一种含有气化炉渣的陶粒及其制备方法与流程

本发明属于燃料残渣作为配合料的制备或处理原料的工艺领域，具体涉及一种含有气化炉渣的陶粒及其制备方法。

背景技术

陶粒，就是陶质的颗粒，外观特征大部分呈圆形、椭圆形球体或不规则的碎石状，广泛应用在建筑领域。陶粒的表面是一层坚硬的外壳，外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气的作用，并使陶粒具有较高的强度。

现目前陶粒的制备，主要是利用黏土页岩陶砂或粉煤灰陶砂作为原料进行制备的；粉煤灰，是指电气加工过程中，排放的烟气中收集的细灰。利用粉煤灰陶砂作为原料能够对粉煤灰进行废物利用，既节能，又能够避免粉煤灰污染环境，起到环保的作用。而电气加工的过程中，还会产生气化炉渣，如果不将其合理利用而进行丢弃填埋处理，将严重污染环境和造成大量资源的浪费。

而气化炉渣与粉煤灰结构成分类似，但也存在明显的区别，气化炉渣是煤在高温高压弱还原气氛下生成的副产物，而粉煤灰是煤在高温氧化气氛下发生燃烧生成的副产物，所以其内部结构和成分组成有一定的差别，因此以气化炉渣作为原材料制作陶粒也是值得研究的，以此提出了一种含有气化炉渣的陶粒。

技术实现要素：

本发明意在提供一种含有气化炉渣的陶粒及其制备方法，以解决现有技术气化炉渣丢弃、填埋造成环境污染的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种含有气化炉渣的陶粒，包括以下质量份的原料：气化炉渣50-70份、胶合剂3-5份、助剂4-7份，助剂为二氧化硅、萤石或氧化铝中的任意一种。

本发明还提供另一基础方案，一种含有气化炉渣的陶粒的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，对气化炉渣进行破碎并筛分，使得气化炉渣的粒径小于2-4mm，并将气化炉渣与胶合剂和助剂进行混合，形成混合物料；

步骤二，将形成的混合物料与水混合，水与混合物料的重量比为1:1.5，并利用造粒机将混合物料制成直径为6-12mm的生料；

步骤三，对生料进行烘干；

步骤四，将烘干后的生料利用煅烧装置进行煅烧，煅烧的时间为1-1.5h，形成陶粒半成品；

步骤五，将制成的陶粒半成品进行冷却至常温，形成陶粒成品。

本技术方案的有益效果为：

利用气化炉渣作为制备陶粒的主要原料，能够对气化煤渣进行利用，起到变废为宝的作用，同时避免环境的污染，起到环保的作用。通过使用二氧化硅、萤石或氧化铝中的任意一种作为助剂，能够克服气化煤渣本身较脆的特性，从而避免制备的陶粒易碎；同时通过配比胶合剂，既能够使得气化煤渣、胶合剂和助剂具有较好的粘合效果，易成型，同时有能够避免制备的陶粒之间没有孔隙导致的吸水效果变差的情况出现。

在制备时将气化炉渣研磨成2-4mm的颗粒，而气化炉渣本身的特性，属于多孔结构，因此制备的陶粒的内部会呈多孔的间隙，具有质轻的效果，同时多孔结构有利于提高陶粒的强度。通过对生料的烘干，能够使得生料内的水分散发一部分，能够避免在煅烧时生料快速失水导致的生料破碎的情况出现。

进一步，各原料的质量份为：气化炉渣60份、胶合剂4份、助剂6份。

有益效果：通过实验证明，该配比的各原料制备的陶粒的强度高，并且质量轻。

进一步，各原料的质量份为：气化炉渣50份、胶合剂3份、助剂4份。

有益效果：通过实验证明，该配比的各原料制备的陶粒的强度高。

进一步，各原料的质量份为：气化炉渣70份、胶合剂5份、助剂7份。

有益效果：通过实验证明，该配比的各原料制备的陶粒的强度高。

进一步，所述胶合剂为黏土或b4c改性酚醛树脂胶粘剂中任意一种或两种的混合物。

有益效果：通过实验证明，能够使得陶粒的成型效果好，并且b4c改性酚醛树脂胶粘剂能够耐1500℃的高温，因此能够避免陶粒在煅烧的过程中胶合剂融化的情况出现。

进一步，所述胶合剂为黏土和b4c改性酚醛树脂胶粘剂的混合物，且黏土和b4c改性酚醛树脂胶粘剂的质量比为3:1。

有益效果：通过实验证明，陶粒制备过程中的破碎率低。

进一步，所述步骤三中对生料的烘干温度为450-650℃。

有益效果：能够避免生料在烘干的过程中破碎。

进一步，所述步骤四中，煅烧的温度为1200-1300℃。

有益效果：能够使得煅烧的效果更佳。

进一步，所述步骤五中，冷却包括四个阶段，第一阶段为在500-800℃下进行冷却，第二阶段为在300-400℃下进行冷却，第三阶段为在100—150℃下进行冷却，第四阶段为将陶粒成品放置在常温下冷却。

有益效果：能够实现对陶粒缓慢的降温，避免煅烧后的陶粒因快速的降温导致的陶粒破碎的情况出现。

附图说明

图1为本发明中煅烧装置的结构示意图；

图2为图1中旋转阀门与齿条的配合示意图；

图3为图1中a部分的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：进料管1、倾斜段11、竖直段12、第一t型板13、第二t型板14、通孔15、连接杆16、炉体2、导烟口21、出料口22、套筒3、滑板31、出烟口32、储烟箱4、导管41、旋转阀门42、齿圈43、齿条44、支撑台5、导流台51、限位环52、限位台53、导气通道54、承载网6、燃气进气管7、进气段71、混合段72、出气段73、涡轮74、叶片75、空气进气管8、电磁铁9、第一导电片91、第二导电片92。

一种含有气化炉渣的陶粒，包括气化炉渣、胶合剂和助剂，胶合剂为黏土或b4c改性酚醛树脂胶粘剂中任意一种或两种的混合物，助剂为二氧化硅、萤石或氧化铝任意一种。

本发明实施例的各参数如表1所示：

表1

现以实施例1为例，对本发明一种含有气化炉渣的陶粒的制备方法进行说明。

一种含有气化炉渣的陶粒的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，利用破碎机对气化炉渣进行破碎，使得气化滤渣的粒径小于3mm并备用，并将备用的气化炉渣与黏土和b4c改性酚醛树脂胶粘剂的混合物进行充分的混合，形成混合物料备用。

步骤二，将混合物料与水混合，且混合物料与水的重量比例为1:1，并利用造粒机将混合有水的混合物料制成直径为10-12mm的生料。

步骤三，对生料利用610℃的温度进行烘干，烘干的时间为10min，实现对生料的预热，避免生料直接进行煅烧导致的生料破碎的情况出现。

步骤四，利用煅烧装置对烘干后的生料进行煅烧，煅烧的温度为1280℃，煅烧的时间为1.3h，煅烧完成后形成陶粒半成品。

步骤五，将制成的陶粒半成品进行冷却，冷却分为四个阶段，第一阶段是在700℃下进行冷却，冷却时间为11min；第二阶段是在360℃下进行冷却，冷却时间为8min；第三阶段是在130℃下进行冷却，冷却时间为15min，第四阶段为常温冷却，当陶粒冷却至常温后，进行收集，形成陶粒成品。

步骤三中使用煅烧装置进行烘干，使用的煅烧装置如图1所示，包括机架，还包括从上至下依次固定在机架上的进料管1、煅烧部和进气部，进料管1包括倾斜段11和与倾斜段11右端连通的竖直段12，倾斜段11的左端为高端。

倾斜段11上滑动连接有贯穿倾斜段11上侧壁的第一t型板13和位于第一t型板13上方的第二t型板14，第一t型板13和第二t型板14将倾斜段11隔断为密封的空腔，该密封的空腔为烘干空间，且第一t型板13和第二t型板14垂直于倾斜段11，第一t型板13和第二t型板14的顶端之间固定有连接杆16，第一t型板13和第二t型板14下部位于倾斜段11外的部分设有通孔15。

煅烧部包括顶端与竖直段12底端连通的炉体2，炉体2的底部设有点火器，炉体2右侧壁的底部设有出料口22，出料口22处螺纹连接有密封盖，炉体2顶部的左侧设有导烟口21，炉体2上顶端固定有与导烟口21连通的套筒3，套筒3内滑动连接有滑板31，滑板31与炉体2顶端之间固定有弹簧，第一t型板13的底端位于套筒3内。套筒3的左侧壁位于滑板31的上方设有出烟口32，出烟口32内设有出烟单向阀，当套筒3内的压强增大时，套筒3内的烟从出烟口32排出。第一t型板13的低端位于出烟口32的上方。

机架上固定有与出烟口32连通的储烟箱4，储烟箱4的外壁上设有保温层，储烟箱4与烘干空间之间通过导管41连通，导管41内设有除尘袋，导管41上设有旋转阀门42，结合图2所示，旋转阀门42外设有齿圈43，第二t型板14位于通孔15的下方的部分设有与齿圈43啮合的齿条44。

炉体2底部固定有支撑台5，支撑台5顶部固定有锥状的导流台51，炉体2内壁固定有三个从上至下依次设置的承载网6，承载网6呈倒置的圆台状，且均包裹在支撑台5外。支撑台5外壁滑动连接有三个分别可与三个承载网6底端相抵的限位台53，限位台53呈圆台状，支撑台5外周固定有三个分别位于三个限位台53下方的限位环52，限位环52用于限制限位台53下滑。承载网6的大径端固定在炉体的内壁上，限位台53的小径端直径大于承载网6的小径端直径。

限位台53的底部均设有磁铁块，炉体2的底部设有排斥磁铁块的电磁铁9；倾斜段11的顶部固定有电源，如图3所示，电源上电连接有固定在倾斜段11上表面位于第一t型板13下方的第一导电片91，第一t型板13的底部固定有与电磁铁9电连接的第二导电片92。当第一t型板13下滑至与倾斜段11上表面相抵时，第一导电片91与第二导电片92贴合，电磁铁9与电源连通，并产生排斥磁铁块的磁场，从而使得限位台53与承载网6底部相抵；当第一t型板13上滑时，第一导电片91与第二导电片92脱离，从而使得电磁铁9与电源断开，电磁铁9产生的排斥磁铁块的磁场消失，因此限位台53下滑。

进气部包括一端贯穿支撑台5底部并位于支撑台5内的燃气进气管7，燃气进气管7位于支撑台5外的一端与燃气泵连通。燃气进气管7包括从上至下依次连通的出气段73、混合段72和进气段71，出气段73位于支撑台5内，支撑台5内设有若干条将出气段73与炉体2连通的导气通道54，导气通道54内均设有出气单向阀，当出气段73内的压强增大时，气体通过导气通道54排出。混合段72的下部连通有空气进气管8，空气进气管8上连通有空气泵。

进气段71内转动连接有贯穿进气段71的转轴，转轴位于进气段71内的部分上固定有涡轮74；混合段72内转动连接有贯穿混合段72的转动轴，转动轴外设有若干叶片75，转动轴与转轴之间通过皮带传动。

使用煅烧装置进行烘干和煅烧时，向倾斜段11内投入生料，生料沿着倾斜段11内壁滑动，并通过第二t型板14进行阻挡。再打开燃气泵和空气泵，燃气通过进气段71进入混合段72内，燃气经过涡轮74时，通过气流的作用带动涡轮74转动，并通过皮带传动实现转动轴带动叶片75的转动。空气通过空气进气管8进入混合段72内，并通过叶片75的转动实现燃气与空气的混合，再进入出气段73内，并通过导气通道54排入炉体2内，并启动点火器进行点火，实现对炉体2的预热。

炉体2的温度升高后，会产生热气并通过导烟口21排入套筒3内，从而向上推动滑板31，当滑板31位于出烟口32上方后，套筒3内的热气通过出烟口32排出储烟箱4内，随着储烟箱4内的热气增多，储烟箱4内的压强增大。当出烟单向阀两侧的压强差较小时，热气不再进入储烟箱4内，套筒3内的压强再次逐渐增大，因此滑板31在热气的作用下向上滑动，逐渐与第一t型板13的低端相抵，并推动第一t型板13上移，并通过连接杆16的连接，使得第二t型板14与第一t型板13一起上滑，并使得通孔15逐渐与倾斜段11连通，因此生料通过第二t型板14上的通孔15进入烘干空间内。第二t型板14向上滑动时，齿条44上移，使得齿圈43发生转动，从而实现旋转阀门42的转动并打开，将热气排入烘干空间内，实现对生料的烘干。

一段时间后，人工向下挤压连接杆16，使得连接杆16带动第一t型板13和第二t型板14下滑，并使得通孔15滑出倾斜段11，对生料进行阻挡，一部分滑动至烘干空间内，并通过储烟箱4导入烘干空间内的热气对生料进行烘干。同时第二t型板14下滑时，使得旋转阀门42反转关闭，第一t型板13下移时，向下挤压套筒3，使得套筒3内的压强增大，而储烟箱4内的热气减少，压强减小，套筒3与储烟箱4之间出现较大的压强差，因此套筒3内的热气进入储烟箱4内。

随着热气再次进入储烟箱4内，使得储烟箱4与套筒3之间的压强差逐渐减小，当套筒3内的热气不再进入储烟箱4后，滑板31上滑，带动第一t型板13和第二t型板14上滑，使得烘干后的生料通过第一t型板13上的通孔15滑出烘干空间，并通过竖直段12滑动至炉体2内，而被第二t型板14阻挡的生料则通过第二t型板14上的通孔15滑入烘干空间内进行烘干。

烘干后的生料进入炉体2后落至导流台51上，通过导流台51导流，均匀的流动至顶部的承载网6上。当烘干后的生料滑出烘干空间后，挤压连接杆16，使得第一t型板13和第二t型板14下滑，从而使得第一导电片91与第二导电片92接触，实现电磁铁9与电源连通，从而使得限位台53上滑与承载网6相抵，实现对顶部的承载网6上的生料进行支撑。

当滑板31带动第一t型板13和第二t型板14再次上滑时，第一导电片91与第二导电片92脱离，电磁铁9与电源断开，限位台53在自身重力及生料的重力作用下下滑至与限位环52相抵，并使得生料沿着倾斜的限位台53侧壁滑动，再落至中部的承载网6上部，并沿着中部的承载网6下滑。在顶端的承载网6上的生料下滑的过程中，烘干空间内烘干后的生料再次进入炉体2内，并落至顶端的承载网6上，而另一部分生料进入烘干空间内。再挤压连接杆16使得第一t型板13和第二t型板14下滑，从而实现对烘干空间内的生料进行阻挡，以及实现限位台53的上滑对炉体2内的生料进行支撑。

重复上述步骤，当生料落至炉体2底部并煅烧完成后，形成陶粒半成品，并通过出料口22取出。

利用上述煅烧装置对生料进行烘干和煅烧具有以下效果：

1.通过将炉体2产生的热气和烟气导入烘干空间内，能够实现对生料的烘干，同时能够进行热量的再次使用，与另设烘干设备相比，既能够节约设备成本，又能够节约能源的使用；

2.通过设置三个承载网6，能够实现对生料逐渐的煅烧，与直接向炉体2内倒入大量的生料相比，能够避免生料在煅烧的过程中结团导致的不易分离的情况出现；

3.通过设置三个承载网6，能够实现对生料的缓冲，与直接向炉体2内倒入生料相比，生料通过三个承载网6，并沿着三个承载网6滑动，再落至炉体2的底部，能够避免生料的破碎，从而降低陶粒成型的破碎率；

4.生料从上至下依次滑动的过程中，会与承载网6发生轻微的撞击，使得生料发生轻微的振动，因此当有生料结团时，能够通过轻微的振动实现分离。

实施例1与实施例2-8的区别仅在于如表1所示的参数不同。

实验：

对比例1-8的各参数如表2所示：

表2

对比例1与实施例1的区别仅在于，未使用本发明提供的煅烧装置对生料进行煅烧；对比例2-8与实施例1的区别仅在于如表2所示的参数不同。

现以选取16组原材料，每组原材料均包括60kg气化滤渣、3kg黏土、1kgb4c改性酚醛树脂胶粘剂、6kg二氧化硅，分别利用实施例1-8、对比例1-8提供陶粒的制备方法制备陶粒，记录以下数据：

a、记录制备的陶粒的破碎率(％)；

b、记录制备的陶粒的结团率(％)；

c、选取实施例1-8和对比例1-8提供的陶粒各50粒，以1kg的铁块放置在距离陶粒的5cm的高度，并松开铁块，记录陶粒破碎的数量(粒)。

实验结果如表3所示：

表3

由此可见，本发明提供的含有气化炉渣的陶粒的强度较大，并且利用本发明提供的陶粒的制备方法制备陶粒时破碎率和结团率均较低，通过使用煅烧装置进行煅烧，能够确保生料被缓慢的加热并煅烧，同时生料在进入炉体时通过承载网进行缓冲，能够避免生料直接掉落至炉体底部导致的破裂，同时通过承载网对大量的生料进行分隔，能够减少生料的结团。其中实施例1的上述各效果最佳。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本专利实施的效果和专利的实用性。