本發(fā)明涉及陶粒制品，尤其是一種固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、陶粒因具有密度低、筒壓強度高、孔隙率高等特性，在建筑材料、管道保溫、爐體保溫隔熱、保冷隔熱以及隔音吸聲等多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，同時也可作為農(nóng)業(yè)和園林中的無土基床材料及濾水材料。

2、固廢基膠凝材料通常用固體廢棄物摻入部分工業(yè)固廢物和化學(xué)添加劑，經(jīng)過粉碎、研磨與混合后制備而得，具有耐腐蝕、低收縮、低水化熱等優(yōu)良性能的無機膠凝材料，該材料的使用有助于減少工業(yè)固廢的環(huán)境負擔，也會降低傳統(tǒng)水泥產(chǎn)業(yè)的高能耗和碳排放問題。

3、拜耳法赤泥作為提煉氧化鋁過程中產(chǎn)生的殘渣，由于成分復(fù)雜，排放量巨大，具有堿性強、比表面積大、各種組分互相包裹、嵌布等特征，依靠提高其活性的處理方式，很難規(guī)模化消納，再者現(xiàn)有赤泥制得的建筑材料存在成本高、效益差、技術(shù)成熟度低等缺陷。

4、目前現(xiàn)有的用固廢基膠凝材料制成的免燒陶粒的公開專利文獻主要有：(1)一種工農(nóng)城固廢基陶粒及其制備方法和應(yīng)用，公開號cn114804910b；(2)一種固廢基硫鋁酸鹽膠凝材料制備免燒陶粒的制備方法，公開號cn109020418b；(3)一種用煤矸石協(xié)同固廢制備特輕陶粒的方法，公開號cn117209253b。以及對赤泥進行活性激發(fā)制備的免燒陶粒公開專利文獻主要有：(1)一種利用低硅質(zhì)赤泥原料制備高強支撐半玻化陶粒的方法，公開號cn111196713b；(2)一種多級孔結(jié)構(gòu)赤泥基免燒陶粒凈水填料及其制備方法，公開號cn112777973b；(3)一種赤泥基陶粒混凝土及其制備方法與應(yīng)用，公開號cn111302746b；(4)一種基于工業(yè)固廢的高強度陶粒及其制備方法，公開號cn116675454a。

5、上述現(xiàn)有的免燒陶粒的專利中，一部分采用直接用固廢基膠凝材料制備陶粒，也有一部分利用拜耳法赤泥活性粉料拌合制備陶粒。用固廢膠凝材料制備陶粒說明技術(shù)的可行性，但是通過提高拜耳法赤泥活性的方式存在利用率低的問題。針對目前拜耳法赤泥大量堆積，不僅占用土地、浪費資源，而且已經(jīng)嚴重危害到生態(tài)環(huán)境安全和人民健康。因此，本發(fā)明采用煉鋁企業(yè)產(chǎn)出的燒結(jié)法赤泥廢渣制備出固廢膠凝材料固化活性很低的拜耳法赤泥，制備出具有高附加值的陶粒產(chǎn)品，實現(xiàn)固廢的資源化利用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒及其制備方法。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒，按質(zhì)量百分比組分包括固廢基膠凝材料50％-80％、拜耳法赤泥20-50％；

3、所述的固廢基膠凝材料由以下質(zhì)量百分比的原料組分組成：s95粒化高爐礦渣粉40-60％、生活垃圾焚燒爐渣15-30％、燒結(jié)法赤泥10-20％、脫硫石膏10-20％、復(fù)合激發(fā)劑0.8％-1.4％、三乙醇胺0.01％-0.05％；以上述固廢基膠凝材料的原材料均為烘干之后的質(zhì)量。

4、所述的復(fù)合激發(fā)劑包括按質(zhì)量比例1∶(8-22)∶(2-10)混合的碳酸鈉、生石灰和鉀明礬，所述的復(fù)合激發(fā)劑通過提供oh-離子與固廢中的玻璃體反應(yīng)，破壞鋁氧四面體和硅氧四面體結(jié)構(gòu)，使鋁硅酸鹽玻璃體中的si-o-si、si-o-al和al-o-al鍵斷裂，暴露出包含活性硅羥基的基團，從而激發(fā)固廢的膠凝活性，再者通過鉀明礬在堿性環(huán)境下能與alo2-和ca2+反應(yīng)生成鈣礬石礦相，提高膠凝材料的力學(xué)性能。

5、進一步地，本發(fā)明所述的三乙醇胺在固廢基膠凝材料的表面與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成致密保護膜；

6、通過采用上述技術(shù)方案，生成致密的保護膜可以防止顆粒間的粘結(jié)，減小顆粒間的摩擦力，提高研磨效率。

7、進一步地，本發(fā)明所述的固廢基膠凝材料通過將各原料烘干、按質(zhì)量比例稱重混合、粉磨后得到。

8、進一步地，本發(fā)明所述的固廢基膠凝材料在粉磨后的粒度的粒徑d10≤1.2微米、d50≤5.6微米、d90≤40微米。

9、一種用于固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒的制備方法，包括以下步驟：

10、a.將80％質(zhì)量的固廢基膠凝材料和拜耳法赤泥預(yù)拌均勻，得到干粉混合料；

11、b.向干粉混合料中加入工業(yè)用水，再進行拌合均勻，得到造粒混合料；

12、c、將造粒混合料倒入造粒機中，開啟電源，在造粒過程中將剩余20％質(zhì)量的固廢基膠凝材料緩慢灑到造粒機中，最終得到生料陶粒；

13、d、將造粒機中制成的陶粒取出，放在室內(nèi)自然養(yǎng)護3-7d，即得到固廢基膠凝材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒。

14、進一步地，本發(fā)明步驟a中所述的拜耳法赤泥的細度大于200目。

15、進一步地，本發(fā)明步驟b中，所述工業(yè)用水的加入量為所述干粉混合料質(zhì)量的0.14-0.21。

16、進一步地，本發(fā)明步驟c中生料陶粒的粒徑為0-5mm。

17、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

18、1、本發(fā)明通過將多種工業(yè)固廢(如粒化高爐礦渣粉、生活垃圾焚燒爐渣、燒結(jié)法赤泥、脫硫石膏等)轉(zhuǎn)化為膠凝材料，實現(xiàn)了固廢的資源化利用，減少了工業(yè)廢棄物對環(huán)境的污染；免燒陶粒的生產(chǎn)過程不需要高溫燒結(jié)，從而節(jié)約能源，減少二氧化碳和其他溫室氣體的排放，符合低碳環(huán)保的要求。

19、2、通過復(fù)合激發(fā)劑的使用，顯著提高了膠凝材料的力學(xué)性能，使得最終產(chǎn)品具有更好的強度和耐久性。

20、3、本發(fā)明的制備方法簡單、操作方便，易于工業(yè)化生產(chǎn)，有利于推廣應(yīng)用；再者利用價格低廉的固廢作為原料，降低了生產(chǎn)成本，制備出的免燒陶粒具有較高的市場價值，具有良好的經(jīng)濟效益。

21、4、采用自然養(yǎng)護的方式，無需額外的加熱或加速固化過程，進一步降低了能耗和成本。

技術(shù)特征：

1.一種固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒，其特征在于：按質(zhì)量百分比組分包括固廢基膠凝材料50％-80％、拜耳法赤泥20-50％；

2.如權(quán)利要求1所述的一種固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒，其特征在于：所述的三乙醇胺在固廢基膠凝材料的表面與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成致密保護膜。

3.如權(quán)利要求1所述的一種固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒，其特征在于：所述的固廢基膠凝材料通過將各原料烘干、按質(zhì)量比例稱重混合、粉磨后得到。

4.如權(quán)利要求3所述的一種固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒，其特征在于：所述的固廢基膠凝材料在粉磨后的粒度的粒徑d10≤1.2微米、d50≤5.6微米、d90≤40微米。

5.一種用于固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

6.如權(quán)利要求5所述的一種用于固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒的制備方法，其特征在于：步驟a中所述的拜耳法赤泥的細度大于200目。

7.如權(quán)利要求5所述的一種用于固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒的制備方法，其特征在于：步驟b中，所述工業(yè)用水的加入量為所述干粉混合料質(zhì)量的0.14-0.21。

8.如權(quán)利要求5所述的一種用于固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒的制備方法，其特征在于：步驟c中生料陶粒的粒徑為0-5mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種固廢材料固化拜耳法赤泥的免燒陶粒，包括固廢基膠凝材料、拜耳法赤泥；固廢基膠凝材料包括：S95粒化高爐礦渣粉、生活垃圾焚燒爐渣、燒結(jié)法赤泥、脫硫石膏、復(fù)合激發(fā)劑、三乙醇胺；制備方法為將80％質(zhì)量的固廢基膠凝材料和拜耳法赤泥預(yù)拌均勻，得到干粉混合料；向干粉混合料中加入工業(yè)用水拌合均勻、倒入造粒機造粒，過程中將剩余20％質(zhì)量的固廢基膠凝材料緩慢灑到造粒機中，最終得到生料陶粒；最后放在室內(nèi)自然養(yǎng)護3?7d即可。本發(fā)明通過將多種工業(yè)固廢轉(zhuǎn)化為膠凝材料，實現(xiàn)了固廢的資源化利用，減少了工業(yè)廢棄物對環(huán)境的污染；生產(chǎn)過程不需要高溫燒結(jié)，節(jié)約能源，減少二氧化碳和其他溫室氣體的排放，低碳環(huán)保。

技術(shù)研發(fā)人員：張進,楊建輝,易世彬,虞犇,韋超,張培杰,季亞軍
受保護的技術(shù)使用者：常州市建筑科學(xué)研究院集團股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24