一种利用废旧木材粒生产轻质陶粒球的方法
【技术领域】
[0001]本发明提供一种利用废旧木材粒生产轻质陶粒球的方法，属于陶粒生产技术领域。
【背景技术】
[0002]木材作为家具材料、包装材料和建筑模板材料等被广泛使用，这是因为木材具有易加工、取材方便和环境适应性强等优点。废旧木材则是在木材生产、加工或使用过程中形成的陈旧或废弃的木料和木制品。在中国，废旧木材的数量非常庞大，2005年时废旧木材和废旧木制品就达到5000万立方米，近年来该数量仍在继续增加。当被作为废旧品处理时，一二级的废旧木材的处理方式有二次加工成木肩板、纤维板或各种家具，三四级的废旧木材则作为工业燃料用于锅炉发电，处理方式较为简单、粗放。而在陶粒生产技术领域，以废旧木材作为模板经浸陶瓷料、干燥和烧成工艺生产轻质陶粒的应用技术研究尚未广泛开展。
[0003]陶粒作为建筑材料在道路铺设、墙体施工和石油压裂支撑等领域有广泛应用。陶粒的形状、粒度和密度对陶粒功能的实现有着显著的影响。而目前调控陶粒尺寸、形状和密度的方法非常有限:通过生陶粒的大小控制陶粒尺寸和形状;在陶粒内部引入一些孔洞来调控密度，即通过加热过程中气体分解后在陶粒内部产生孔洞来实现。在此烧结过程中，孔洞的形成会对陶粒的形状，尤其是球形度有不利的影响，在调控密度和球形度方面非常难以兼顾。而球形度好、密度小的陶粒球在应用时可大幅度降低施工成本、输送阻力和能源消耗。
[0004]传统的制造轻质陶粒的方法是利用粘土、页岩或粉煤灰等可烧胀原料加水搅拌、成球，再利用可烧胀原料在高温下膨化的特点经烧成制得轻质陶粒产品，多呈次圆状、次棱角状等形状。轻质陶粒的原料必须是烧胀原料，而这种原料在自然界不多，这需要从添加剂入手来制得轻质陶瓷，添加剂的种类、加入方式和成球工艺会导致工艺的复杂性和产品性能的不稳定性。采用预加粒状模板并经浸料、干燥和烧成的工艺来生产轻质陶粒时，模板烧除后陶粒的圆度、表面光滑度和尺寸等方面出现可控性差的缺点，这就需要选择恰当的模板材料、合适的模板尺寸以及与之匹配的陶粒原料和工艺条件。但到目前为止，相关研究工作开展的较少。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种利用废旧木材粒生产轻质陶粒球的方法，即将废旧木材粒经氨水溶液处理后放入陶瓷浆料中浸浆，经干燥后烧成来生产轻质陶粒球，即利用木材在高温下分解、陶瓷液相烧成以及高温下气体释放的协同作用来实现轻质陶粒球的生产，其特征包括以下步骤:
(I)先将废旧木材加工成4~8_ X 4~8_ X 4?8mm的木材粒，再将木材粒放入氨水质量百分比为5%的氨水溶液中，并在100?110°C下处理12?18h后用水洗涤，得到处理后的木材粒；
(2 )配制含经步骤(I)得到的处理后的木材粒、长石、石英、玻璃粉、碳化硅粉、高岭土、氧化镁、水的质量比为0.75-3 = 50:31:25:0.1-0.3:10:2:90的陶瓷浆料，在行星球磨机上球磨2小时后，将木材粒取出并于80?110°C下干燥12小时，得到浸陶瓷料的木材粒；
(3)将经步骤(2)得到的浸陶瓷料的木材粒以每分钟6°C的速度升温至1170°C，保温15?30分钟后随炉冷却，即得到轻质陶粒球。
[0006]其中，步骤(I)中废旧木材的种类为杉木、松木或杨木。木材粒的大小可以调控陶粒球的尺寸和密度。加工的木材粒的形状为方形，最优的木材粒形状为立方形。步骤(I)中木材粒与氨水质量浓度为5%的氨水溶液的质量比为1:50?1:10，最优的质量比值为1:25。步骤(2)中添加的碳化硅粉在高温下会释放出气体并在陶粒内产生气孔，可以调控陶粒球的密度。步骤(2)的陶瓷浆料在取出木材粒后还可以再次使用，即再在陶瓷浆料中加入经步骤(I)制备的木材粒，依次经步骤(2)所提到的球磨和干燥过程、步骤(3)所提及的烧成过程生产轻质陶粒球，如此重复可以使用多次，直至烧成的轻质陶粒球表面不能够形成连续球体为止。
[0007]本发明的有益效果在于:
(1)作为浸料模板的废旧木材粒的尺寸较小，对废旧木材原料的尺寸要求非常低，可望提供一种废旧木材的有效处理方式，属于废旧木材回收利用资源化处理技术的范畴；
(2)在浸料过程中，陶瓷浆料可以进入氨水处理的木材粒内部，木材粒吸附的陶瓷料数量多，在高温烧成时木材粒发生分解，陶瓷料能够保证陶粒球表面的连续性，也保障陶粒球形状的连续性；
(3)浸陶瓷料的木材粒经干燥后可以直接进入烧成环节，减少了传统陶粒的成球工艺，简化了陶粒球的生产工艺；
(4)陶粒球的形状可以通过陶粒球烧成过程中陶瓷液相生成后自发成球的原理保障球形的形状，废旧木材粒的形状对烧成后的陶粒球形状影响较小，只需加工成4?8mm X 4~8mmX 4?8mm的方形木材粒即可，因此大幅度降低了废旧木材粒的加工难度；
(5)陶粒球的密度可通过废旧木材粒的大小和碳化硅粉的用量来方便调控；
(6 )陶粒球的大小也可以通过废I日木材粒的尺寸来方便调控。
【具体实施方式】
[0008]实施例1
(I)先将废旧杉木材加工成4mm X 4mm X 4mm的木材粒，再将木材粒放入氨水质量比为5%的氨水溶液中，使木材粒与氨水溶液的质量比为1:25，再于110°C下处理12h后用水洗涤，得到处理后的木材粒；
(2 )配制含经步骤(I)得到的处理后的木材粒、长石、石英、玻璃粉、碳化硅粉、高岭土、氧化镁、水的质量比为0.75:50:31:25:0.2:10:2:90的陶瓷浆料，在行星球磨机上球磨2小时后，将木材粒取出并于80°C下干燥12小时，得到浸陶瓷料的木材粒；
(3)将经步骤(2)得到的浸陶瓷料的木材粒以每分钟6°C的速度升温至1170°C，保温30分钟后随炉冷却，即得到轻质陶粒球。
[0009]与步骤(I)加工的4mm X 4mm X 4mm的木材粒相比，经步骤(2)后得到的浸陶瓷料的木材粒质量增加38%。经步骤(3)后得到的轻质陶粒球粒度均匀、球形度高，平均密度为0.77g/cm3，平均粒度为3.18mm,平均吸水率为37.0%。
[0010]实施例2
(I)先将废旧松木材加工成8_ X 8mm X 8mm的木材粒，再将木材粒放入氨水质量百分比为5%的氨水溶液中，使木材粒与氨水溶液的质量比为1:25，再于100°C下处理12h后用水洗涤，得到处理后的木材粒；
(2 )配制含经步骤(I)得到的处理后的木材粒、长石、石英、玻璃粉、碳化硅粉、高岭土、氧化镁、水的质量比为3:50: 31: 25:0.2:10: 2