本发明属于保温材料
技术领域：
，尤其涉及一种轻质保温陶粒、其制备方法及其应用。
背景技术：
：陶粒一般用来取代混凝土中的碎石和卵石，被称为轻骨料或轻集料。传统陶粒和陶砂均是以黏土作为原料经烧结而制成的，需要大量开采优质黏土、页岩等，破坏耕地及自然环境，大大加重了环境负担，违背可持续发展的原则。铸造电炉除尘灰是熔炼过程(中天炉、中频感应电炉、电弧炉、精炼炉等)产生的生产性烟尘，然后经除尘器收集的粉尘，经除尘器收集的粉尘，每年产量近百万吨，这些炉灰需要一个巨大的场地堆放，如管理不善或不充分利用，不仅白白浪费资源，还将会造成严重污染。处理好工业废渣，保护好环境是建设人与自然和谐社会的需要，用铸造除尘灰可以制造出多种新材料和产品，在替代宝贵的天然一次资源和废物综合利用方面具有积极意义。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轻质保温陶粒、其制备方法及其应用，该轻质保温陶粒充分利用废料，且具有优异的力学性能和保温性能。本发明提供了一种轻质保温陶粒，以重量份数计，原料包括以下组分：铸造电炉除尘灰500～1000份，煤矸石50～100份，粉煤灰0～100份，膨润土25～100份，高岭土0～100份和煤粉0～100份；所述铸造电炉除尘灰包括煤粉2.5～10wt％，sio268～72wt％，cao7.5～10.5wt％和fe2o310～15.8wt％；所述粉煤灰包括fe2o30.5～2.3wt％、al2o330～35wt％和sio242～47wt％。优选地，所述粉煤灰的粒径为10～50μm；所述煤矸石的粒径为40～100μm。优选地，所述原料包括1000份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份ca基膨润土和100份粒度40～100μm的煤矸石粉；或1000份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份ca基膨润土、50份粒径10～50μm的粉煤灰、50份高岭土、100份粒度40～100μm的煤矸石和50份煤粉；或1000份粒度200目以下的铸造电炉除尘灰、100份na基膨润土和100份粒度40～100μm的煤矸石粉；或500份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份粒径10～50μm的粉煤灰、50份ca基膨润土、25份高岭土和50份粒度40～100μm的煤矸石；或500份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份粒径10～50μm的粉煤灰、25份na基膨润土、25份高岭土及50份粒度40～100μm的煤矸石。优选地，所述膨润土选自钠基膨润土、钙基膨润土和有机膨润土中的一种或多种。优选地，包括粉煤灰50～100份。优选地，包括煤粉50～100份。本发明提供了一种上述技术方案所述轻质保温陶粒的制备方法，包括以下步骤:将铸造电炉除尘灰500～1000份，煤矸石50～100份，粉煤灰0～100份，膨润土50～100份，高岭土0～100份和煤粉0～100份混合，得到混合粉料；将所述混合粉料造粒，得到粒径3～10mm的料球，然后养护干燥，得到干燥的料球；将干燥的料球在1050℃～1150℃下焙烧30～40min，得到轻质保温陶粒。优选地，所述养护干燥的温度为100～160℃，时间为12～24h。本发明提供了一种保温砌块，由包括上述技术方案所述轻质保温陶粒或上述技术方案所述制备方法制备的轻质保温陶粒的原料制得。本发明提供了一种轻质保温陶粒，以重量份数计，原料包括以下组分：铸造电炉除尘灰500～1000份，煤矸石50～100份，粉煤灰0～100份，膨润土50～100份，高岭土0～100份和煤粉0～100份；所述铸造电炉除尘灰包括煤粉2.5～10wt％，sio268～72wt％，cao7.5～10.5wt％和fe2o310～15.8wt％；所述粉煤灰包括fe2o30.5～2.3wt％、al2o330～35wt％和sio242～47wt％。该轻质保温陶粒以铸造电炉除尘灰为原料，再掺杂煤矸石和膨润土，制得轻质保温陶粒，充分利用了铸造电炉除尘灰，且具有优异的保温性能。实验结果表明：轻质保温陶粒的吸水率为6.29～7.28％；密度为795～842kg/m3；抗压强度为8.53～9.63mpa；热导率为0.085～0.12w/(m·k)。具体实施方式本发明提供了一种轻质保温陶粒，以重量份数计，原料包括以下组分：铸造电炉除尘灰500～1000份，煤矸石50～100份，粉煤灰0～100份，膨润土25～100份，高岭土0～100份和煤粉0～100份；所述铸造电炉除尘灰包括煤粉2.5～10wt％，sio268～72wt％，cao7.5～10.5wt％和fe2o310～15.8wt％；所述粉煤灰包括fe2o30.5～2.3wt％、al2o330～35wt％和sio242～47wt％。该轻质保温陶粒以铸造电炉除尘灰为原料，再掺杂煤矸石和膨润土，在焙烧过程中，在铸造电炉除尘灰和其中的fe2o3助熔作用下，随着煤粉和煤矸石中挥发分的焙烧，陶粒发生较大的体积变化，内部将产生大量的气孔，使制得的轻质保温陶粒具有优异的保温性能，其还充分利用了铸造电炉除尘灰，实现了铸造电炉除尘灰的无害化和资源化，有利于节能减排和保护环境。本发明提供的轻质保温陶粒的制备原料包括铸造电炉除尘灰500～1000份。所述铸造电炉除尘灰的粒度优选在100～200目以下。在本发明中，所述铸造电炉除尘灰包括煤粉2.5～10wt％，sio268～72wt％，cao7.5～10.5wt％和fe2o310～15.8wt％；优选还包括k2o2.5～3.5wt％，tio21.2～1.8wt％、mno20.3～0.5wt％、zno0.03～0.05wt％和cuo0.05～0.07wt％。铸造电炉除尘灰中fe2o3含量较高，同时除尘灰中还含有一定量的煤粉，fe2o3在轻质保温陶粒的制备焙烧中起到助熔剂、发气剂的作用，煤粉焙烧时能够起到助燃的作用，fe2o3和煤粉可在高温下产生气体，使陶粒内部产生气孔；fe2o3还可起到一定的助熔作用，降低烧结温度，使陶粒易于焙烧，增加液相的粘度，在相对较低的温度使陶粒的烧成度更好。本发明提供的轻质保温陶粒的制备原料包括煤矸石50～100份。所述煤矸石是洗煤厂在洗矸、煤炭生产中的手选矸、半煤巷和岩巷掘进中排出的煤和岩石，块状的煤矸石需经过破碎、磨粉、筛分后制成其粒径为40～100μm的粉料。所述煤矸石包括sio251～53％；al2o331～33％；fe2o33.7～3.9％；cao2.30～2.35％和mgo2.40～2.42％；在具体实施例中，所述煤矸石的具体组成为：sio252％；al2o332％；fe2o33.8％；cao2.32％；mgo2.41％；tio20.90％；k2o+na2o1.45％和其他微量组分。本发明提供的轻质保温陶粒的制备原料包括膨润土25～100份。所述膨润土优选选自na基膨润土、ca基膨润土和有机膨润土中的一种或多种。本发明提供的轻质保温陶粒的制备原料包括粉煤灰0～100份，优选为10～100份，更优选为50～100份。所述粉煤灰包括fe2o30.5～2.3wt％、al2o330～35wt％和sio242～47wt％；优选还包括cao5.7～6.1wt％，ceo20.09～0.15wt％，k2o0.8～1.0wt％，mgo0.5～0.65wt％，na2o0.4～0.5wt％，tio21～2wt％和zro20.1～0.13wt％。所述粉煤灰是燃煤电厂产生的一级灰或二级灰，一级、二级粉煤灰采用45μm筛余量(％)为细度指标，规定一级灰不大于12％，二级灰不大于20％。在本发明中，所述粉煤灰的粒径优选为10～75μm。本发明提供的轻质保温陶粒的制备原料包括高岭土0～100份，优选为10～100份，更优选为50～100份。所述高岭土在造粒过程中提高坯体的可塑性，同时在坯体烘干后保证了在烧结过程中坯体的强度。所述高岭土优选采用经700～800℃煅烧后的偏高岭土。本发明提供的轻质保温陶粒的制备原料包括煤粉0～100份，优选为10～100份，更优选为50～100份。所述煤粉焙烧时能够起到助燃的作用，且其中的挥发性物质挥发后会产生大量的气孔。在本发明具体实施例中，所述轻质保温陶粒的制备原料包括1000份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份ca基膨润土和100份粒度40～100μm的煤矸石粉；或1000份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份ca基膨润土、50份粒径10～50μm的粉煤灰、50份高岭土、100份粒度40～100μm的煤矸石和50份煤粉；或1000份粒度200目以下的铸造电炉除尘灰、100份na基膨润土和100份粒度40～100μm的煤矸石粉；或500份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份粒径10～50μm的粉煤灰、50份ca基膨润土、25份高岭土和50份粒度40～100μm的煤矸石；或500份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份粒径10～50μm的粉煤灰、25份na基膨润土、25份高岭土及50份粒度40～100μm的煤矸石。本发明提供了一种上述技术方案所述轻质保温陶粒的制备方法，包括以下步骤:将铸造电炉除尘灰500～1000份，煤矸石50～100份，粉煤灰0～100份，膨润土50～100份，高岭土0～100份和煤粉0～100份混合，得到混合粉料；将所述混合粉料造粒，得到粒径3～8mm的料球，然后养护干燥，得到干燥的料球；将干燥的料球在1050℃～1150℃下焙烧30～40min，得到轻质保温陶粒。在本发明中，所述铸造电炉除尘灰500～1000份，煤矸石0～100份，粉煤灰0～100份，膨润土50～100份，高岭土0～100份和煤粉0～100份优选在搅拌机中混合；所述混合的时间优选为5～10min。本发明优选在盘式造粒机中进行造粒；造粒时，盘式造粒机转速控制在30～40r/min。在本发明中，所述养护干燥的温度优选为100～160℃，时间优选为12～24h。本发明提供了一种保温砌块，由包括上述技术方案所述轻质保温陶粒或上述技术方案所述制备方法制备的轻质保温陶粒的原料制得。按照本发明技术生产的铸造电炉除尘灰烧结轻质保温陶粒，各项技术指标均达到中华人民共和国gb/t17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》标准要求；表1轻集料的指标要求：项目指标粒径3～8mm堆积密度700～900kg/m3筒压强度8～10mpa吸水率≤10％为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种轻质保温陶粒、其制备方法及其应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。以下实施例中采用的铸造电炉除尘灰的组分含量如表2所示：表2铸造电炉除尘灰的组分含量采用的粉煤灰的组分含量如表3所示：表3粉煤灰的组分含量成分sio2al2o3k2ona2ocaotio2mgofe2o3zro2ceo2含量/％44.37332.6390.9010.4615.8901.4460.5845.0870.1190.106以下实施例中采用的煤矸石包括sio252％；al2o332％；fe2o33.8％；cao2.32％；mgo2.41％；tio20.90％；k2o+na2o1.45％和其他微量组分。实施例1(1)制备混料：将1000份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份ca基膨润土和100份粒度40～100μm的煤矸石粉依次放入搅拌机中搅拌6min；(2)造粒及养护：在转速为30r/min的盘式造粒机中对混合后的粉料造粒，得到粒径为5～8mm的料球，然后在120℃的恒温箱中养护12h；(3)烧结：采用回转窑进行焙烧，经过1125℃烧结30min，得到轻质保温陶粒。实施例2(1)制备混料：将1000份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份ca基膨润土、50份粒径10～50μm的粉煤灰、50份高岭土、100份粒度40～100μm的煤矸石和50份煤粉依次放入搅拌机中搅拌6min；(2)造粒及养护：在转速为30r/min的盘式造粒机中对混合后的粉料造粒，得到粒径为5-8mm的料球，然后在120℃的恒温箱中养护12h；(3)烧结：采用回转窑进行焙烧，经过1125℃烧结30min，得到轻质保温陶粒。实施例3(1)制备混料：将1000份粒度200目以下的铸造电炉除尘灰、100份na基膨润土和100份粒度40～100μm的煤矸石粉依次放入搅拌机中搅拌10min；(2)造粒及养护：在转速为35r/min的盘式造粒机中对混合后的粉料造粒，得到粒径为5mm的料球，然后在120℃的恒温箱中养护24h；(3)烧结：采用回转窑进行焙烧，经过1100℃烧结30min，得到轻质保温陶粒。实施例4(1)制备混料：将500份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份粒径10～50μm的粉煤灰、50份ca基膨润土、25份高岭土和50份粒度40～100μm的煤矸石依次放入搅拌机中搅拌5min；(2)造粒及养护：在转速为30r/min的盘式造粒机中对混合后的粉料造粒，得到粒径为5-8mm的料球，然后在120℃的恒温箱中养护12h；(3)烧结：采用回转窑进行焙烧，经过1150℃烧结30min，得到轻质保温陶粒。实施例5(1)制备混料：将500份粒度100～200目的铸造电炉除尘灰、100份粒径10～20μm的粉煤灰、25份na基膨润土、25份高岭土及50份粒度40～100μm的煤矸石依次放入搅拌机中搅拌5min；(2)造粒及养护：在转速为30r/min的盘式造粒机中对混合后的粉料造粒，得到粒径为3～5mm的料球，然后在120℃的恒温箱中养护24h；(3)烧结：采用回转窑进行焙烧，经过1125℃烧结30min，得到轻质保温陶粒。表4实施例1～5制备的轻质保温陶粒的性能测试结果由以上实施例可知，本发明提供了一种轻质保温陶粒，以重量份数计，原料包括以下组分：铸造电炉除尘灰500～1000份，煤矸石50～100份，粉煤灰0～100份，膨润土50～100份，高岭土0～100份和煤粉0～100份；所述铸造电炉除尘灰包括煤粉2.5～10wt％，sio268～72wt％，cao7.5～10.5wt％和fe2o310～15.8wt％；所述粉煤灰包括fe2o30.5～2.3wt％、al2o330～35wt％和sio242～47wt％。该轻质保温陶粒以铸造电炉除尘灰为原料，再掺杂煤矸石和膨润土，制得轻质保温陶粒，充分利用了铸造电炉除尘灰，且具有优异的保温性能。实验结果表明：轻质保温陶粒的吸水率为6.29～7.28％；密度为795～842kg/m3；抗压强度为8.53～9.63mpa；热导率为0.085～0.12w/(m·k)。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12