专利名称：一种超轻淤泥陶粒及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑材料类，具体涉及一种陶粒及其制备方法。
背景技术：
陶粒因其多孔的内部结构以及轻质等突出优点和特点，在现代高层建筑和大跨径结构中有着广阔的应用前景。当前的陶粒多采用粘土、页岩和粉煤灰等为原料，经过高温烧结而成。由于粘土是一种地域分布广泛的优质资源，大力发展粘土陶粒势必导致大量优质耕地的破坏和流失；加之国家墙体材料改革等政策、法规的实施，粘土陶粒必将退出建材领域。页岩是一种天然的资源，且地域分布不均，各地页岩矿石的成分和矿物组成的差异较大，适宜于直接生产页岩陶粒的优质页岩矿石较少。页岩陶粒的生产会破坏自然植被和环境，并在一定程度上打破生态系统的平衡，对自然界的影响深远。粉煤灰是一种工业废弃物，将其进行利用开发制备陶粒，具有良好的综合效益。
随着我国城市化水平的不断提高，生活污水、工业废水大量增加。大量的污水、废水排入城市周边河流、湖泊，经年累月在水底沉积了数量巨大的含水固体废弃物一淤泥。淤泥是一种类似粘土，以含硅酸盐矿物为主的物质，其中蕴含了大量的各种寄生虫和病菌。而当前对淤泥多进行填埋、堆放、堆肥以及投海等处理，由于其特殊的性能特点，极易造成对自然环境以及地下水系统的二次污染。国内外对于淤泥资源化利用的研究较多，但多集中在利用淤泥制备烧结红砖、生产水泥以及利用淤泥焚烧灰作为生产水泥和陶粒产品的辅助原料等方面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超轻淤泥陶粒及其制备方法，制备出的超轻淤泥陶粒内部具有大量蜂窝状的气孔、强度较高、吸水率小，该方法能够将淤泥资源化，并解决了二次污染问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种超轻淤泥陶粒，其特征在于它包括淤泥和焦炭原料制备而成，各原料所占质量百分比为淤泥60-98、焦炭2-40、粉煤灰0-25、铝矾土0-25，各原料所占质量百分比之和为100％。
所述的淤泥经过过滤、沉积、均化、干燥后破碎，除去0.075mm以上的筛余物；淤泥中CaO和MgO的总量小于淤泥质量的8％，Na2O和K2O的总量小于淤泥质量的6％。
所述的原料所占质量百分比为淤泥60-93、焦炭2-20、5-25。
所述的原料所占质量百分比为淤泥60-93、焦炭2-20、粉煤灰5-25。
所述的原料所占质量百分比为淤泥60-88、焦炭2-20、铝矾土5-25、粉煤灰5-25。
上述一种超轻淤泥陶粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤1)、原料的预处理淤泥经过过滤、沉积、均化、干燥后破碎，除去0.075mm以上的筛余物，脱水干燥至含水量15-30％，淤泥中CaO和MgO的总量小于淤泥质量的8％，Na2O和K2O的总量小于淤泥质量的6％；焦炭、铝矾土、粉煤灰分别磨细，除去0.075mm以上的筛余物；2)、原料的选取按各原料所占质量百分比为淤泥60-98、焦炭2-40、粉煤灰0-25、铝矾土0-25，各原料所占质量百分比之和为100％选取淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰；3)、成型将淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰在挤压成型机内混合搅拌，加入水并控制含水量为10％-30％，搅拌均匀后挤出成型；4)、成型的生料在100℃-200℃干燥3h-5h、450℃-650℃预烧3min-10min、1130℃-1180℃高温焙烧3min-15min，冷却得到堆积密度为260-500kg/m3的超轻淤泥陶粒。
本发明采用淤泥和焦炭原料制备陶粒，将淤泥资源化，并解决了二次污染问题；焦炭经焙烧后形成气体，使超轻淤泥陶粒内部具有大量蜂窝状的气孔；成型的生料经干燥、预烧、焙烧，使超轻淤泥陶粒表面具有玻璃相釉化层，强度较高、吸水率小，制得超轻淤泥陶粒的性能指标按GB/T17431-1998进行检验，堆积密度为260-500kg/m3，吸水率小于25％，筒压强度为0.7-2.4MPa。本发明采用淤泥和焦炭中加入铝矾土和粉煤灰原料制备陶粒，其陶粒强度较高。本发明能够有效地减少、降低当前陶粒的生产对自然资源和生态的破坏范围和破坏程度；同时，能避免淤泥等对环境的二次污染，为淤泥的资源化利用提供了一种有效的方法。利用该超轻淤泥陶粒可以配制出高性能的轻集料混凝土，并能开发出具有保温、隔热、隔音、降噪等多种功能特性的新型墙体材料。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1超轻淤泥陶粒，它由淤泥、焦炭按比例混合均匀后挤压成型，经过干燥、预烧、焙烧和冷却而成；原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭＝95％∶5％；淤泥为武汉市东湖水底淤泥。
上述超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1).原料的预处理淤泥经过过滤、沉积、均化、干燥后破碎，除去0.075mm以上的筛余物；淤泥中CaO和MgO的总量小于淤泥质量的8％，Na2O和K2O的总量小于淤泥质量的6％；焦炭粉磨，控制原料的细度在0.075mm以下。2).按配比称取淤泥、焦炭，原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭＝95％∶5％；充分搅拌使之混合均匀。3).控制含水量为10％-20％，采用挤压机成型陶粒生料。4).生料在100℃-200℃干燥3h-5h、450℃-550℃预烧3min-5min、1130℃-1150℃高温焙烧3min-5min。5).将经过焙烧的生料冷却，即得超轻淤泥陶粒。
该超轻淤泥陶粒的主要性能指标可分别达到堆积密度340-500kg/m3；筒压强度0.9-2.4MPa、吸水率15-20％。
实施例2超轻淤泥陶粒，它由淤泥、焦炭按比例混合均匀后挤压成型，经过干燥、预烧、焙烧和冷却而成；原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭＝90％∶10％；淤泥为武汉市东湖水底淤泥，以下实施例相同。
上述超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1).原料的预处理淤泥经过过滤、沉积、均化、干燥后破碎，除去0.075mm以上的筛余物；淤泥中CaO和MgO的总量小于淤泥质量的8％，Na2O和K2O的总量小于淤泥质量的6％；焦炭粉磨，控制原料的细度在0.075mm以下。2).按配比称取淤泥、焦炭，原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭＝90％∶10％；充分搅拌使之混合均匀。3).控制混合原料中的含水量为15％-20％，采用挤压机成型陶粒生料。4).生料在100℃-200℃干燥3h-5h、500℃-650℃预烧5min-8min、1140℃-1160℃高温焙烧5min-8min。5).将经过焙烧的生料冷却，即得超轻淤泥陶粒。
该超轻淤泥陶粒的主要性能指标可分别达到堆积密度280-460kg/m3；筒压强度0.7-2.4MPa、吸水率15-25％。
实施例3超轻淤泥陶粒，它由淤泥、焦炭按比例混合均匀后挤压成型，经过干燥、预烧、焙烧和冷却而成；原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭＝85％∶15％。
上述超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1).原料的预处理淤泥除杂、粉磨，焦炭粉磨，控制原料的细度在0.075mm以下。2).按配比称取淤泥、焦炭，原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭＝85％∶15％；充分搅拌使之混合均匀。3).控制含水量为15％-30％，采用挤压机成型陶粒生料。4).生料在100℃-200℃干燥3h-5h、450℃-650℃预烧3min-10min、1140℃-1180℃高温焙烧3min-10min。5).将经过焙烧的生料冷却，即得超轻淤泥陶粒。
该超轻淤泥陶粒的主要性能指标可分别达到堆积密度260-400kg/m3；筒压强度0.7-1.5MPa、吸水率15-25％。
实施例4超轻淤泥陶粒，它由淤泥、焦炭按比例混合均匀后挤压成型，经过干燥、预烧、焙烧和冷却而成；原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭＝98％∶2％。
上述超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1).原料的预处理淤泥除杂、粉磨，焦炭粉磨，控制原料的细度在0.075mm以下。2).按配比称取淤泥、焦炭，原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭＝98％∶2％；充分搅拌使之混合均匀。3).控制含水量为15％-20％，采用挤压机成型陶粒生料。4).生料在100℃-200℃干燥3h-5h、450℃-650℃预烧3min-10min、1140℃-1150℃高温焙烧3min-5min。5).将经过焙烧的生料冷却，即得超轻淤泥陶粒。
该超轻淤泥陶粒的主要性能指标可分别达到堆积密度340-500kg/m3；筒压强度1.2-2.1MPa、吸水率15-20％。
实施例5超轻淤泥陶粒，它由淤泥、焦炭、铝矾土按比例混合均匀后挤压成型，经过干燥、预烧、焙烧和冷却而成；原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭∶铝矾土＝75％∶5％∶20％。
上述超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1).原料的预处理淤泥除杂、粉磨，焦炭、铝矾土粉磨，控制原料的细度在0.075mm以下；2).按配比称取淤泥、焦炭和铝矾土，原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭∶铝矾土＝75％∶5％∶20％；充分搅拌使之混合均匀。3).控制混合原料中的含水量为15％-30％，采用挤压机成型陶粒生料。4).生料在100℃-200℃干燥3h-5h、600℃-650℃预烧4min-8min、1150℃-1180℃高温焙烧5min-10min。5).将经过焙烧的生料冷却，即得超轻淤泥陶粒。
该超轻淤泥陶粒的主要性能指标可分别达到堆积密度360-500kg/m3；筒压强度1.0-2.4MPa、吸水率小于20％。
实施例6超轻淤泥陶粒，它由淤泥、焦炭、铝矾土按比例混合均匀后挤压成型，经过干燥、预烧、焙烧和冷却而成；原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭∶铝矾土＝75％∶20％∶5％。
上述超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1).原料的预处理淤泥除杂、粉磨，焦炭、铝矾土粉磨，控制原料的细度在0.075mm以下；2).按配比称取淤泥、焦炭和铝矾土，原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭∶铝矾土＝75％∶20％∶5％；充分搅拌使之混合均匀。3).控制混合原料中的含水量为20％-30％，采用挤压机成型陶粒生料。4).生料在100℃-200℃干燥3h-5h、600℃-650℃预烧4min-8min、1150℃-1180℃高温焙烧5min-10min。5).将经过焙烧的生料冷却，即得超轻淤泥陶粒。
该超轻淤泥陶粒的主要性能指标可分别达到堆积密度300-400kg/m3；筒压强度1.0-1.5MPa、吸水率小于25％。
实施例7超轻淤泥陶粒，它由淤泥、焦炭、粉煤灰按比例混合均匀后挤压成型，经过干燥、预烧、焙烧和冷却而成；原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭∶粉煤灰＝75％∶5％∶20％。
上述超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1).原料的预处理淤泥除杂、粉磨，焦炭、粉煤灰粉磨，控制原料的细度在0.075mm以下；2).按配比称取淤泥、焦炭和粉煤灰，原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭∶粉煤灰＝75％∶5％∶20％；充分搅拌使之混合均匀。3).控制混合原料中的含水量为20％-30％，采用挤压机成型陶粒生料。4).生料在100℃-200℃干燥3h-5h、500℃-650℃预烧3min-8min、1140℃-1180℃高温焙烧5min-10min。5).将经过焙烧的生料冷却、筛分，即得超轻淤泥陶粒。
该超轻淤泥陶粒的主要性能指标可分别达到堆积密度370-500kg/m3；筒压强度1.0-2.4MPa、吸水率小于20％。
实施例8超轻淤泥陶粒，它由淤泥、焦炭、粉煤灰按比例混合均匀后挤压成型，经过干燥、预烧、焙烧和冷却而成；原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭∶粉煤灰＝70％∶5％∶25％。
上述超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1).原料的预处理淤泥除杂、粉磨，焦炭、粉煤灰粉磨，控制原料的细度在0.075mm以下；2).按配比称取淤泥、焦炭和粉煤灰，原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭∶粉煤灰＝70％∶5％∶25％；充分搅拌使之混合均匀。3).控制混合原料中的含水量为20％-30％，采用挤压机成型陶粒生料。4).生料在100℃-200℃干燥3h-5h、500℃-650℃预烧3min-8min、1140℃-1160℃高温焙烧5min-10min。5).将经过焙烧的生料冷却、筛分，即得超轻淤泥陶粒。
该超轻淤泥陶粒的主要性能指标可分别达到堆积密度380-500kg/m3；筒压强度1.1-2.4MPa、吸水率小于20％。
实施例9超轻淤泥陶粒，它由淤泥、焦炭、粉煤灰按比例混合均匀后挤压成型，经过干燥、预烧、焙烧和冷却而成；原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭∶粉煤灰＝75％∶10％∶15％。
上述超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1).原料的预处理淤泥除杂、粉磨，焦炭、粉煤灰粉磨，控制原料的细度在0.075mm以下；2).按配比称取淤泥、焦炭和粉煤灰，原料中各组分的质量配比为淤泥∶焦炭∶粉煤灰＝75％∶10％∶15％；充分搅拌使之混合均匀。3).控制混合原料中的含水量为20％-25％，采用挤压机成型陶粒生料。4).生料在100℃-200℃干燥3h-5h、600℃-650℃预烧4min-8min、1150℃-1180℃高温焙烧5min-10min。5).将经过焙烧的生料冷却、筛分，即得超轻淤泥陶粒。
该超轻淤泥陶粒的主要性能指标可分别达到堆积密度420-500kg/m3；筒压强度1.6-2.3MPa、吸水率小于20％。
实施例10一种超轻淤泥陶粒，它包括淤泥和焦炭原料制备而成，所述的原料所占质量百分比为淤泥88、焦炭2、铝矾土5、粉煤灰5。
上述一种超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1)、原料的预处理淤泥经过过滤、沉积、均化、干燥后破碎，除去0.075mm以上的筛余物，淤泥中CaO和MgO的总量小于淤泥质量的8％，Na2O和K2O的总量小于淤泥质量的6％；淤泥、焦炭、铝矾土、粉煤灰分别磨细，除去0.075mm以上的筛余物；2)、原料的选取按各原料所占质量百分比为淤泥88、焦炭2、铝矾土5、粉煤灰5，选取淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰；3)、成型将淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰在挤压成型机内混合搅拌，加入水并控制含水量为15％-30％，搅拌均匀后挤出成型；4)、成型的生料在100℃-200℃干燥3h-5h、450℃-650℃预烧3min-10min、1130℃-1180℃高温焙烧3min-15min，冷却得到堆积密度为280-500kg/m3的超轻淤泥陶粒。
实施例11一种超轻淤泥陶粒，它包括淤泥和焦炭原料制备而成，所述的原料所占质量百分比为淤泥60、焦炭2、铝矾土13、粉煤灰25。
上述一种超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1)、原料的预处理淤泥经过过滤、沉积、均化、干燥后破碎，除去0.075以上的筛余物，淤泥中CaO和MgO的总量小于淤泥质量的8％，Na2O和K2O的总量小于淤泥质量的6％；焦炭、铝矾土、粉煤灰分别磨细，除去0.075mm以上的筛余物；2)、原料的选取按各原料所占质量百分比为淤泥60、焦炭2、铝矾土13、粉煤灰25，选取淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰；3)、成型将淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰在挤压成型机内混合搅拌，加入水并控制含水量为20％-30％，搅拌均匀后挤出成型4)、成型的生料在100℃-200℃干燥3h-5h、450℃-650℃预烧3min-10min、1130℃-1180℃高温焙烧3min-15min，冷却得到堆积密度为280-500kg/m3的超轻淤泥陶粒。
实施例12一种超轻淤泥陶粒，它包括淤泥和焦炭原料制备而成，所述的原料所占质量百分比为淤泥60、焦炭10、铝矾土25、粉煤灰5。
上述一种超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1)、原料的预处理淤泥经过过滤、沉积、均化、干燥后破碎，除去0.075以上的筛余物，淤泥中CaO和MgO的总量小于淤泥质量的8％，Na2O和K2O的总量小于淤泥质量的6％；焦炭、铝矾土、粉煤灰分别磨细，除去0.075mm以上的筛余物；2)、原料的选取按各原料所占质量百分比为淤泥60、焦炭10、铝矾土25、粉煤灰5，选取淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰；3)、成型将淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰在挤压成型机内混合搅拌，加入水并控制含水量为15％-30％，搅拌均匀后挤出成型；4)、成型的生料在100℃-200℃干燥3h-5h、450℃-650℃预烧3min-10min、1130℃-1180℃高温焙烧3min-15min，冷却得到堆积密度为280-500kg/m3的超轻淤泥陶粒。
实施例13一种超轻淤泥陶粒，它包括淤泥和焦炭原料制备而成，所述的原料所占质量百分比为淤泥70、焦炭20、铝矾土5、粉煤灰5。
上述一种超轻淤泥陶粒的制备方法，包括如下步骤1)、原料的预处理淤泥经过过滤、沉积、均化、干燥后破碎，除去0.075以上的筛余物，淤泥中CaO和MgO的总量小于淤泥质量的8％，Na2O和K2O的总量小于淤泥质量的6％；焦炭、铝矾土、粉煤灰分别磨细，除去0.075mm以上的筛余物；2)、原料的选取按各原料所占质量百分比为淤泥70、焦炭20、铝矾土5、粉煤灰5，选取淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰；3)、成型将淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰在挤压成型机内混合搅拌，加入水并控制含水量为15％-30％，搅拌均匀后挤出成型；4)、成型的生料在100℃-200℃干燥3h-5h、450℃-650℃预烧3min-10min、1130℃-1180℃高温焙烧3min-15min，冷却得到堆积密度为280-500kg/m3的超轻淤泥陶粒。
本发明的淤泥、焦炭、铝矾土、粉煤灰原料的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。
权利要求
1.一种超轻淤泥陶粒，其特征在于它包括淤泥和焦炭原料制备而成，各原料所占质量百分比为淤泥60-98、焦炭2-40、粉煤灰0-25、铝矾土0-25，各原料所占质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种超轻淤泥陶粒，其特征在于所述的淤泥经过过滤、沉积、均化、干燥后破碎，除去0.075mm以上的筛余物；淤泥中CaO和MgO的总量小于淤泥质量的8％，Na2O和K2O的总量小于淤泥质量的6％。
3.根据权利要求1所述的一种超轻淤泥陶粒，其特征在于所述的原料所占质量百分比为淤泥60-93、焦炭2-20、铝矾土5-25。
4.根据权利要求1所述的一种超轻淤泥陶粒，其特征在于所述的原料所占质量百分比为淤泥60-93、焦炭2-20、粉煤灰5-25。
5.根据权利要求1所述的一种超轻淤泥陶粒，其特征在于所述的原料所占质量百分比为淤泥60-88、焦炭2-20、铝矾土5-25、粉煤灰5-25。
6.如权利要求1所述的一种超轻淤泥陶粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤1)、原料的预处理淤泥经过过滤、沉积、均化、干燥后破碎，除去0.075mm以上的筛余物，淤泥中CaO和MgO的总量小于淤泥质量的8％，Na2O和K2O的总量小于淤泥质量的6％；焦炭、铝矾土、粉煤灰分别磨细，除去0.075mm以上的筛余物；2)、原料的选取按各原料所占质量百分比为淤泥60-98、焦炭2-40、粉煤灰0-25、铝矾土0-25，各原料所占质量百分比之和为100％选取淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰；3)、成型将淤泥、焦炭、铝矾土和粉煤灰在挤压成型机内混合搅拌，加入水并控制含水量为10％-30％，搅拌均匀后挤出成型；4)、成型的生料在100℃-200℃干燥3h-5h、450℃-650℃预烧3min-10min、1130℃-1180℃高温焙烧3min-15min，冷却得到堆积密度为260-500kg/m3的超轻淤泥陶粒。
全文摘要
本发明涉及一种陶粒及其制备方法。一种超轻淤泥陶粒，其特征在于它包括淤泥和焦炭原料制备而成，各原料所占质量百分比为淤泥60－98、焦炭2－40、粉煤灰0－25、铝矾土0－25，各原料所占质量百分比之和为100％。其制备方法为原料的预处理，原料的选取，成型，干燥、预烧、焙烧，得产品。本发明制备出的超轻淤泥陶粒内部具有大量蜂窝状的气孔、强度较高、吸水率小，该方法能够将淤泥资源化，并解决了二次污染问题。
文档编号C04B33/04GK1850713SQ20061001907
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月16日 优先权日2006年5月16日
发明者胡曙光, 丁庆军, 黄劲, 王发洲, 吕林女, 彭波 申请人:武汉理工大学