一种固废基硫铝酸盐胶凝材料制备免烧陶粒的制备方法技术

本发明专利技术提供一种固废基硫铝酸盐胶凝材料生产免烧陶粒免蒸养陶粒，将粉煤灰、固废基硫铝酸盐水泥按一定比例混合均匀，形成混合料；向上述混合料中喷入一定量的发泡剂水溶液并进行搅拌、造粒，形成陶粒坯料；对陶粒坏料进行标准养护，即得免烧陶粒。本发明专利技术从而根本性的改变目前陶粒生产工艺方法，以期达到提高生产效率，保护生态环境以及节能减排的目的。经过本发明专利技术方法所制得的免烧陶粒轻集料产品堆积密度(850‑1200Kg/m3),筒压强度(4‑6.5Mpa)，吸水率(≤10％)，软化系数(0.85‑0.96)，经检测各项指标均符合国GB/T 17431.1‑2010轻集料性能标准。步骤简单、操作方便、实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种固废基硫铝酸盐胶凝材料制备免烧陶粒的制备方法
本专利技术属于固体废弃物利用及建筑材料制造技术，具体涉及固废基硫铝酸盐胶凝材料制备免烧陶粒的方法。
技术介绍
随着建筑工业的发展，主要建筑材料：混凝土和混凝土制品的需求量越来越大，普通混凝土及混凝土制品多以砂石为骨料，而目前随着砂石的开采，环境压力越来越大。而且随着现代建筑物高度越建越高，空间跨度越来越大，耐久性要求也越来越严格，普通的砂石作为骨料，除大量开采破坏生态环境外，自身的缺陷也越来越明显：(1)自重(2)碱集料反应(3)不保温隔热。陶粒是一种轻集料,可以替代碎石来生产陶粒混凝土、陶粒砌块和陶粒墙板等轻质墙体材料或作为路基材料,具有轻质、利废和环保等特点.传统烧结法生产陶粒具有建厂投资大、能耗高和成本高的问题,影响了陶粒的推广应用.免烧陶粒是将陶粒原料混合,经成球养护制得,工艺简单,成本低,投资少,有着良好的应用前景。目前相关免烧陶粒的主要文献报道多以粉煤灰、赤泥、石膏、矿粉为原料，添加普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，通过蒸养的方式制得。然而上述固体废弃物本身没有活性或只有小部分的潜在活性。普通硅酸盐水泥也存在着凝结时间慢，强度低，后期强度倒缩等缺陷，严重影响陶粒的性能，此外原材料的性能问题导致了普通免烧陶粒制备过程中需加入各种外加剂来促进陶粒成型以及性能的提升，例如在陶粒成型过程中需加入增粘剂提高陶粒生产中造粒用水的粘性，方便陶粒的成型提高陶粒的早期强度，当采用固体废弃物生产陶粒时需加入固体废弃物活化剂来激发各种固体废弃物的潜在活性，而在陶粒养护过程中还需加入陶粒养护剂，甚至通过蒸养的方式来提高陶粒的性能。因此大大增加了免烧陶粒生产成本，同时使陶粒生产工艺流程变得相当复杂，严重制约着免烧陶粒的发展。
技术实现思路
为了克服上述不足，本专利技术利用一种固废基硫铝酸盐胶凝材料生产免烧陶粒免蒸养陶粒，从而根本性的改变目前陶粒生产工艺方法，以期达到提高生产效率，保护生态环境以及节能减排的目的。经过本专利技术方法所制得的免烧陶粒轻集料产品堆积密度(850-1200Kg/m3),筒压强度(4-6.5Mpa)，吸水率(≤10％)，软化系数(0.85-0.96)，经检测各项指标均符合国GB/T17431.1-2010轻集料性能标准。然而本专利技术所采用的自产硫铝酸盐胶凝材料凭借其快硬，早强，高强的特点完全可以取代普硅水泥及其他原材料应用于发泡材料领域，本专利技术提供了一种固废基硫铝酸盐胶凝材料同步发泡免蒸养制备陶粒的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的目的之一是提供一种固废基硫铝酸盐胶凝材料同步发泡免蒸养制备陶粒的方法，包括：将粉煤灰、固废基硫铝酸盐水泥按一定比例混合均匀，形成混合料；向上述混合料中喷入一定量的发泡剂水溶液并进行搅拌、造粒，形成陶粒坯料；对陶粒坏料进行标准养护，即得免烧陶粒。本专利技术加入硫铝胶凝材料同步发泡同步制备免烧陶粒的特点及原因。特点：硫铝酸盐胶凝材料完全由固废制得，大大降低了成本。此种制备免烧陶粒的方法无需加入除发泡剂之外的任何外加剂，在造粒成球的过程中喷入发泡剂和水的混合液，同步发泡制得免烧陶粒，大大缩短了工艺流程。免烧制备陶粒时，料浆的发泡过程往往在加入发泡剂后1-3min即完成，此时如果料浆的凝结硬化速度过慢，料浆中产生的气泡就会发生兼并最终从陶粒表面溢出，导致陶粒表面出孔甚至塌陷无法成球。而此种硫铝酸盐凝胶材料凝结硬化时间短、早期强度发展快，其凝结硬化速率与气体产生速率一致性好。这就决定了在加入硫铝酸盐胶凝材料同时可同步发泡同步制备免烧陶粒。优选的，所述粉煤灰、固废基硫铝酸盐水泥的质量比为7-9：1-3。优选的，所述粉煤灰为电厂一级或二级灰。优选的，所述固废基硫铝酸盐水泥的制备方法包括如下步骤：1)先将大块的煤矸石破碎，然后将粒径大于25mm和低于5mm煤矸石筛分出来，留下粒径5-25mm煤矸石备用；2)将筛余的大于25mm和小于5mm的煤矸石协同脱硫石膏、铝灰、电渣石经过研磨、混合均匀后煅烧，即得固废基硫铝酸盐水泥。所述煤矸石、脱硫石膏、铝灰、电石渣的比例为(质量百分数)20％：20％：30％：30％。所述胶凝材料的制备方法中，煅烧温度为1250℃，时间为2h。优选的，所述固废基硫铝酸盐水泥过0.08mm方孔筛。优选的，所述发泡剂为H2O2水溶液。发泡剂是影响发泡材料性能的重要因素，常见的发泡剂有物理发泡剂和化学发泡剂，由于物理发泡剂产生的气泡不均匀，不稳定逐渐被化学发泡剂所取代，目前常用的化学发泡剂为铝粉发泡剂和H2O2发泡剂，由于此胶凝材料性能决定只能用H2O2发泡剂。优选的，所述搅拌速度为250-300r/min，搅拌时间为15-30min。优选的，所述陶粒坯料的粒径为10-15mm。本专利技术的目的之二是提供任一上述的方法制备的免烧陶粒。本专利技术免蒸养的特点及原理分析蒸养虽然能在一定程度上增加免烧陶粒的强度，但是蒸养本身存在一些缺点：1.蒸养设备以及制备蒸汽会增加企业生产成本2.蒸汽养护过程把控不当很容易造成陶粒制品质量缺陷或性能劣化3.制备蒸汽需要较高能耗浪费资源，如果采用化石燃料制备蒸汽还会对环境造成破坏。因此免烧免蒸养陶粒可以大幅缩短工艺流程，降低生产成本，提高生产效率，且更符合节能减排的环保趋势。首先蒸汽养护可以有效加快水泥的水化进程，其次在高温、高压蒸汽养护条件下，粉煤灰、石膏、矿粉等固废材料能对普通硅酸盐水泥的水化起到微晶核效应，能够减少水泥水化产物中的Ca(OH)2能生成更多的托勃莫来石晶体，而晶体之间有适量的凝胶体，降低了C/S比，且水泥浆体的孔隙率明显降低，几何孔径有效地减小，有害的孔大幅度地减少，使水泥浆体的结构更加致密，强度进一步提高；粉煤灰释放珠状的铝、硅成分形成大量晶形稳定的莫来石，使粉煤灰水泥基材料强度进一步提高；随蒸养温度提高，硅酸二钙数量出现增多趋势，一方面可能是硅酸三钙产生逆分解，另一方面是粉煤灰中氧化钙和石英合成所致。叠加图谱对比显示:水化产物晶型趋于更稳定，随蒸养温度升高，合成或分解出现的莫来石、石英、单硫型水化硫铝酸钙是样品蒸养后宏观强度增强的主要原因。此种固废基硫铝酸盐凝胶材料具有早强，快硬、高强的特点，且强度后期增长稳定，养护条件简单(无需蒸汽养护，只需常温养护)完全克服了普通硅酸盐水泥制备免烧陶粒的弊端。本专利技术的目的之三是提供上述的免烧陶粒在制造轻质墙体材料或路基材料中的应用。本专利技术的有益效果(1)本专利技术利用自制硫铝酸盐胶凝材料为原料，充分发挥其早强，快硬以及高强的特点，使得免烧陶粒在成型过程中同步发泡制得，大幅缩短了工艺流程，提高了生产效率。(2)本专利技术制备的免烧陶粒无需蒸养，上强度快，养护时间短，可做到现制现用，不但减少了能耗，降低了生产成本，而且大大提高了其工程应用的效率。(3)本专利技术制备方法简单、陶粒强度高、实用性强，易于推广。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是本申请的工艺路线图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固废基硫铝酸盐胶凝材料同步发泡免蒸养制备陶粒的方法，其特征在于，包括：将粉煤灰、固废基硫铝酸盐水泥按一定比例混合均匀，形成混合料；向上述混合料中喷入一定量的发泡剂水溶液并进行搅拌、造粒，形成陶粒坯料；对陶粒坏料进行标准养护，即得免烧陶粒；所述固废基硫铝酸盐水泥的制备方法包括如下步骤：1)先将大块的煤矸石破碎，然后将粒径大于25mm和低于5mm煤矸石筛分出来；2)将筛分出来的大于25mm和小于5mm的煤矸石协同脱硫石膏、铝灰、电渣石经过研磨、混合均匀后煅烧，即得固废基硫铝酸盐水泥；所述煤矸石、脱硫石膏、铝灰、电石渣的质量比例为2～3：2～3：3～4：3～4；所述胶凝材料的制备方法中，煅烧温度为1250～1300℃，时间为1.8～2h。

【技术特征摘要】
1.一种固废基硫铝酸盐胶凝材料同步发泡免蒸养制备陶粒的方法，其特征在于，包括：将粉煤灰、固废基硫铝酸盐水泥按一定比例混合均匀，形成混合料；向上述混合料中喷入一定量的发泡剂水溶液并进行搅拌、造粒，形成陶粒坯料；对陶粒坏料进行标准养护，即得免烧陶粒；所述固废基硫铝酸盐水泥的制备方法包括如下步骤：1)先将大块的煤矸石破碎，然后将粒径大于25mm和低于5mm煤矸石筛分出来；2)将筛分出来的大于25mm和小于5mm的煤矸石协同脱硫石膏、铝灰、电渣石经过研磨、混合均匀后煅烧，即得固废基硫铝酸盐水泥；所述煤矸石、脱硫石膏、铝灰、电石渣的质量比例为2～3：2～3：3～4：3～4；所述胶凝材料的制备方法中，煅烧温度为1250～1300℃，时间为1.8～2h。2.如权利要求1所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文龙，张超，吴长亮，刘全勋，毛岩鹏，蒋稳，
申请(专利权)人：山东大学，山东卓联环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37