一種用于制造陶粒的組合物及陶粒制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是關(guān)于一種用于制造陶粒的組合物及陶粒制造方法,其是以20%～50%黃河泥沙、10%～25%污泥、10%～20%頁巖和10%～40%粘土為原料，經(jīng)混合原材料的獲取及處理，生料球的制備、篩選及圓化和陶粒燒制過程而成。該方法比一般用粘土、頁巖等為原料燒制的陶粒，耗能更少、生產(chǎn)成本更低，而且還節(jié)省了粘土的用量，節(jié)約用地，更重要是，開辟了一條黃河泥沙、污泥和頁巖粉資源化處理的新途徑。
【專利說明】一種用于制造陶粒的組合物及陶粒制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造陶粒的組合物及陶粒制造方法，特別是涉及一種以黃河泥沙、污泥、頁巖和泥土為原料燒制陶粒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，陶粒及其制備方法的專利很多，主要原料是粘土、頁巖、污泥、黃土、爐渣、粉煤灰、煤礦剝離物等，并加入粘結(jié)劑、外加劑制備而成。但粘土、頁巖、污泥、黃土的利用，不僅造成耕地破壞、水土流失、環(huán)境污染等，而且所制得的陶粒大都密度偏大、強度偏低、力學(xué)性能與熱工性能較差，功能較少。
[0003]黃河是世界上公認的最復(fù)雜難治的河流，難治的癥結(jié)在于“水少、沙多、水沙異源、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)”，其巨量泥沙造成河道萎縮，“懸河”形勢日趨嚴峻。黃河泥沙的處理和利用已成為事關(guān)黃河安危的一項非常現(xiàn)實而又十分緊迫的事情。黃河泥沙資源利用雖然也取得了不少成果，但在對其定位、政策、規(guī)劃、應(yīng)用、民生等方面的系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性與創(chuàng)新性的認識和實踐上還存在一些問題。如何安全經(jīng)濟地處理處置河流泥沙是世界共同面臨的環(huán)境問題，解決這個世界性難題對我國來說更是刻不容緩。由于黃河泥沙的無機礦物成分與粘土的無機礦物成分相近，所以我們嘗試使用黃河泥沙作為原料燒制陶料。
[0004]污泥是指在廢水的處理過程中，產(chǎn)生大量的固體懸浮物質(zhì)。污水處理過程中，細菌及大部分寄生生物留存在污泥中，病毒可以吸附在污水中的顆粒上，隨顆粒的沉淀也沉積到污泥中。污水處理廠經(jīng)過機械脫水后的污泥如果處置不當(dāng)，會對環(huán)境造成一定的危害，污泥會散發(fā)出難聞的臭味，另外，也可能會導(dǎo)致疾病的傳播。由于污泥中含有較多的有機物，可以作為燒制陶粒時的產(chǎn)氣成分，增加陶粒的孔隙率，提高陶粒的等級。因此，我們可嘗試添加一定量的污泥作為生產(chǎn)陶粒的原料。
[0005]頁巖是一種沉積巖，成分復(fù)雜，但都具有薄頁狀或薄片層狀的節(jié)理，主要是由黏土沉積經(jīng)壓力和溫度形成的巖石，頁巖形成于靜水的環(huán)境中，泥沙經(jīng)過長時間的沉積，所以經(jīng)常存在于湖泊、河流三角洲地帶，在海洋大陸架中也有頁巖的形成，頁巖中也經(jīng)常包含有古代動植物的化石。目前國內(nèi)外，利用頁巖陶粒做為輕集骨架料，摻入陶砂、礦渣或煤灰等工業(yè)廢渣，采用水泥做為膠凝材料，所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有體輕、保溫、節(jié)能等特點。采用該產(chǎn)品做為建筑物墻體材料，可實現(xiàn)建筑節(jié)能。據(jù)測試，陶粒砌塊墻體厚度40cm傳熱系數(shù)相當(dāng)于1.48m厚度粘土實心磚墻體，節(jié)能、保溫效果非常顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種用黃河泥沙、污泥、頁巖和粘土為原料燒制陶粒的方法，同時提供一種黃河泥沙的新用途。
[0007]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的用于制造陶粒的組合物，其組分及其重量百分含量為:20%~50%黃河泥沙、10%~25%污泥和10%~20%頁巖和10%~40%粘土。[0008] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
[0009]前述的組合物，其中:該頁巖中包含以下重量百分含量的組分:55飛0%Si02，15~20%A1203，7~10%Fe203，2~5%Mg0，2~4%CaO ;該黃河泥沙中包含以下重量百分含量的組分:72~76%Si02，10~14%A1203，2~5%Fe203，I~3%Mg0，2~5%Ca0 ;該污泥中包含以下重量百分含量的組分:30~34%Si02，0.1~1%A1203，0.1~0.5%Fe203,0.5~2%Mg0，3~6%Ca0。
[0010]前述的組合物，其中該頁巖中包含以下重量百分含量的組分:57.38%Si02，
18.8%A1203,8.53%Fe203, 2.63%Mg0 和 3.27%Ca0。
[0011]前述的組合物，其中該黃河泥沙中包含以下重量百分含量的組分:74.57%Si02,
12.51%A1203，3.73%Fe203, 2.02%Mg0 和 2.51%Ca0。
[0012]前述的組合物，其中該污泥中包含以下重量百分含量的組分:31.98%Si02，
0.79%A1203，0.29%Fe203, 1.08%Mg0 和 4.86%Ca0。
[0013]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的以前述的組合物為原料的陶粒的制造方法，其包括以下步驟:
[0014](I)混合原材料的獲取及處理:
[0015]采集黃河泥沙，采集后露天放置自然晾干；
[0016]采集污泥，并對其進行機械脫水；
[0017]采集頁巖；
[0018]采集粘土；
[0019]按前述組合物中各組分的比例取上述原料，經(jīng)自然風(fēng)干、破碎機破碎后，將其放入攪拌機充分攪拌均化，并在攪拌時噴灑霧狀的水，得混合原料，并控制其所含水分的重量百分含量為20%~30% ；
[0020](2)生料球的制備、篩選及圓化:將該混合原料經(jīng)壓機壓制成生料球，然后，對該生料球的形狀進行篩選，篩選出粒徑在IOmm~25mm的生料球，最后再通過圓化成球盤進行圓化；
[0021](3)陶粒的燒制:
[0022]將圓化后的該生料球送入回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，先將生料球以恒定速率從室溫增溫至260~280°C，在該溫度范圍保持lOmin，然后以14~16°C /min的速率加熱至最大溫度1180°C，在最大溫度時保持8~lOmin，然后再以12~14°C /min的速率降溫至600~700 °C,自然冷卻至室溫，完成陶粒的燒制。
[0023]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
[0024]前述的陶粒的制造方法，其中將該脫水后的污泥摻到該粘土中使用，使污泥的水分自然滲到粘土中，使其總含水率不大于30%。
[0025]前述的陶粒的制造方法，其中該壓機工作壓力為58.0MPa~62.0MPa
[0026]前述的陶粒的制造方法，其中所述的混合原材料的獲取及處理步驟中，所述的破碎機破碎是經(jīng)雙滾破碎機一級粗碎、二級細碎，至粒徑小于3mm。
[0027]前述的陶粒的制造方法，其中該回轉(zhuǎn)窯利用煤氣發(fā)生爐制得的煤化氣燃燒為陶粒的燒制提供熱源，其溫度可達到1180°C。
[0028]前述的陶粒的制造方法，其中制得陶粒的表觀密度為1367~2258kg/m3，比表面積為 1.127 ~1.942m2/g，耐壓強度為 56.0O ~69.69MPa。[0029]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種黃河泥沙的用途，其用作前述的陶粒制造方法的原料成分。
[0030]根據(jù)黃河泥沙，污泥和頁巖無機部分的化學(xué)成分與可用于燒制陶粒的化學(xué)組成相近的特點，我們發(fā)明了用黃河泥沙，污泥和頁巖燒制陶粒的方法。陶粒是一種適應(yīng)現(xiàn)代建筑輕型化、高性能化需要的新型混凝土骨料，它主要可以代替重量質(zhì)砂石，成為普遍用于輕質(zhì)建筑材料生產(chǎn)和輕質(zhì)混凝土的配料。由于陶粒輕質(zhì)建材不僅可以解決重量、保溫、防潮、隔熱防火、隔音抗震等技術(shù)難題，還可以大大降低建筑成本，隨著我國墻改力度的加大，陶粒輕質(zhì)建材因有眾多的優(yōu)點和綜合利用性能將被日益廣泛應(yīng)用，另外，陶粒還可以作為吸附材料，用于污水處理等方面。因此，利用黃河泥沙，污泥和頁巖粉燒制的陶粒既能在輕質(zhì)建筑材料領(lǐng)域上發(fā)揮作用，更重要的是，開辟了一條污泥資源化處理的新途徑。
[0031]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有顯著的環(huán)境和經(jīng)濟效果:
[0032](I)用黃河泥沙、污泥、頁巖和粘土為原料燒制陶粒，它比一般用粘土、頁巖等為原料燒制的陶粒，耗能更少、生成本更低。
[0033](2)利用黃河泥沙、污泥、頁巖和粘土為原料燒制的陶粒，不僅節(jié)省了粘土的用量，節(jié)約用地，更重要是，開辟了一條黃河泥沙、污泥和頁巖粉資源化處理的新途徑。
[0034]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明以黃河泥沙、污泥、頁巖和泥土為原料燒制陶粒的方法流程圖。【具體實施方式】
[0036]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的以黃河泥沙、污泥、頁巖和泥土為原料燒制陶粒的方法其【具體實施方式】、制造方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
[0037]如圖1所示，以黃河泥沙、污泥、頁巖和泥土為原料燒制陶粒的方法步驟如下:獲取黃河泥沙、污泥、頁巖和粘土一預(yù)處理一配比混合一擠壓成型一篩選、圓化一預(yù)熱烘干一高溫焙燒一冷卻一入庫。具體操作步驟如下所述。
[0038]( I)原材料的獲取及處理
[0039]在一實施例中，黃河泥沙來自河南鄭州黃河提灌站沉砂池清淤出來的黃河泥沙。黃河泥沙量大，且易取，價格低廉，可以降低生產(chǎn)成本。清淤出來的黃河泥沙露天放置經(jīng)過自然晾干后，即可作為生產(chǎn)陶粒的原料。優(yōu)選包含以下重量百分含量組分的黃河泥沙:72~76%Si02，10~14%A1203，2~5%Fe203，I~3%Mg0，2~5%Ca0 ;更優(yōu)選包含以下重量百分含量組分的黃河泥沙:74.57%Si02,12.51%A1203，3.73%Fe203, 2.02%Mg0 和 2.51%Ca0。
[0040]在一實施例中，污泥取自鄭州五龍口生活污水處理廠的活性污泥，這些污泥若不及時處理和有效利用，將對環(huán)境產(chǎn)生危害。污泥會散發(fā)出難聞的臭味，彌漫于空氣中，危害人類的身體。取得的污泥經(jīng)過機械脫水后，可選擇地摻到或不摻到粘土中使用，當(dāng)摻到粘土中時，污泥的水分自然滲到粘土中，使其總含水率不大于3 0 %，粘土取自當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田土。優(yōu)選包含以下重量百分含量組分的污泥:3(T34%Si02，0.1~1%A1203，0.1~0.5%Fe203，
0.5~2%MgO，3~6%CaO。更優(yōu)選包含以下重量百分含量組分的污泥:31.98%Si02，0.79%A1203，
0.29%Fe203, 1.08%Mg0 和 4.86%CaO。
[0041 ] 在一實施例中，頁巖是取自于鄭州周圍的河流地帶。頁巖形成于靜水的環(huán)境中，泥沙經(jīng)過長時間的沉積。頁巖是一種沉積巖，成分復(fù)雜，但都具有薄頁狀或薄片層狀的節(jié)理，主要是由粘土沉積經(jīng)一定的壓力和溫度形成的巖石。優(yōu)選包含以下重量百分含量的組分的頁巖:55~60%Si02，15~20%A1203，7~10%Fe203，2~5%Mg0，2~4%CaO ;更優(yōu)選包含以下重量百分含量組分的頁巖:57.38%Si02,18.8%A1203,8.53%Fe203, 2.63%Mg0 和 3.27%Ca0。采集的頁巖經(jīng)過磨碎處理后，可用于原料配比混合。
[0042]當(dāng)然，黃河泥沙、污泥及頁巖還可從其他地域獲得，并不局限于以上所述地域。
[0043]對比頁巖、鋁礬土和鐵礦石中的主要成分可以發(fā)現(xiàn)，各成分的含量有很大的差異，但是仍可以通過合適的配比混合后，使各成分組成在可用于燒制陶粒的化學(xué)組成范圍內(nèi)，如表1所示，以制得質(zhì)量比較好的濾料陶粒。
[0044]表1可用于燒制陶粒的化學(xué)組成范圍
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造陶粒的組合物，其特征在于其組分及其重量百分含量為:20%~50%黃河泥沙、10%~25%污泥、10%~20%頁巖和10%~40%粘土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于: 該頁巖中包含以下重量百分含量的組分:55~60%Si02，15~20%A1203，7~10%Fe203，.2~5%MgO，2~4%CaO ； 該黃河泥沙中包含以下重量百分含量的組分:72~76%Si02，1(T14%A1203，2~5%Fe203，.1~3%MgO，2~5%CaO ； 該污泥中包含以下重量百分含量的組分:30~34%Si02，0.1~1%A1203，0.1~0.5%Fe203，.0.5~2%MgO，3~6%CaO。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于該頁巖中包含以下重量百分含量的組分:57.38%Si02,18.8%A1203，8.53%Fe203, 2.63%MgO 和 3.27%CaO。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于該黃河泥沙中包含以下重量百分含量的組分:74.57%Si02,12.51%A1203，3.73%Fe203, 2.02%Mg0 和 2.51%CaO。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于該污泥中包含以下重量百分含量的組分:31.98%Si02，0.79%A1203，0.29%Fe203, 1.08%Mg0 和 4.86%CaO。
6.一種以權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的組合物為原料的陶粒的制造方法，其特征在于其包括以下步驟: (1)混合原材料的獲取及處理: 采集黃河泥沙，采集后露天放置自然晾干； 采集污泥，并對其進行機械脫水； 采集頁巖； 米集粘土 ； 按權(quán)利要求1所述組合物各組分的比例取上述原料，經(jīng)自然風(fēng)干、破碎機破碎后，將其放入攪拌機充分攪拌均化，并在攪拌時噴灑霧狀的水，得混合原料，并控制其所含水分的重量百分含量為20%~30% ； (2)生料球的制備、篩選及圓化:將該混合原料經(jīng)壓機壓制成生料球，然后，對該生料球的形狀進行篩選，篩選出粒徑在IOmm~25mm的生料球，最后再通過圓化成球盤進行圓化； (3)陶粒的燒制: 將圓化后的該生料球送入回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，先將生料球以恒定速率從室溫增溫至260~280°C，在該溫度范圍保持lOmin，然后以14~16°C /min的速率加熱至最大溫度1180°C，在最大溫度時保持8~lOmin，然后再以12~14°C /min的速率降溫至600~700 °C,自然冷卻至室溫，完成陶粒的燒制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶粒的制造方法，其特征在于將該脫水后的污泥摻到該粘土中使用，使污泥的水分自然滲到粘土中，使其總含水率不大于30%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶粒的制造方法，其特征在于該壓機工作壓力為58.0MPa~62.0MPa0
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶粒的制造方法，其特征在于所述的混合原材料的獲取及處理步驟中，所述的破碎機破碎是經(jīng)雙滾破碎機一級粗碎、二級細碎，至粒徑小于2_。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶粒的制造方法，其特征在于該回轉(zhuǎn)窯利用煤氣發(fā)生爐制得的煤化氣燃燒為陶粒的燒制提供熱源，其溫度可達到1180°C。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶粒的制造方法，其特征在于制得陶粒的表觀密度為1367 ~2258kg/m3，比表面積為 1.127 ~1.942m2/g，耐壓強度為 56.0O ~69.69MPa。
12.—種黃河泥沙的用途，其特征在于用作權(quán)利要求6至11任一權(quán)利要求所述的陶粒制造方法的原料成分。
【文檔編號】C04B33/22GK103588466SQ201210288216
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月14日
【發(fā)明者】鐘正全 申請人:河南美賽克科技有限公司