一种利用废旧海绵块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海绵块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]海绵作为家具填充材料、运输包装材料和吸湿材料等被广泛应用，这是因为相比于其他材料而言，海绵具有成本低、孔洞连通和密度小等优点。废旧海绵是在海绵生产、加工或使用过程中形成的陈旧或废弃的海绵。全世界每年仅聚氨酯类海绵的边角废料就有5?10万吨，还有海绵产品超过使用年限后，其性能下降后报废产生的废旧海绵，所有这些废料必须进行有效地回收处理和再利用。而在陶粒生产技术领域中，中国专利ZL201210462747.X描述了利用孔洞封闭的聚苯乙烯泡沫为模板经混料、成球、干燥和烧成过程生产中空陶粒的方法，而以孔洞连通的废旧海绵作为模板经浸陶瓷料后无需成球工艺、直接经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。传统轻质陶粒球的生产工艺是利用粘土、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，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，经浸料、干燥和烧成的工艺来生产的轻质陶粒往往会出现模板烧除后陶粒的圆度、表面光滑度和尺寸等方面可控性差的缺点，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，毕竟球形度均匀、密度小的陶粒球在应用时能大幅度降低施工成本、输送阻力和能源消耗。但到目前为止，相关研究工作开展的较少。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种利用废旧海绵块生产轻质陶粒球的方法，即将废旧海绵块放入陶瓷浆料中浸浆，经干燥后二次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:
(1)先将废旧海绵加工成4?8mmX4?8mmX 4?8mm的海绵块，再配制含海绵块、长石、石英、玻璃粉、碳化硅粉、高岭土、氧化镁、水的质量比为0.1?0.3:50:31:25:0.1?0.3:10:2:90的陶瓷料浆，在行星球磨机上球磨2小时后，将海绵块取出并于80?110 °C下干燥12小时，得到浸陶瓷料的海绵块；
(2)将步骤(I)得到的浸陶瓷料的海绵块以每分钟6°C的速度升温至1170°C，保温15?30分钟后随炉冷却，再以每分钟6°C的速度升温至1170°C后保温15?30分钟，随炉冷却后即得到轻质陶粒球。
[0005]其中，步骤(I)中废旧海绵的密度为18?45千克每立方米，最佳的密度为22?30千克每立方米;海绵块的大小可以调控陶粒球的尺寸和密度，最佳的海绵块的形状为立方形。步骤(I)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(I)的陶瓷浆料在取出海绵块后还可以再次使用，即再在陶瓷浆料中加入经步骤(I)制备的海绵块，再经步骤(I)的球磨、干燥和步骤(2)生产得到轻质陶粒球，如此可以重复使用陶瓷浆料多次，直至烧成的轻质陶粒球表面不能够形成连续体为止。
[0006]本发明的有益效果在于:
(1)作为浸料模板的废旧海绵块的尺寸较小，对废旧海绵原料的尺寸要求非常低，可望提供一种废旧海绵的有效处理方式，属于废旧海绵回收利用资源化处理技术的范畴；
(2)在浸料过程中，陶瓷浆料可以进入海绵块内部，海绵块吸附的陶瓷料数量多，在高温烧成时海绵发生分解，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)浸料后的海绵块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，简化生产工艺环节；
(4)陶粒球的形状可以通过陶粒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，废旧海绵块的形状对烧成后的陶粒球形状影响较小，只需加工成4~8_ X 4~8mm X 4?8mm的块状，大幅度降低了废旧海绵块的加工难度；
(5)陶粒球的密度可通过废旧海绵块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日海绵块的尺寸来方便调控。
【具体实施方式】
[0007]实施例1
(1)先将密度为30千克每立方米的废旧海绵加工成4mmX 4mm X 4mm的海绵块，再配制含海绵块、长石、石英、玻璃粉、碳化硅粉、高岭土、氧化镁、水的质量比为0.1:50:31:25:0.2:10:2:90的陶瓷浆料，在行星球磨机上球磨2小时后，将海绵块取出并于80 °C下干燥12小时，得到浸陶瓷料的海绵块；
(2)将经步骤(I)得到的浸陶瓷料的海绵块以每分钟6°C的速度升温至1170°C，保温15分钟后随炉冷却，再以每分钟6°C的速度升温至1170°C后保温15分钟，随炉冷却后即得到轻质陶粒球。
[0008]在步骤(I)中，与加工的4mmX4mmX4mm的海绵块相比，浸陶瓷料的海绵块质量平均增加1356%。经步骤(2 )得到的轻质陶粒球粒度均匀、球形度高，平均粒度为5.4mm，平均密度为0.76〖/0113，平均吸水率为9.2%。
[0009]实施例2
(1)先将密度为30千克每立方米的废旧海绵加工成8mmX 8mm X 8mm的海绵块，再配制含海绵块、长石、石英、玻璃粉、碳化硅粉、高岭土、氧化镁、水的质量比为0.3:50:31:25:0.2:10:2:90的陶瓷料浆，在行星球磨机上球磨2小时后，将海绵块取出并于80 °C下干燥12小时，得到浸陶瓷料的海绵块；
(2)将经步骤(I)得到的浸陶瓷料的海绵块以每分钟6°C的速度升温至1170°C，保温30分钟后随炉冷却，再以每分钟6°C的速度升温至1170°C并保温30分钟，随炉冷却后即得到轻质陶粒球。
[0010]在步骤(I)中，与加工的8mm X 8mm X 8mm的海绵块相比，浸陶瓷料的海绵块质量平均增加891%。经步骤(2)得到的轻质陶粒球粒度均匀、球形度高，平均粒度为7.29mm，平均密度为0.87g/cm3，平均吸水率为4.7%。
[0011]实施例3
(1)先将密度为22千克每立方米的废旧海绵加工成4mmX 4mm X 4mm的海绵块，再配制含海绵块、长石、石英、玻璃粉、碳化硅粉、高岭土、氧化镁、水的质量比为0.1:50:31:25:0.2:1O: 2:90的陶瓷料浆，在行星球磨机上球磨2小时后，将海绵块取出并于100 °C下干燥12小时，得到浸陶瓷料的海绵块；
(2)将经步骤(I)得到的浸陶瓷料的海绵块以每分钟6°C的速度升温至1170°C，保温15分钟后随炉冷却，再以每分钟6°C的速度升温至1170°C并保温15分钟，随炉冷却后即得到轻质陶粒球。
[0012]在步骤(I)中，与加工的4mmX4mmX4mm的海绵块相比，浸陶瓷料的海绵块质量平均增加1514%。经步骤(2)得到的轻质陶粒球粒度均匀、球形度高，平均粒度为4.73mm，平均密度为0.78g/cm3，平均吸水率为7.9%。
[0013]实施例4
(1)先将密度为30千克每立方米的废旧海绵加工成8mmX 8mm X 8mm的海绵块，再配制含海绵块、长石、石英、玻璃粉、碳化硅粉、高岭土、氧化镁、水的质量比为0.3:50:31:25: 0.1:10:2:90的陶瓷料浆，在行星球磨机上球磨2小时后，将海绵块取出并于80 °C下干燥12小时，得到浸陶瓷料的海绵块；
(2)将经步骤(I)得到的浸陶瓷料的海绵块以每分钟6°C的速度升温至1170°C，保温15分钟后随炉冷却，再以每分钟6°C的速度升温至1170°C并保温15分钟，随炉冷却后即得到轻质陶粒球。
[0014]在步骤(I)中，与加工的8mm X 8mm X 8mm的海绵块相比，浸陶瓷料的海绵块质量平均增加2223%。经步骤(2)得到的轻质陶粒球粒度均匀、球形度高，平均粒度为8.98mm，平均密度为0.94 g/cm3，平均吸水率为3.1%。
[0015]实施例5
(1)先将密度为30千克每立方米的废旧海绵加工成8mmX 8mm X 8mm的海绵块，再配制含海绵块、长石、石英、玻璃粉、碳化硅粉、高岭土、氧化镁、水的质量比为0.3:50:31:25: 0.3:10:2:90的陶瓷料浆，在行星球磨机上球磨2小时后，将海绵块取出并于80 °C下干燥12小时，得到浸陶瓷料的海绵块；
(2)将经步骤(I)得到的浸陶瓷料的海绵块以每分钟6°C的速度升温至1170°C，保温15分钟后随炉冷却，再以每分钟6°C的速度升温至1170°C后保温15分钟，随炉冷却后即得到轻质陶粒球。
[0016]在步骤(I)中，与加工的8mmX8mmX8mm的海绵块相比，浸陶瓷料的海绵块质量平均增加2201%。经步骤(2 )得到的轻质陶粒球粒度均匀、球形度高，平均粒度为10.39mm，平均密度为0.60 g/cm3，平均吸水率为5.6%。
【主权项】
1.一种利用废旧海绵块生产轻质陶粒球的方法，其特征在于经过以下步骤实现: 步骤1.先将废旧海绵加工成4?8mm X 4?8mm X 4?8mm的海绵块，再配制含海绵块、长石、石英、玻璃粉、碳化硅粉、高岭土、氧化镁、水的质量比为0.1?0.3:50:31:25:0.1?0.3:10:2:90的陶瓷浆料，在行星球磨机上球磨2小时后，将海绵块取出并于80?110°C下干燥12小时，得到浸陶瓷料的海绵块； 步骤2.将经步骤I得到的浸陶瓷料的海绵块以每分钟6°C的速度升温至1170°C，保温15?30分钟后随炉冷却，再以每分钟6°C的速度升温至1170°C并保温15?30分钟，随炉冷却后即得到轻质陶粒球。2.如权利要求1所述的一种利用废旧海绵块生产轻质陶粒球的方法，其特征在于步骤I中废旧海绵的密度为18?45千克每立方米。3.如权利要求1所述的一种利用废旧海绵块生产轻质陶粒球的方法，其特征在于步骤I的陶瓷浆料在取出海绵块后还可以再次使用，即再在陶瓷浆料中加入经步骤I制备的海绵块，再经步骤I的球磨、干燥和步骤2生产得到轻质陶粒球，如此可以重复使用陶瓷浆料多次，直至烧成的轻质陶粒球表面不能够形成连续体为止。
【专利摘要】本发明提供一种利用废旧海绵块生产轻质陶粒球的方法，属于陶粒生产技术领域，即先将废旧海绵加工成海绵块，再配制含海绵块、长石、石英、玻璃粉、碳化硅粉、高岭土、氧化镁、水的质量比为0.1~0.3：50:31:25:0.1~0.3:10:2:90的陶瓷浆料，在行星球磨机上球磨2小时后取出浸陶瓷料的海绵块，干燥后再逐步升温至1170oC并保温15~30分钟后随炉冷却，再升温至1170oC并保温15~30分钟，随炉冷却后即得轻质陶粒球。经测试发现，轻质陶粒球的密度为0.60~0.94g/cm3，吸水率为4.7%~9.2%，球形度均匀。本发明所制得的陶粒球密度可通过海绵块的尺寸和陶瓷浆料中碳化硅粉的用量进行调控；在高温下，海绵块发生分解的同时陶瓷的高粘度可保障陶粒球的球形度；由浸陶瓷料的海绵块经干燥和二步烧成工艺就可以生产轻质陶粒球，不再需要成球工艺。
【IPC分类】C04B38/06, C04B35/16
【公开号】CN105669242
【申请号】CN201610002151
【发明人】李成峰, 逯鹏, 王百威, 王维文, 陈梦瑶, 姚奇恒, 袁东峰
【申请人】山东理工大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月6日