一种免烧保水陶粒的制作方法

本发明涉及陶粒领域，尤其涉及一种免烧保水陶粒。
背景技术：
：陶粒是陶质的颗粒，其外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体，也有一些仿碎石陶粒呈不规则碎石状，陶粒形状因工艺不同而各异。它的表面是一层坚硬的外壳，这层外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气作用，并且赋予陶粒较高的强度；陶粒内部呈蜂窝状多孔结构，主要是气体被包裹进壳内而形成。由于陶粒的上述特性，其具有轻质、高强、耐火性好、耐久性好等优良的性能。现有技术中，陶粒多为烧结型，制备过程中需要高温烧结、能耗巨大，因此目前关于免烧陶粒的制备处于不断研究过程中。公开号为cn106220011a的中国发明专利申请公开了一种园艺空心免烧陶粒的制备方法，以锯末、锯末朽化处理剂等为原料作为陶粒芯体，使得养护后陶粒壳体中部的锯末粉块腐烂形成中心空洞，可提高陶粒的蓄水能力。但该申请中制得的陶粒容重较低，不利于对植物的固定。因此，提供一种保水效果好、易于固定植物、可广泛应用的免烧保水陶粒是本领域亟待解决的一项技术问题。技术实现要素：本发明的目的就是提供一种保水效果好、易于固定植物、可广泛应用的免烧保水陶粒。本发明采用以下技术方案：一种免烧保水陶粒，该保水陶粒由以下原料制备而成：30-50wt％的地聚物，20-40wt％的细砂，5-40wt％的第一造孔剂，5-15wt％的第二造孔剂，占第一造孔剂含量3-25％的粘结剂；其中：地聚物为粉煤灰、煤矸石加激发剂制成的混合料。进一步的，保水陶粒粒径为3-15mm，孔隙率为50-70％。进一步的，细砂为石英砂，细砂的粒径小于0.425mm。优选的，细砂为海沙、河沙。进一步的，第一造孔剂为可降解有机物。优选的，第一造孔剂为秸秆粉、稻壳粉。进一步的，第二造孔剂为可降解生物质材料。优选的，第二造孔剂为缓释肥、控释肥。进一步的，粘结剂为淀粉、cmc、pva中的一种或几种。进一步的，该保水陶粒按以下步骤制备：(1)将粉煤灰、煤矸石、激发剂、第二造孔剂按比例加入高速混料机中混合均匀得到地聚物混合料；(2)将第一造孔剂、粘结剂混合后用挤出机挤出造粒、整形、固化，整形后的粒径大小为1-12mm；(3)细砂粉碎过筛，与地聚物混合料混合均匀备用；(4)将步骤(2)固化后的颗粒加入圆盘造粒机中，再按比例缓慢加入步骤(3)中的混合料，喷水造粒，筛分；(5)将步骤(4)筛分后的颗粒养护成型，冷却得到保水陶粒。进一步的，步骤(1)中高速混料机转速为1000-3000r/min。进一步的，步骤(5)中养护成型温度为200-400℃，养护时间8-24h。本发明的免烧保水陶粒，具有以下有益效果：(1)本发明的免烧保水陶粒，采用可降解有机物为第一造孔剂，在陶粒使用过程中第一造孔剂逐步降解，使得陶粒内部形成巨大的空腔，孔隙率为50-70％；陶粒长时间泡水后，空腔内充满水，吸水率为30-70％，水分可在较长时间内通过第二造孔剂得到的微孔缓慢释放，达到水分的缓释效果，从而提高陶粒的保水性能，将其用作种植陶粒时可为植物提供充足的水分；同时该保水陶粒的保水效果通过空腔实现，满足可重复利用的条件，有利于提高保水陶粒的使用寿命。(2)本发明的免烧保水陶粒，添加细砂原料，与地聚物混合料混合，使得保水陶粒的包覆层结构类似水泥砂浆，有利于提高保水陶粒包覆层的强度，其筒压强度在5-10mpa，将其常年浸泡在水中不会产生崩裂，同时细砂的添加可降低陶粒的制备成本。(3)本发明的免烧保水陶粒，以粉煤灰、煤矸石等固体废弃物为主要原料，提高了固废资源的利用率，变废为宝，同时制得的保水陶粒容重在700-900kg/m3，提高了对植物的固定作用，可适合种植各种植物、花卉和蔬菜。(4)本发明的免烧保水陶粒，制备工艺简单，制得的保水陶粒产量大；地聚物混合料采用高速混料机混合，可使物料混合均匀并增加成品的强度和肥效的控制性；第一造孔剂挤出造粒后整形为球形颗粒，便于地聚物混合料在其外部形成较均匀的包覆层，保证保水陶粒的强度。附图说明为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1为本发明的免烧保水陶粒的结构示意图；图2为本发明的免烧保水陶粒的制备工艺流程图；图中：1-地聚物混合料，2-空腔，3-细砂。具体实施方式下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。如图1所示，为本发明的免烧保水陶粒，采用可降解有机物做第一造孔剂，陶粒在使用过程中第一造孔剂逐渐降解，使得陶粒中部形成空腔2结构，孔隙率为50-70％；陶粒长时间泡水后，空腔内充满水，吸水率为30-70％，水分可在较长时间内通过第二造孔剂得到的微孔缓慢释放，达到水分的缓释效果，从而提高陶粒的保水性能。制备过程中将地聚物和第二造孔剂混合得到地聚物混合料，再与细砂混合，并通过圆盘造粒机混合造粒，使得地聚物混合料2包覆在空腔外部，同时地聚物混合料2内掺杂细砂3，增加了包覆层的强度，使得该保水陶粒的筒压强度在5-10mpa，将其常年浸泡在水中不会产生崩裂。本发明中的地聚物为粉煤灰和煤矸石加激发剂制成的混合料，具体激发剂种类以及三者之间的配比，参考本申请人之前申请的公开号为cn106587931a的中国发明专利。具体的，如图2所示，为本发明的免烧保水陶粒的制备工艺流程图，先将粉煤灰、煤矸石、激发剂、第二造孔剂按原料配比加入高速混料机中混合均匀，得到地聚物混合料备用。高速混料机混合可使物料混合均匀，增加成品的强度以及肥效的控制性。向第一造孔剂中添加粘结剂，利用挤出机挤出造粒、整形、固化，备用。采用秸秆粉等做第一造孔剂，由于秸秆粉较轻，造粒较为困难，易有扬尘，不易使用圆盘造粒机等造粒方法。具体的，挤出机为单/双螺旋挤出机，功率7.5-22kw，转速11-110r/min，螺旋直径100-180mm，孔板开孔大小1-15mm，含湿率3-25％。挤出造粒后整形是因为挤出机造的粒为圆柱形，整形为球形，便于后续的圆盘造粒，也便于地聚物混合料在其外层包覆时形成较均匀的包覆层，保证保水陶粒的强度。整形后的粒径大小为1-12mm。将细砂粉碎后过筛，与地聚物混合料混合均匀备用。细砂的添加为模仿水泥砂浆的结构，增加包覆层的强度，同时降低制作成本。具体的，细砂筛分后的级配如下表所示：筛孔基本尺寸/mm0.4250.30.2120.1500.1060.075底盘余留量/％＜2＜1340-4618-2313-17＜8＜2按照原料配比将地聚物混合料和细砂混合后加入圆盘造粒机中，再缓慢加入地聚物混合料，喷水造粒，筛分分级，得到粒径为3-15mm的陶粒。之后在200-400℃条件下养护8-24h，降温打包保存，得到免烧保水陶粒。下面将结合具体实施例，对本发明的免烧保水陶粒作进一步的描述。实施例1一种免烧保水陶粒，该保水陶粒由以下原料制备而成：46wt％的地聚物，24wt％的海沙，21wt％的秸秆粉，4wt％的cmc，5wt％的缓释肥；其中：地聚物为粉煤灰、煤矸石加激发剂制成的混合料。本实施例中的免烧保水陶粒，按以下步骤制备：(1)将粉煤灰、煤矸石、激发剂、缓释肥按比例加入高速混料机中混合均匀得到地聚物混合料，高速混料机转速为1500r/min；(2)将秸秆粉、cmc混合后用挤出机挤出造粒、整形、固化，整形后的粒径大小为1-12mm；(3)海沙粉碎过筛，与地聚物混合料混合均匀备用；(4)将步骤(2)固化后的颗粒加入圆盘造粒机中，再按比例缓慢加入步骤(3)中的混合料，喷水造粒，筛分；(5)将步骤(4)筛分后的颗粒养护成型，养护温度为200℃，养护时间18h，冷却得到保水陶粒。实施例2一种免烧保水陶粒，该保水陶粒由以下原料制备而成：39wt％的地聚物，20wt％的河沙，29wt％的稻壳粉，6wt％的淀粉，6wt％的控释肥；其中：地聚物为粉煤灰、煤矸石加激发剂制成的混合料。本实施例中的免烧保水陶粒，按以下步骤制备：(1)将粉煤灰、煤矸石、激发剂、控释肥按比例加入高速混料机中混合均匀得到地聚物混合料，高速混料机转速为1000r/min；(2)将稻壳粉、淀粉混合后用挤出机挤出造粒、整形、固化，整形后的粒径大小为1-12mm；(3)河沙粉碎过筛，与地聚物混合料混合均匀备用；(4)将步骤(2)固化后的颗粒加入圆盘造粒机中，再按比例缓慢加入步骤(3)中的混合料，喷水造粒，筛分；(5)将步骤(4)筛分后的颗粒养护成型，养护温度为300℃，养护时间24h，冷却得到保水陶粒。实施例3一种免烧保水陶粒，该保水陶粒由以下原料制备而成：30wt％的地聚物，22wt％的海沙，40wt％的秸秆粉，1.2wt％的pva，6.8wt％的缓释肥；其中：地聚物为粉煤灰、煤矸石加激发剂制成的混合料。本实施例中的免烧保水陶粒，按以下步骤制备：(1)将粉煤灰、煤矸石、激发剂、缓释肥按比例加入高速混料机中混合均匀得到地聚物混合料，高速混料机转速为2500r/min；(2)将秸秆粉、pva混合后用挤出机挤出造粒、整形、固化，整形后的粒径大小为1-12mm；(3)海沙粉碎过筛，与地聚物混合料混合均匀备用；(4)将步骤(2)固化后的颗粒加入圆盘造粒机中，再按比例缓慢加入步骤(3)中的混合料，喷水造粒，筛分；(5)将步骤(4)筛分后的颗粒养护成型，养护温度为400℃，养护时间8h，冷却得到保水陶粒。实施例4一种免烧保水陶粒，该保水陶粒由以下原料制备而成：50wt％的地聚物，29wt％的海沙，5wt％的秸秆粉，1wt％的cmc，15wt％的缓释肥；其中：地聚物为粉煤灰、煤矸石加激发剂制成的混合料。本实施例中的免烧保水陶粒，按以下步骤制备：(1)将粉煤灰、煤矸石、激发剂、缓释肥按比例加入高速混料机中混合均匀得到地聚物混合料，高速混料机转速为3000r/min；(2)将秸秆粉、cmc混合后用挤出机挤出造粒、整形、固化，整形后的粒径大小为1-12mm；(3)海沙粉碎过筛，与地聚物混合料混合均匀备用；(4)将步骤(2)固化后的颗粒加入圆盘造粒机中，再按比例缓慢加入步骤(3)中的混合料，喷水造粒，筛分；(5)将步骤(4)筛分后的颗粒养护成型，养护温度为320℃，养护时间16h，冷却得到保水陶粒。实施例5一种免烧保水陶粒，该保水陶粒由以下原料制备而成：30wt％的地聚物，40wt％的海沙，20wt％的稻壳粉，4wt％的淀粉，6wt％的控释肥；其中：地聚物为粉煤灰、煤矸石加激发剂制成的混合料。本实施例中的免烧保水陶粒，按以下步骤制备：(1)将粉煤灰、煤矸石、激发剂、控释肥按比例加入高速混料机中混合均匀得到地聚物混合料，高速混料机转速为1800r/min；(2)将稻壳粉、淀粉混合后用挤出机挤出造粒、整形、固化，整形后的粒径大小为1-12mm；(3)海沙粉碎过筛，与地聚物混合料混合均匀备用；(4)将步骤(2)固化后的颗粒加入圆盘造粒机中，再按比例缓慢加入步骤(3)中的混合料，喷水造粒，筛分；(5)将步骤(4)筛分后的颗粒养护成型，养护温度为360℃，养护时间20h，冷却得到保水陶粒。将实施例1-5中制得的免烧保水陶粒进行力学及吸水性能测试，结果如表1所示。表1免烧保水陶粒性能测试结果组别容重kg/m3筒压强度mpa吸水率％实施例18007.553实施例27305.862实施例37005.270实施例48809.634实施例58609.242由表1可知，本发明的免烧保水陶粒，吸水率在30-70％之间，采用可降解有机物作第一造孔剂，在陶粒使用过程中第一造孔剂逐步降解，在陶粒内部形成巨大的空腔结构，使得陶粒具有良好的吸水效果。在空腔外部还有通过第二造孔剂形成的微孔，使得陶粒空腔中保存的水份可通过微孔缓慢释放，来达到水分的缓释效果，进而用作种植陶粒时可为植物长时间提供充足的水分。各实施例中的陶粒的筒压强度在5-10mpa之间，在原有的地聚物混合料具备的强度下，通过在地聚物混合料中添加细砂，使得保水陶粒的包覆层结构类似水泥砂浆，进一步提高空腔外部包覆层的强度，将其常年浸泡在水中也不会产生崩裂。同时，本发明的免烧保水陶粒的容重在700-900kg/m3之间，有利于对农作物的固定，可适合种植各种植物、花卉和蔬菜。以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。当前第1页12