一种以玄武岩尾矿为主料制备轻质陶粒的工艺专利检索-玄武岩喷出岩火成岩岩石地球科学专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

一种以玄武岩尾矿为主料制备轻质陶粒的工艺

阅读：399发布：2021-03-03

IPRDB可以提供一种以玄武岩尾矿为主料制备轻质陶粒的工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种以玄武岩尾矿为主料制备轻质陶粒的工艺，其是以玄武岩尾矿为主料，以粉煤灰提铝酸渣、超塑性黏土及油页岩半焦为辅料，将各原料破碎、粉磨后，按照混料-成型-二次烧结的工艺流程，制备出物理性能和力学性能俱佳的高膨胀性轻质陶粒。本发明所得成品轻质陶粒的堆积密度、表观密度、孔隙率、筒压强度和吸水率均达到GBT17431.2-2010中的国家标准。，下面是一种以玄武岩尾矿为主料制备轻质陶粒的工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种以玄武岩尾矿为主料制备轻质陶粒的工艺，其特征在于：所述轻质陶粒是以玄武岩尾矿为主料，以粉煤灰提铝酸渣、超塑性黏土及油页岩半焦为辅料制得，包括如下步骤：第一步，准备阶段：

依次用颚式破碎机和盘式粉磨机将玄武岩尾矿、粉煤灰提铝酸渣、超塑性黏土和油页岩半焦生料进行破碎、粉磨，然后过150目筛，分别获得玄武岩尾矿粉末、粉煤灰提铝酸渣粉末、超塑性黏土粉末和油页岩半焦粉末；

第二步，混料：

按照质量比2：1：1：1，分别称取玄武岩尾矿粉末、粉煤灰提铝酸渣粉末、超塑性黏土粉末和油页岩半焦粉末，混合均匀，然后按照灰水比2.0～2.2：1加水搅拌均匀，获得混合料；

第三步，成型：

将所述混合料放入造粒机中成型，所得样品放入鼓风干燥箱中于105℃下烘干至恒重，获得混合料颗粒；

第四步，烧制陶粒：

将箱式电阻炉或回转窑预烧至450℃，然后将所述混合料颗粒放入并在450℃保温

15min，完成后立即取出并在室温下急冷，获得一次烧结料；

再将箱式电阻炉或回转窑预烧至1180℃，然后将所述一次烧结料放入并在1180℃保温

20min，完成后立即取出并在室温下急冷，即获得成品轻质陶粒。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所得轻质陶粒的堆积密度、表观密度、孔隙率、筒压强度和吸水率均达到GBT17431.2-2010中的国家标准。

说明书全文

一种以玄武岩尾矿为主料制备轻质陶粒的工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种轻集料陶粒的制备工艺。

背景技术

[0002] 陶粒顾名思义就是陶制的颗粒，它是一种在回转窑中经发泡生产的轻质集料。它具有球状的外形，表面光滑而坚硬，且其内部呈细密蜂窝状微孔，具有封闭特征，有利于隔热与隔声，可以用于墙体保温材料。陶粒主要性能包括：质量轻、密度低、筒压强度高、孔隙率高、软化系数高、导热性低、抗冻性良好等。由于陶粒的诸多优异性能使得陶粒广泛应用于建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门。在陶粒发明之初，是作为一种新型轻骨料建筑材料用于建材领域，以陶粒为原料制成的轻骨料混凝土空心砌块、梁、板等已成为实心粘土砖的重要替代品，并发展成为一类新型墙体材料的主导产品。随着技术的发展和陶粒性能的改善，其应用早已超过建材这一范围。目前，陶粒在建材方面的应用已经由100％下降到80％。尤其是随着人们对绿色生活环境的要求越来越高，陶粒在园艺、园林方面的应用也越来越广泛，因此陶粒在园艺、园林方面的应用量也将成为陶粒主要用途之一。
由于陶粒具有多孔、质轻、表面强度高的特殊构造，用于园林绿化、室内绿化即满足了植物含水的需要，同时也满足了透气的要求，尤其是其无粉尘、质轻的特点已经越来越多地应用到室内观赏植物的养殖中了。尤其是在花卉无土栽植方面，由于陶粒具有吸水性，并可以提供一定的营养使得其可以替代原先的基质原料，在花盘里装上陶粒就可以种植花草，干净整洁，可以反复清洗，没有泥土的污染，因此受到众多植物养殖者的欢迎。另一方面由于陶粒色彩丰富，不但可以增添植物的观赏性，还可以防止树池和花池被大风扬起尘土，有利于空气的净化。

[0003] 曾天敏等人(粉煤灰，2007，3，28)在“利用粉煤灰烧制陶粒的实验研究”中利用哈密某电厂粉煤灰为主要原料，根据硅酸盐物理化学原理选择与该粉煤灰适应的各种物相成分，满足SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等主要成分在高温下形成共熔物，达到利用该电厂粉煤灰烧制粉煤灰陶粒目的的研究，找出烧制粉煤灰陶粒的参数(烧成通度、烧成时间、温度带)，获得了各项性能技术指标满足GB—2838.81要求的粉煤灰陶粒。陈美娅等人(硅酸盐通报，2015，12，3446)在“牛粪、矿渣与污泥烧制高强陶粒研究”中研究用牛粪、矿渣、污泥进行陶粒烧制实验，确定了最佳配比为牛粪10％、污泥35％、矿渣55％，最佳烧制工艺为干燥2h、预热温度350℃、预热时间20min、焙烧温度1200℃、焙烧时间10min，性能检测为堆积密度为
417kg/m3、密度等级为500级、吸水率为0.9％、筒压强度为10MPa，完全符合轻集料及其试验方法(GB/T17431.1-1998)中规定的高强陶粒的要求。刘景明等人(北京科技大学学报，
2008，10，2090)在“由化工脱水污泥烧制陶粒”中以综合化工污泥、膨润土和造孔剂为原料，制成粒径为3～6mm水处理用的生料球，其采用正交试验进行陶粒的制备，测定了所制备陶粒的堆积密度、表观密度、比表面积、筒压强度和磨损率等性能，分析了造孔剂掺量、污泥与膨润土配比、预热时间、预热温度及烧结温度等不同因素对陶粒主要性能的影响；根据作为水处理填料的材料应遵循的原则和对陶粒各性能分析的结果，确定了烧制污泥陶粒的最佳工艺参数：造孔剂掺量5％、污泥与膨润土比例4∶6、预热时间30min、预热温度400℃、烧结温度1140℃；扫描电镜照片揭示了陶粒表面和内部孔隙特征及不同烧结温度下陶粒内部孔隙的变化特征。

[0004] 本发明所用玄武岩尾矿属基性火山岩，是由火山喷发出的岩浆在地表冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩浆岩。其岩石结构常具气孔状、杏仁状构造和斑状结构，有时带有大的矿物晶体，未风化的玄武岩尾矿主要呈黑色和灰色，也有黑褐色、暗紫色和灰绿色的。其主要矿物成分为钙长石、钠长石、辉石，化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O和MgO。玄武岩主要用作一些低附加值的建筑及道路用的填料石子，为了提高玄武岩的附加值和利用率，通过玄武岩选矿技术将玄武岩区分为可供拉丝使用原料和不可供拉丝尾矿，本发明所用原料是玄武岩经过选矿后不能进行拉丝的尾矿。

[0005] 本发明所用粉煤灰提铝酸渣是指煤粉炉粉煤灰经过硫酸焙烧法提取氧化铝后剩余的工业废渣，主要矿物为石英、莫来石，主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O和K2O。由于火力发电仍是我国最主要的发电方式，这必然会产生一种固体废弃物—粉煤灰，而由粉煤灰提取氧化铝后产生的另一种固体废弃物—粉煤灰提铝酸渣，现在我国还没有寻找到较好的利用方法。粉煤灰提铝酸渣的大量堆积不仅压占土地还会影响生态环境。

[0006] 本发明所用超塑性黏土一般指塑性指数大于50％的土壤，其具有较大的水化膨胀性(自由膨胀率达100％以上)，无缩颈，承载力小，不能直接用于地基或路基建设。超塑性黏土表观呈黑色或黑褐色，化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、Na2O、K2O和MgO，主要矿物为皂石、蒙脱石、伊-蒙混层矿物及蛭石等粘土矿物，其膨胀性特别优良，非常适合作为烧制轻质陶粒的原料。超塑性黏土是一类热带常见的水化高膨胀性粘土，在世界各地多有分布，如：印度国土的26％都是此类土壤。非洲中、南部地区大部分都是这类超塑性土壤。在我国云南、四川、安徽、河南、广西、贵州省等地也多有分布。超塑性黏土作为路基、地基、坝梯等工程材料时则具有一定的局限性，原因是这类土壤的水化高膨胀性，即：这类土遇水体积能膨胀1.5-3倍，强度也降低至原来的10％。以路基为例，其自由膨胀率在150-300％之间，加州承载比降低至原土的5％-10％。因此，该土壤不能作为路基填料而直接使用。工程上采用最有效的处置方法挖土换填，获取高强度的路基。地基挖掘法固然能实现建筑道路的需求，但被挖出的超塑性黏土量大，若得不到处理，存储成本亦较高。

[0007] 本发明所用油页岩半焦是油页岩经过干馏生产页岩油后的剩余物。油页岩半焦属于高灰分、低热值和具有中等程度结渣倾向的劣质燃料，油页岩半焦中含有较多的石英、方解石、伊蒙混层等矿物质，油页岩半焦的主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、Na2O、和K2O。而油页岩半焦的合理利用也是一个值得研究的课题。

发明内容

[0008] 针对玄武岩尾矿矿石、粉煤灰提铝酸渣、超塑性黏土和油页岩半焦在全球范围内大量存在的需要，本发明提供了一种以玄武岩尾矿、粉煤灰提铝酸渣、超塑性黏土及油页岩半焦为原料制备轻质陶粒的工艺，旨在使其得到合理利用。

[0009] 为实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

[0010] 本发明公开了一种以玄武岩尾矿为主料制备轻质陶粒的工艺，其特征在于：所述轻质陶粒是以玄武岩尾矿为主料，以粉煤灰提铝酸渣、超塑性黏土及油页岩半焦为辅料制得，包括如下步骤：

[0011] 第一步，准备阶段：

[0012] 依次用颚式破碎机和盘式粉磨机将玄武岩尾矿、粉煤灰提铝酸渣、超塑性黏土和油页岩半焦生料进行破碎、粉磨，然后过150目筛，分别获得玄武岩尾矿粉末、粉煤灰提铝酸渣粉末、超塑性黏土粉末和油页岩半焦粉末；

[0013] 第二步，混料：

[0014] 按照质量比2：1：1：1，分别称取玄武岩尾矿粉末、粉煤灰提铝酸渣粉末、超塑性黏土粉末和油页岩半焦粉末，混合均匀，然后按照灰水比2.0～2.2：1加水搅拌均匀，获得混合料；

[0015] 第三步，成型：

[0016] 将所述混合料放入造粒机中成型，所得样品放入鼓风干燥箱中于105℃下烘干至恒重，获得混合料颗粒；

[0017] 第四步，烧制陶粒：

[0018] 将箱式电阻炉或回转窑预烧至450℃，然后将所述混合料颗粒放入并在450℃保温15min，完成后立即取出并在室温下急冷，获得一次烧结料；

[0019] 再将箱式电阻炉或回转窑预烧至1180℃，然后将所述一次烧结料放入并在1180℃保温20min，完成后立即取出并在室温下急冷，即获得成品轻质陶粒。

[0020] 本发明所用玄武岩尾矿属于分布广泛且利用率较低的矿产资源，粉煤灰提铝酸渣属于工业废弃物，超塑性黏土具有普遍性(自由膨胀率在30～180％时均可采用本法)，油页岩半焦属于干馏得到页岩油后剩余物。以上原料在一定程度上均属于固体废弃物。

[0021] 本发明所得轻质陶粒的堆积密度、表观密度、孔隙率、筒压强度和吸水率均达到GBT17431.2-2010中的国家标准。

[0022] 本发明的有益效果体现在：

[0023] 1、本发明以玄武岩尾矿、粉煤灰提铝酸渣、超塑性黏土和油页岩半焦为原料烧制出符合国标规定的轻质陶粒，不仅减少了上述各项物质的存储成本，而且能获得高附加值的轻质陶粒。

[0024] 2、玄武岩尾矿和油页岩半焦在我国分布极为广泛，利用时可就近使用以降低运输成本；大量火力发电必然产生大量的粉煤灰，而合理利用粉煤灰及其后续工序新产生的固体废弃物—粉煤灰提铝酸渣尤为重要；超塑性黏土分布广泛、可就地取材，不仅可以减少原料运输带来的困难，也降低了产品的生产成本，提高了经济效益。

[0025] 3、本发明轻质陶粒的生产工艺简单，便于机械化生产，所得合格产品可广泛应用于各种相关行业。

附图说明

[0026] 图1为陶粒烧制前混合料颗粒的图片；

[0027] 图2为实施例10所得陶粒产品的图片；

[0028] 图3为实施例10所得陶粒产品的XRD粉末衍射图谱；

[0029] 图4为实施例10所得陶粒产品的SEM图片。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，下述实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0031] 下述实施例中所用玄武岩尾矿取自吉林省柳河县、粉煤灰提铝酸渣取自内蒙古自治区、超塑性黏土取自安徽省、油页岩半焦取自吉林省桦甸市。

[0032] 实施例1

[0033] 本实施例按如下步骤制备轻质陶粒：

[0034] 第一步，准备阶段：

[0035] 依次用颚式破碎机和盘式粉磨机将大颗粒的玄武岩尾矿、粉煤灰提铝酸渣、超塑性黏土和油页岩半焦生料进行破碎、粉磨，然后过150目筛，分别获得玄武岩尾矿粉末、粉煤灰提铝酸渣粉末、超塑性黏土粉末和油页岩半焦粉末；

[0036] 第二步，混料：

[0037] 将玄武岩尾矿粉末、粉煤灰提铝酸渣粉末、超塑性黏土粉末和油页岩半焦粉末按质量比5：2：2：1均匀混合，然后加水搅拌均匀，灰水比为2.1左右，获取混合料；

[0038] 第三步，成型：

[0039] 将所述混合料放入造粒机中成型，所得样品放入鼓风干燥箱中于105℃下烘干至恒重，获得混合料颗粒；

[0040] 第四步，烧制陶粒：

[0041] 将箱式电阻炉预烧至450℃，然后将混合料颗粒放入并在450℃保温15min，完成后立即取出并在室温下急冷，获得一次烧结料；

[0042] 再将箱式电阻炉预烧至1100℃，然后将一次烧结料放入并在1100℃保温15min，完成后立即取出并在室温下急冷，即获得成品轻质陶粒。

[0043] 实施例2

[0044] 本实施例按实施例1相同的方法制备轻质陶粒，区别仅在于第四步中二次烧结的温度为1150℃。

[0045] 实施例3

[0046] 本实施例按实施例1相同的方法制备轻质陶粒，区别仅在于第四步中二次烧结的温度为1200℃。

[0047] 实施例4

[0048] 本实施例按实施例1相同的方法制备轻质陶粒，区别仅在于第四步中二次烧结的温度为1180℃。

[0049] 实施例5

[0050] 本实施例按实施例1相同的方法制备轻质陶粒，区别仅在于第二步中玄武岩尾矿粉末、粉煤灰提铝酸渣粉末、超塑性黏土粉末和油页岩半焦粉末的质量比为2：1：1：1。

[0051] 实施例6

[0052] 本实施例按实施例5相同的方法制备轻质陶粒，区别仅在于第四步中二次烧结的温度为1150℃。

[0053] 实施例7

[0054] 本实施例按实施例5相同的方法制备轻质陶粒，区别仅在于第四步中二次烧结的温度为1200℃。

[0055] 实施例8

[0056] 本实施例按实施例5相同的方法制备轻质陶粒，区别仅在于第四步中二次烧结的温度为1180℃。

[0057] 实施例9

[0058] 本实施例按实施例8相同的方法制备轻质陶粒，区别仅在于第四步中烧结时间为20min。

[0059] 实施例10

[0060] 本实施例按实施例9相同的方法制备轻质陶粒，区别仅在于第四步中所用设备为回转窑。

[0061] 经对比，上述实施例玄武岩尾矿粉末、粉煤灰提铝酸渣粉末、超塑性黏土粉末和油页岩半焦粉末的两种配比中，只有2：1：1：1的成型度最高，另一种配比煅烧时表面未形成玻璃体，因此最优配比为2：1：1：1。

[0062] 烧结后的实施例5样品表面呈红色、内部为黑色、整体密实，为烧结不完全。实施例6比实施例5有所改善，但烧结仍不完全。实施例9和实施例10样品为整体膨胀性较好、表面为黑色玻璃相、内部孔径均一、颜色均匀的合格样品，且样品之间无粘连、成型度高。因此本发明的最优烧结温度为1180℃、烧结时间20min，玄武岩尾矿、粉煤灰提铝酸渣、超塑性黏土与油页岩半焦的最优质量比为2：1：1：1。

[0063] 本发明实施例9和实施例10所得陶粒由于孔径较大且分布均匀，故其堆积密度与表观密度均较小。根据GBT17431.2-2010及其相应检测标准，测得：本发明实施例9所得堆积密度为680.3kg/m3(国标GBT17431.2-2010轻集料要求为＜1200kg/m3)、表观密度为1150.7kg/m3、孔隙率为40.88％、筒压强度为3.2MPa(国标GBT17431.2-2010轻集料要求大于3.0MPa)、吸水率为5.04％(国标GBT17431.2-2010轻集料要求为＜10％)；本发明实施例
10所得堆积密度为661.5kg/m3、表观密度为1129.5kg/m3、孔隙率为41.44％、筒压强度为
3.1MPa、吸水率为1.61％。

[0064] 以上仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
玄武岩绳及其生产方法-专利编号CN109824273A	2020-05-11	589
一种玄武岩纤维增强再生混凝土-专利编号CN110590289A	2020-05-13	389
一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法-专利编号CN110407477A	2020-05-12	70
一种玄武岩纤维复合筋的制备方法-专利编号CN111087181A	2020-05-13	639
一种玄武岩纤维管高压管道制备方法-专利编号CN111016145A	2020-05-13	405
玄武岩鳞片复合筋-专利编号CN107619212A	2020-05-12	50
玄武岩纤维复合筋及玄武岩纤维复合拉索-专利编号CN101525864B	2020-05-11	960
玄武岩纤维表面处理剂-专利编号CN110790518A	2020-05-11	986
玄武岩纤维复合筋及玄武岩纤维复合拉索-专利编号CN101525864A	2020-05-11	94
玄武岩拉丝漏板-专利编号CN205917172U	2020-05-12	339

一种以玄武岩尾矿为主料制备轻质陶粒的工艺

一种以玄武岩尾矿为主料制备轻质陶粒的工艺

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式