一種晶硅切割三級砂資源化利用方法
【專利摘要】本發明涉及一種晶硅切割三級砂資源化利用方法，包括以下步驟：印染污泥、粘土預處理；按以下重量百分比分別稱取晶硅切割三級砂、粉煤灰和預處理后的印染污泥、粘土：晶硅切割三級砂5～40％、粉煤灰20～80％、印染污泥0～70％、粘土0～60％，添加助劑0～15％；將稱取的原料添加水研磨，混合均勻，制成料球；干燥；預燒，焙燒，冷卻。本發明的有益效果是：(1)本發明制備的輕質陶粒，原料來源廣泛、易得，成本較低，合理利用了多種固體廢棄物；(2)本發明提供的陶粒制備工藝，燒成溫度低，能源消耗和產品成本明顯降低；(3)本發明制備的陶粒產品密度低，力學性能好，孔徑可控，表面光滑。
【專利說明】
一種晶硅切割三級砂資源化利用方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種晶硅切割三級砂資源化利用方法。
【背景技術】
[0002] 太陽能光伏產業在全球得到迅速發展，在晶硅開方和切片時，會產生大量的切割 廢砂漿。一般，一臺切割機每年產生的切割廢漿料高達上百噸，給企業和環境帶來了巨大壓 力，也造成了資源的極大浪費。目前，對切割廢砂漿回收的主要途徑是采取固液分離得到固 態SiC/Si/Si〇2混合物和液態聚乙二醇。固態混合物SiC/Si/Si〇2由于物理、化學性質較為接 近，不易分離，現有的實現Si粉分離的方法成本高，較多的是通過酸洗堿洗去除硅切割廢料 中的純硅而回收Sic微粉重新作為線切割的原料利用，這種經過聚乙二醇(PEG)的回收、碳 化硅微粉的回收后的廢砂漿稱為三級砂，仍含有大量的碳化硅微粉和硅微粉，其總量約占 硅切割廢砂漿總量的55%，目前一般作為一種混凝土外加劑以400~500元/噸的價格賣給 混凝土攪拌站，利用的附加值相對比較低。
[0003] 多孔陶粒具有密度小、質輕、綜合強度高、保溫隔熱、耐火抗震性能好、耐風化等其 它材料無法比擬的優異性能，在全世界得到快速發展。但一直以來，我國生產陶粒的原料以 粘土和頁巖為主，占到了80%左右，粘土陶粒原料大部分取自于耕地，頁巖陶粒原料須開山 取石破壞生態環境，不符合可持續發展戰略，開發利用固體廢棄物燒制陶粒成為目前主要 的研究方向。
[0004] 近年來，利用各種固體廢棄物作為原料替代粘土燒制陶粒的研究較多，但是利用 晶硅切割三級砂制備輕質陶粒的研究還未見報道，印染污泥有害物質含量高，對環境的污 染很強，有專利文獻公開利用印染污泥替代粘土燒制陶粒的研究，但目前還沒有發現利用 晶硅切割三級砂和印染污泥、粉煤灰配伍低溫下制作輕質陶粒的研究。

【發明內容】

[0005] 本發明要解決的技術問題是：基于上述問題，本發明提供一種晶硅切割三級砂資 源化利用方法。
[0006] 本發明解決其技術問題所采用的一個技術方案是:一種晶硅切割三級砂資源化利 用方法，包括以下步驟：
[0007] (1)預處理：印染污泥、粘土分別經80~120 °C鼓風干燥箱進行烘干，將烘干的印染 污泥、粘土分別過40目~100目篩，備用；
[0008] (2)原料稱取:按以下重量百分比分別稱取晶硅切割三級砂、粉煤灰和預處理后的 印染污泥、粘土：晶硅切割三級砂5~40%、粉煤灰20~80%、印染污泥0~70%、粘土0~ 60%，添加助劑0~15 %;
[0009] (3)將步驟(2)稱取的原料添加水研磨，混合均勻，制成料球；
[0010] (4)料球放入干燥箱，60~150 Γ干燥0 · 5~10小時；
[0011] (5)烘干后的料球，先300~600°C預燒10~60分鐘，然后850~1250°C焙燒10~60 分鐘，冷卻，得到輕質陶粒。
[0012] 進一步地，步驟（1)中預處理為印染污泥、粘土分別經100~120Γ鼓風干燥箱進行 烘干，將烘干的印染污泥、粘土分別過80目篩。
[0013] 進一步地，步驟(2)中原料稱取中重量百分比分別為:硅切割廢砂漿5~30 %、粉煤 灰30~60%、印染污泥30~60%、粘土 5~30%，助劑0~15%，助劑為碳酸鈣、炭黑、碳酸鈉 或鐵粉中的一種或幾種。
[0014]進一步地，步驟（3)中水的加入量為原料總質量的10~2 5 %，料球粒徑為10~ 15mm〇
[0015] 進一步地，步驟⑷中干燥溫度為1 〇〇~120 °c，干燥時間為1~2小時。
[0016] 進一步地，步驟(5)中預燒溫度為350~500°C，預燒時間為10~30分鐘，焙燒溫度 為1050~1200 °C，焙燒時間為10~40分鐘。
[0017] 一般燒制陶粒的原料按其化學成分可以分為三部分：骨架成分（主要是Si02和 八1203)、發氣成分（主要是(：、3丨(^6203等）和助熔成分（主要是似 20丄&0、1%0和1(20)。晶硅切 割三級砂主要成分為Si0 2和SiC，還含有一定量的Fe，其中SiC和Fe高溫燒制條件下會發生 化學反應并釋放出氣體，因此，利用晶硅切割三級砂燒制陶粒可以不加發泡劑，晶硅切割三 級砂本身即可作為陶粒的發氣成分；印染污泥除了含有類似粘土的主要成分外，還含有豐 富的碳有機物、纖維，有機質的存在不僅起到形成孔隙的作用，還具有一定的熱值，在燒成 過程中可提供相當的熱量，減少燃料的消耗;粉煤灰中含有大量的硅鋁氧化物。因此，將晶 硅切割三級砂和印染污泥、粉煤灰進行適當配比可以燒制出輕質陶粒，并綜合利用了多種 固體廢棄物，有利于節能減排，符合可持續發展原則，能夠達到環境與資源的雙重效益。
[0018] 本發明的有益效果是：（1)本發明制備的輕質陶粒，原料來源廣泛、易得，成本較 低，合理利用了多種固體廢棄物；（2)本發明提供的陶粒制備工藝，燒成溫度低（1050~1200 °C)，能源消耗和產品成本明顯降低；（3)本發明制備的陶粒產品密度低，力學性能好，孔徑 可控，表面光滑。
【附圖說明】
[0019] 下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0020] 圖1是實施例4制備的陶粒樣品照片；
[0021] 圖2是實施例6制備的陶粒樣品照片；
[0022]圖3是實施例6制備的陶粒樣品的X射線粉末衍射圖譜。
【具體實施方式】
[0023]現在結合具體實施例對本發明作進一步說明，以下實施例旨在說明本發明而不是 對本發明的進一步限定。
[0024] 實施例1
[0025]按重量百分比組成：晶硅切割三級砂10%、粉煤灰90%配料混合，添加適量水攪拌 均勻，制成料球，成球粒徑約為1 〇~15_，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時， 將干燥好的生料球放入電爐中在350 °C下預熱15分鐘，繼續升溫到1200 °C焙燒10分鐘，自然 冷卻，即得輕質陶粒。
[0026] 實施例2
[0027] 將粘土經過105°C烘干并過80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級砂5%、粉 煤灰75%、粘土20 %配料混合，添加適量水攪拌均勻，制成料球，成球粒徑約為10~15mm，將 生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時，將干燥好的生料球放入電爐中在350 °C下預 熱15分鐘，繼續升溫到1200°C焙燒10分鐘，自然冷卻，即得到輕質陶粒。
[0028] 實施例3
[0029]將粘土經過105°C烘干并過80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級砂15%、 粉煤灰25 %、粘土50%，碳酸鈉 10%配料混合，添加適量水攪拌均勻，制成料球，成球粒徑約 為10~15_，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時，將干燥好的生料球放入電爐 中在350°C下預熱10分鐘，繼續升溫到1150°C焙燒10分鐘，自然冷卻，即得到輕質陶粒。
[0030] 實施例4
[0031]將粘土經過105°C烘干并過80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級砂5%、粉 煤灰65 %、粘土20 %、碳酸鈣10 %配料混合，添加適量水攪拌均勻，制成料球，成球粒徑約為 10~15_，將生料球放入干燥箱中于10 5 °C下干燥2~3小時，將干燥好的生料球放入電爐中 在350°C下預熱15分鐘，繼續升溫到1180°C焙燒10分鐘，自然冷卻，即得到輕質陶粒。
[0032] 實施例5
[0033] 將印染污泥經過105°C烘干并過80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級砂 9 %、粉煤灰25 %、印染污泥50 %，粘土16 %配料混合，添加適量水攪拌均勻，制成料球，成球 粒徑約為10~15_，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時，將干燥好的生料球放 入電爐中在350°C下預熱15分鐘，繼續升溫到1150°C焙燒10分鐘，自然冷卻，即得到輕質陶 粒。
[0034] 實施例6
[0035] 將印染污泥、粘土經過105°C烘干并過80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三 級砂22 %、粉煤灰35 %、印染污泥29 %，粘土7 %，碳酸鈣7 %配料混合，添加適量水攪拌均 勻，制成料球，成球粒徑約為1 〇~15mm，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時，將 干燥好的生料球放入電爐中在350°C下預熱15分鐘，繼續升溫到1120°C焙燒10分鐘，自然冷 卻，即得到輕質陶粒。
[0036] 實施例7
[0037] 將印染污泥經過105°C烘干并過80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級砂 13 %、粉煤灰31 %、印染污泥40 %，粘土 12%，碳酸鈉 4%配料混合，添加適量水攪拌均勻，制 成料球，成球粒徑約為10~15mm，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時，將干燥 好的生料球放入電爐中在350°C下預熱15分鐘，繼續升溫到1100°C焙燒10分鐘，自然冷卻， 即得到輕質陶粒。
[0038] 實施例8
[0039] 將印染污泥經過105°C烘干并過100目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級砂 15 %、粉煤灰22 %、印染污泥44%，粘土15%，炭黑4%配料混合，添加適量水攪拌均勻，制成 料球，成球粒徑約為10~15mm，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3h，將干燥好的生 料球放入電爐中在350 °C下預熱15分鐘，繼續升溫到1180 °C焙燒30分鐘，自然冷卻，即得到 輕質陶粒。
[0040] 實施例9
[0041] 將印染污泥經過105°C烘干并過100目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級砂 1 〇 %、粉煤灰41 %、印染污泥35 %，粘土 12 %，碳酸鈉1 %、鐵粉1 %配料混合，添加適量水攪 拌均勾，制成料球，成球粒徑約為10~15mm，將生料球放入干燥箱中于105°C下干燥2~3小 時，將干燥好的生料球放入電爐中在350 °C下預熱15分鐘，繼續升溫到1100 °C焙燒20分鐘， 自然冷卻，即得到輕質陶粒。
[0042] 各實施例制備的輕質陶粒的性能測試結果見下表：
[0043]
[0044] 以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完 全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術 性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【主權項】
1. 一種晶硅切割三級砂資源化利用方法，其特征是:包括以下步驟： (1) 預處理：印染污泥、粘土分別經80~120°C鼓風干燥箱進行烘干，將烘干的印染污 泥、粘土分別過40目~100目篩，備用； (2) 原料稱取:按以下重量百分比分別稱取晶硅切割三級砂、粉煤灰和預處理后的印染 污泥、粘土：晶硅切割三級砂5~40%、粉煤灰20~80%、印染污泥0~70%、粘土0~60%，添 加助劑0~15 %; (3) 將步驟(2)稱取的原料添加水研磨，混合均勻，制成料球； (4) 料球放入干燥箱，60~150 °C干燥0 · 5~10小時； (5) 烘干后的料球，先300~600°C預燒10~60分鐘，然后850~1250 °C焙燒10~60分鐘， 冷卻，得到輕質陶粒。2. 根據權利要求1所述的一種晶硅切割三級砂資源化利用方法，其特征是:所述的步驟 (1) 中預處理為印染污泥、粘土分別經100~120°C鼓風干燥箱進行烘干，將烘干的印染污 泥、粘土分別過80目篩。3. 根據權利要求1所述的一種晶硅切割三級砂資源化利用方法，其特征是:所述的步驟 (2) 中原料稱取中重量百分比分別為:硅切割廢砂漿5~30 %、粉煤灰30~60%、印染污泥30 ~60%、粘土 5~30%，助劑0~15%，助劑為碳酸鈣、炭黑、碳酸鈉或鐵粉中的一種或幾種。4. 根據權利要求1所述的一種晶硅切割三級砂資源化利用方法，其特征是:所述的步驟 (3) 中水的加入量為原料總質量的10~2 5 %，料球粒徑為10~15_。5. 根據權利要求1所述的一種晶硅切割三級砂資源化利用方法，其特征是:所述的步驟 (4) 中干燥溫度為100~120°C，干燥時間為1~2小時。6. 根據權利要求1所述的一種晶硅切割三級砂資源化利用方法，其特征是:所述的步驟 (5) 中預燒溫度為350~500°C，預燒時間為10~30分鐘，焙燒溫度為1050~1200°C，焙燒時 間為10~40分鐘。
【文檔編號】C04B33/132GK105884328SQ201610214989
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月7日
【發明人】孫媛媛, 唐惠東, 肖雪軍, 劉文斌, 鞠宇飛, 顧艷陽, 馮琴春
【申請人】常州工程職業技術學院