利用粉煤灰和气化渣制备的轻质陶粒及其制法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及建筑材料技术领域，主要设及一种密度低、强度高、表面光滑、吸水率 低的轻质陶粒，具体设及一种利用粉煤灰和气化渣制备的轻质陶粒及其制法和应用。
【背景技术】
[0002] 粉煤灰是燃煤电厂生产过程中产生的一种固体废弃物，产量约占燃煤总量的5~ 20%。我国粉煤灰年排放量约5亿吨，目前我国粉煤灰堆放量20亿吨W上，储灰场占用± 地约4X104km2,该不仅严重污染环境，也占用了大量的±地资源。粉煤灰中含有大量的娃侣 氧化物，如果将粉煤灰中的主要成分加W利用，就可变废为宝"，达到保护环境的目的。 目前已有渗杂粉煤灰制备陶粒、压裂支撑剂、建材、日用陶瓷等技术应用，但是粉煤灰消耗 量并不是很大。
[0003] 气化渣是煤气化工艺中产生的一种固体废弃物，其含碳量较高，松散度好，并且具 有一定的热值，目前关于气化渣资源化利用的专利文献数量非常有限，而且都集中在二次 燃烧领域。范家峰等（中国专利，CN201210511610.9,一种煤化工气化渣的处理方法）公开 了一种煤化工气化渣的处理方法，将气化渣和煤泥均匀混合后再加入白泥浆，之后将混合 物输送到流化床锅炉内，通过流化床锅炉燃烧技术实现气化渣的综合利用。高继光等（节 能与环保，2014年02期，水煤浆气化灰渣综合利用和效益分析）报道了气化渣的特性和处 理方法，并对气化渣和煤泥混合后通过煤泥管道向锅炉输送燃烧进行了效益分析。
[0004] 陶粒主要特点是容重轻、强度高、导热系数低、耐火度高、化学稳定性好等，因而比 天然石料具有更优越的物理力学性能，该使得陶粒已逐渐在建材中得到应用，不仅降低了 建材重量，又使得建材拥有足够的强度，并且还具有保温及隔音效果。主要制备工艺如图1 所示；按设计的配方准确称量各种物料组分，之后进行配料混合、成型、干燥、赔烧、冷却等 陶粒制备工序，最终得到陶粒样品。近年来的专利文献中公开了一些配方及制备方法。
[000引黄剑锋等（中国专利，CN200910023179. 1，一种利用粉煤灰制备陶粒的方法）公 开了一种利用粉煤灰制备陶粒的方法，其粉煤灰用量范围为30%~50%，烧成温度范围为 1200~1300°C;金立虎等（中国专利，CN201210282957. 0, 一种陈腐垃圾渣粉、粉煤灰陶粒 及其制造方法）公开了一种陈腐垃圾渣粉、粉煤灰陶粒及其制造方法，其粉煤灰用量范围 为34%~47%，烧成温度范围为1200°C~1280°C;严云等（中国专利，CN201110163543. 1， 一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法）公开了一种用硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，其 烧成温度在1200~1250°C;戴李宗等（中国专利，CN200810071615. 8, 一种W海底渺泥为 原料的轻质陶粒及其制备方法）公开了一种W海底渺泥为原料的轻质陶粒及其制备方法， 其最高烧成温度也达到1250°C;张积耀等（中国专利，CN201110237966. 3, 一种制造气化炉 渣陶粒的材料配方及其陶粒）公开了一种制造气化炉渣陶粒的材料配方及其陶粒，其烧成 温度可W高达1300°C;王金军等（中国专利，CN201110127396. 2, 一种利用城市污泥和印染 污泥制造的轻质陶粒）公开了一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其产品堆积 密度范围为723~75化g/m3,筒压强度范围为6. 13~6. 65MPa。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的技术问题是；尽管目前已有文献报道诸多制备陶粒的方法，但普遍 存在的问题包括；a、原料来源有限、成本高；b、烧成温度高、生产能耗高；C、密度、强度、吸 水率等质量指标仍有待提高。目前将气化渣作为原料应用于制备轻质陶粒的专利文献技术 尚属空白，如果将其作为原料添加在烧结制备轻质陶粒工艺中，不仅可W降低陶粒的密度 和烧结过程中的能耗，而且还为固体废弃物气化渣的资源化利用提供了一条新的出路。
[0007] 本发明的目的是；利用固体废弃物粉煤灰和气化渣，通过科学配比合理工艺制备 轻质陶粒，其原料分布广泛、易得，成本低；制备过程中烧成温度低，节约能源；所制备的产 品密度低、强度高、表面光滑、吸水率低。
[000引本发明为粉煤灰和气化渣的综合利用提供了一条新的技术支撑，可W获得良好的 环保效益；本发明使得粉煤灰和气化渣"变废为宝"，填补了利用气化渣制备轻质陶粒领域 的空白；本发明所述轻质陶粒是指堆积密度小于lOOOkgV的多孔集料，本发明所制备得到 的轻质陶瓷的表观密度范围为《1200kg/m3,堆积密度范围为《700kg/m3,具有优良性能， 可W获得良好的经济效益。
[0009] 具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：
[0010] 本发明提供一种利用粉煤灰和气化渣制备的轻质陶粒，其特征在于，其采用含有 下述组分的原料制成：
[0011] 基料100重量份；包括粉煤灰40-90重量份，气化渣10-30重量份，钟长石0-20重 量份和钢长石0-20重量份；和
[0012] 外加助剂0-4重量份；所述外加助剂选自半焦和碳化娃的一种或两种。
[0013] 优选的，上述轻质陶粒中，所述轻质陶粒采用含有下述组分的原料制成：
[0014] 基料100重量份：包括粉煤灰50-78重量份，气化渣10-30重量份，钟长石8-20重 量份和钢长石4-10重量份。
[0015] 优选的，上述轻质陶粒中，所述轻质陶粒采用含有下述组分的原料制成：
[0016] 基料100重量份：包括粉煤灰60-78重量份，气化渣10-20重量份，钟长石8-20重 量份和钢长石4-10重量份。
[0017] 优选的，上述轻质陶粒中，所述轻质陶粒采用含有下述组分的原料制成：
[001引基料100重量份：包括粉煤灰60-78重量份，气化渣10-15重量份，钟长石8-20重 量份和钢长石4-10重量份。
[0019] 优选的，上述轻质陶粒中，所述轻质陶粒采用含有下述组分的原料制成：
[0020] 基料100重量份：包括粉煤灰60-65重量份，气化渣10-15重量份，钟长石15-20 重量份和钢长石5-10重量份。
[0021] 优选的，上述轻质陶粒中，所述轻质陶粒采用含有下述组分的原料制成：
[0022] 基料100重量份：包括粉煤灰50-55重量份，气化渣25-30重量份，钟长石13-15 重量份和钢长石5-8重量份。
[0023] 优选的，上述轻质陶粒中，所述轻质陶粒采用含有下述组分的原料制成：
[0024] 基料100重量份；粉煤灰65-67重量份，气化渣25-30重量份，钟长石5-8重量份。
[0025] 优选的，上述轻质陶粒中，所述原料还包括W100重量份基料计，0. 8-2重量份的 外加助剂，优选为0. 8-1. 5重量份，所述外加助剂选自半焦和碳化娃的一种或两种。
[0026] 优选的，上述轻质陶粒中，所述轻质陶粒的表观密度为550-1200kg/m3,堆积密度 为300-700kg/m3,吸水率为4% -12%，筒压强度为5-13MPa。
[0027] 本发明还提供上述轻质陶粒的制备方法，包括下述步骤：
[00測 （1)配料混合：将原料中各成分混合；
[0029] 似成型；将混合后的原料制成球形，粒径为5-15mm;
[0030] (3)装料；将成型料球均匀分散装入厘鉢内；
[0031] (4)烧成工艺；将球形原料装入厘鉢中，将厘鉢置于电阻炉或畜炉中，将温度从室 温升高至最高温度，进行烧成，得到所述轻质陶粒；
[0032] 其中，所述最高温度为1120-1200°C。
[0033] 优选的，上述制备方法中，所述装料过程包括下述步骤；在厘鉢底部均匀平铺氧化 侣粉体、在厘鉢四壁也涂覆氧化侣浆料，将成型料球均匀分散装入厘鉢内。
[0034] 优选的，上述制备方法中，所述烧成工艺包括下述步骤：
[0035] (1)在1-3小时内将温度从室温升高至第一温度，并在第一温度保温0.5-化；
[0036] (2)在1. 5-3. 5小时内将温度从第一温度升高至第二温度，并在第二温度保温 0. 5-化；
[0037] (3)在2. 5-5小时内将温度从第二温度升高至第=温度，并在第=温度保温 0. 5-化；
[003引 （4)在1. 5-4小时内将温度从第=温度升高至最高温度，并在最高温度保温 0. 5-化；
[0039] 其中，所述第一温度为300-500 °C，第二温度为600-700 °C，第S温度为 900-1locrc。
[0040] 优选的，上述制备方法中，所述第一温度为500°C，第二温度为700°C，第=温度为 1000°C，或者第一温度为300°C，第二温度为600°C，第S温度为1000°C。
[0041] 优选的，上述制备方法中，在烧成工艺之前还包括干燥过程，所述干燥过程包括下 述步骤：将装有成型料球的厘鉢置于电热鼓风干燥箱中，在90-110°C之间干燥2-4小时。
[0042] 本发明还提供上述轻质陶粒在建筑材料技术领域的应用。
[0043] 与现有技术相比，本发明的效果和益处在于：
[0044] 1.原料分布广泛、易得、成本低。粉煤灰是燃煤电厂生产过程中产生的一种固体废 弃物，产量约占燃煤总量的5~20%，我国粉煤灰年排放量约5亿吨，目前我国粉煤灰堆放 量20亿吨W上；气化渣是煤气化工艺中产生的一种固体废弃物，分布广泛易得。由于主要 原料（粉煤灰颗粒40~90%、气化渣颗粒10~30