制備方法”（cn102910896a），該方法公開(kāi)了以50~60wt%高嶺土、20~30wt%長(zhǎng)石粉、10~15wt%玻璃粉和1.5~8wt%色基為原料，加入20~40wt%的水作為結(jié)合劑，濕磨，陳腐，脫水烘干，碾細(xì)造粒后煅燒。所制得的骨料理化性能穩(wěn)定，并且可以靈活調(diào)整骨料顆粒大小，但其主要缺陷是：（1）低融相加入量過(guò)多，導(dǎo)致骨料不適用惡劣的工況；（2）玻璃粉加入量少，無(wú)法對(duì)大量廢棄物實(shí)現(xiàn)有效利用；（3）生產(chǎn)周期長(zhǎng)。
“一種以碎玻璃為主要原料的建材用品的制造方法”（cn1358583a），該方法公開(kāi)了以自制助劑、玻璃粉、粉煤灰和水玻璃制造人造輕骨料的技術(shù)。該技術(shù)將城市垃圾、工業(yè)廢渣和水處理廠污泥等資源化，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)各種建材產(chǎn)品，具有較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，但其主要缺陷是：（1）骨料整體粒徑偏大，無(wú)法達(dá)到緊密堆積；（2）莫來(lái)石相生成較少，骨料理化性能較差；（3）低融相加入量過(guò)多，高溫性能不理想。
“一種以高鋁粉煤灰為單一鋁源制備高鋁質(zhì)耐火磚用莫來(lái)石骨料的方法”（cn104557094a）該方法公開(kāi)了以準(zhǔn)格爾高鋁粉煤灰為唯一原料，不添加額外的鋁源，經(jīng)預(yù)處理、球磨、成型和燒結(jié)，得到高鋁質(zhì)耐火磚用莫來(lái)石骨料。使用該方法制備的莫來(lái)石骨料吸水率低、顯氣孔率低和理化性能良好，但其主要缺陷是：（1）對(duì)原料的鋁含量要求極高，變相提高了生產(chǎn)成本；（2）燒結(jié)溫度高，導(dǎo)致莫來(lái)石骨料密度高，不適用于制造輕質(zhì)隔熱材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種成本低、工藝簡(jiǎn)單、煅燒溫度較低和粒徑可控的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料的制備方法；所制得輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料導(dǎo)熱系數(shù)較低、體積密度低、顯氣孔率低而閉氣孔率高、燒后體積變化小、耐壓強(qiáng)度高、耐化學(xué)侵蝕性良好和抗熱震性能優(yōu)異。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：以30~45wt%的玻璃粉、20~30wt%的硅線石族礦物、15~25wt%的高嶺土和15~25wt%的α-氧化鋁微粉為原料，外加所述原料20~120wt%的干熄焦粉，干混6~8h，得到干混料；將所述干混料置入圓盤(pán)造粒機(jī)中，滾動(dòng)造粒時(shí)噴入所述原料10~25wt%的結(jié)合劑，制得骨料生坯，自然干燥；然后在110~180℃條件下烘烤12~24h，再于1000~1300℃的條件下保溫2~5h，即得輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料。
所述玻璃粉的主要化學(xué)組分是：sio2為65~75wt%，al2o3為2~5wt%，b2o3為0.5~1wt%,，fe2o3為0.5~1wt%，堿金屬和堿土金屬氧化物為20~30wt%，燒失為2~5wt%；所述玻璃粉粒徑小于0.045mm。
所述硅線石族礦物為硅線石、紅柱石和藍(lán)晶石中的一種。
所述干熄焦粉粒的主要化學(xué)成分是：固定碳為80~90wt%，燒失為80~90wt%；所述干熄焦粉粒徑小于0.045mm。
所述結(jié)合劑為磷酸二氫鋁、鋁溶膠、硅溶膠和水玻璃中的一種。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
本發(fā)明采用團(tuán)聚滾動(dòng)式造粒，然后在1000~1300℃的條件下煅燒2~5h，通過(guò)燃盡物法制得輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料，故煅燒溫度較低、工藝簡(jiǎn)單和成本低。
本發(fā)明在原料中混入的干熄焦粉在450~700℃完全燃燒產(chǎn)生孔隙；隨著溫度的升高，廢棄玻璃粉中含有的堿金屬及堿土金屬氧化物揮發(fā)形成堿蒸汽，待煅燒完成，溫度降低到一定程度后，堿蒸汽會(huì)于骨料表面凝固形成光滑的釉層，故制得的內(nèi)部疏松、外殼密實(shí)的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料導(dǎo)熱系數(shù)較低、體積密度低、顯氣孔率低而閉氣孔率高、燒后體積變化小、耐壓強(qiáng)度高、耐化學(xué)侵蝕性良好和抗熱震性能優(yōu)異。
本發(fā)明采用的廢棄玻璃粉中的低熔點(diǎn)組分能在高溫下形成液相，一方面堵住大孔，提高小孔所占的比例，有效地降低導(dǎo)熱系數(shù)，減弱溫度劇變產(chǎn)生的熱應(yīng)力；另一方面經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)冷卻后會(huì)于骨料表面形成釉層，顯著提升骨料的理化性能；干熄焦粉為焦化廠排放的主要污染物，將其作為輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料的造孔劑一方面可以減少污染物排放壓力，具有良好的環(huán)保效果，另一方面其高燒失、高燃燒熱和高化學(xué)活性都能使得制備的莫來(lái)石質(zhì)骨料性能更為優(yōu)異。
本方法制備的內(nèi)部疏松、外殼密實(shí)的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料相對(duì)于噴霧干燥生產(chǎn)出的空心球，導(dǎo)熱系數(shù)低和耐壓強(qiáng)度高；相對(duì)于天然骨料，不僅粒徑可控，而且表面具有一層光滑的釉層，在堆放和使用過(guò)程中無(wú)明顯的應(yīng)力集中，具有優(yōu)良的理化性質(zhì)。并且其制備工藝簡(jiǎn)單，效率高產(chǎn)量大，能滿足工業(yè)大批量生產(chǎn)要求。
本發(fā)明制備的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料經(jīng)檢測(cè)：導(dǎo)熱系數(shù)為0.1~0.25w/(m·k)，體積密度為0.5~1.0g/cm3，燒后線收縮率小于2.5%，耐壓強(qiáng)度為2.5~15mpa。
因此，本發(fā)明具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、煅燒溫度較低和粒徑可控的特點(diǎn)；所制得的內(nèi)部疏松、外殼密實(shí)的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料導(dǎo)熱系數(shù)較低、體積密度低、顯氣孔率低而閉氣孔率高、燒后體積變化小、耐壓強(qiáng)度高、耐化學(xué)侵蝕性良好和抗熱震性能優(yōu)異，可以廣泛應(yīng)用于建材、耐火材料。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
為避免重復(fù)，先將玻璃粉和干熄焦統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中將不贅述：
所述的主要化學(xué)組分是：sio2為65~75wt%，al2o3為2~5wt%，b2o3為0.5~1wt%,，fe2o3為0.5~1wt%，堿金屬和堿土金屬氧化物為20~30wt%，燒失為2~5wt%；所述玻璃粉粒徑小于0.045mm。
所述干熄焦粉粒的主要化學(xué)成分是：固定碳為80~90wt%，燒失為80~90wt%；所述干熄焦粉粒徑小于0.045mm。
實(shí)施例1
一種輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料及其制備方法。以30~35wt%的玻璃粉、25~30wt%的硅線石族礦物、15~20wt%的高嶺土和20~25wt%的α-氧化鋁微粉為原料，外加所述原料20~60wt%的干熄焦粉，干混6~8h，得到干混料；將所述干混料置入圓盤(pán)造粒機(jī)中，滾動(dòng)造粒時(shí)噴入所述原料10~15wt%的結(jié)合劑，制得骨料生坯，自然干燥；然后在110~180℃條件下烘烤12~24h，再于1200~1300℃的條件下保溫2~5h，即得輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料。
本實(shí)施例中：所述硅線石族礦物為紅柱石；所述結(jié)合劑為磷酸二氫鋁。
本實(shí)施例1所制備的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料經(jīng)檢測(cè)：導(dǎo)熱系數(shù)為0.15~0.2w/(m·k)；燒后線收縮率小于2.5%；體積密度0.52~0.7g/cm-3；耐壓強(qiáng)度2.5~9mpa。
實(shí)施例2
一種輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料及其制備方法。除下述技術(shù)參數(shù)外，其余同實(shí)施例1：
本實(shí)施例中：所述硅線石族礦物為紅柱石；所述結(jié)合劑為鋁溶膠。
本實(shí)施例2所制備的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料經(jīng)檢測(cè)：導(dǎo)熱系數(shù)為0.12~0.18w/(m·k)；燒后線收縮率小于1.8%；體積密度0.55~0.8g/cm-3；耐壓強(qiáng)度5~15mpa。
實(shí)施例3
一種輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料及其制備方法。以35~40wt%的玻璃粉、20~25wt%的硅線石族礦物、20~25wt%的高嶺土和15~20wt%的α-氧化鋁微粉為原料，外加所述原料50~90wt%的干熄焦粉，干混6~8h，得到干混料；將所述干混料置入圓盤(pán)造粒機(jī)中，滾動(dòng)造粒時(shí)噴入所述原料15~20wt%的結(jié)合劑，制得骨料生坯，自然干燥；然后在110~180℃條件下烘烤12~24h，再于1100~1200℃的條件下保溫2~5h，即得輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料。
本實(shí)施例中：所述硅線石族礦物為硅線石；所述結(jié)合劑為硅溶膠。
本實(shí)施例3所制備的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料經(jīng)檢測(cè)：導(dǎo)熱系數(shù)0.16~0.25w/(m·k)；燒后線收縮率小于2%；體積密度0.6~1g/cm-3；耐壓強(qiáng)度4.3~11mpa。
實(shí)施例4
一種輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料及其制備方法。以40~45wt%的玻璃粉、20~25wt%的硅線石族礦物、15~20wt%的高嶺土和15~20wt%的α-氧化鋁微粉為原料，外加所述原料80~120wt%的干熄焦粉，干混6~8h，得到干混料；將所述干混料置入圓盤(pán)造粒機(jī)中，滾動(dòng)造粒時(shí)噴入所述原料20~25wt%的結(jié)合劑，制得骨料生坯，自然干燥；然后在110~180℃條件下烘烤12~24h，再于1000~1100℃的條件下保溫2~5h，即得輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料。
本實(shí)施例中：所述硅線石族礦物為藍(lán)晶石；所述結(jié)合劑為水玻璃。
本實(shí)施例4所制備的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料經(jīng)檢測(cè)：導(dǎo)熱系數(shù)0.1~0.2w/(m·k)；燒后線收縮率小于1.6%；體積密度0.5~0.8g/cm-3；耐壓強(qiáng)度3.9~13mpa。
本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
本具體實(shí)施方式采用團(tuán)聚滾動(dòng)式造粒，然后在1000~1300℃的條件下煅燒2~5h，通過(guò)燃盡物法制得輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料，故煅燒溫度較低、工藝簡(jiǎn)單和成本低。
本具體實(shí)施方式在原料中混入的干熄焦粉在450~700℃完全燃燒產(chǎn)生孔隙；隨著溫度的升高，廢棄玻璃粉中含有的堿金屬及堿土金屬氧化物揮發(fā)形成堿蒸汽，待煅燒完成，溫度降低到一定程度后，堿蒸汽會(huì)于骨料表面凝固形成光滑的釉層，故制得的內(nèi)部疏松、外殼密實(shí)的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料導(dǎo)熱系數(shù)較低、體積密度低、顯氣孔率低而閉氣孔率高、燒后體積變化小、耐壓強(qiáng)度高、耐化學(xué)侵蝕性良好和抗熱震性能優(yōu)異。
本具體實(shí)施方式采用的廢棄玻璃粉中的低熔點(diǎn)組分能在高溫下形成液相，一方面堵住大孔，提高小孔所占的比例，有效地降低導(dǎo)熱系數(shù)，減弱溫度劇變產(chǎn)生的熱應(yīng)力；另一方面經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)冷卻后會(huì)于骨料表面形成釉層，顯著提升骨料的理化性能；干熄焦粉作為焦化廠排放的主要污染物，將其為輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料的造孔劑一方面可以減少污染物排放壓力，具有良好的環(huán)保效果，另一方面其高燒失、高燃燒熱和高化學(xué)活性都能使得制備的莫來(lái)石質(zhì)骨料性能更為優(yōu)異。
本方法制備的內(nèi)部疏松、外殼密實(shí)的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料相對(duì)于噴霧干燥生產(chǎn)出的空心球，導(dǎo)熱系數(shù)低和耐壓強(qiáng)度高；相對(duì)于天然骨料，不僅粒徑可控，而且表面具有一層光滑的釉層，在堆放和使用過(guò)程中無(wú)明顯的應(yīng)力集中，具有優(yōu)良的理化性質(zhì)。并且其制備工藝簡(jiǎn)單，效率高產(chǎn)量大，能滿足工業(yè)大批量生產(chǎn)要求。
本具體實(shí)施方式制備的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料經(jīng)檢測(cè)：導(dǎo)熱系數(shù)為0.1~0.25w/(m·k)，體積密度為0.5~1.0g/cm3，燒后線收縮率小于2.5%，耐壓強(qiáng)度為2.5~15mpa。
因此，本具體實(shí)施方式具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、煅燒溫度較低和粒徑可控的特點(diǎn)；所制得的內(nèi)部疏松、外殼密實(shí)的輕質(zhì)多孔莫來(lái)石骨料導(dǎo)熱系數(shù)較低、體積密度低、顯氣孔率低而閉氣孔率高、燒后體積變化小、耐壓強(qiáng)度高、耐化學(xué)侵蝕性良好和抗熱震性能優(yōu)異，可以廣泛應(yīng)用于建材、耐火材料。