一种具有保水功能的烧结陶粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有保水功能的烧结陶粒及其制备方法。该陶粒由以下重量份的原料制备而成：固体废弃物100份，造孔剂0‑30份，增塑剂5‑15份，减水剂0.5‑2份，水15‑30份。其制备方法为：按原料配比称取固体原料，在强制式搅拌机中混合均匀得到混合料；将混合料倒入圆盘造粒机中，并按原料比例倒入水，造粒；将造好的粒置于干燥箱中烘干；再经筛分处理后，在一定的烧成制度下烧结得到种植砂。本发明专利技术的具有保水功能的烧结陶粒，以富含硅铝成分的固体废弃物为原料，吸水率在30‑70％左右，具有良好的保水效果，且陶粒空隙较小，其中的水分多以吸湿水、膜状水、毛细管水形式储存，提高了水的有效量，可作为种植陶粒为农作物提供一定的营养和水分。

A sintered ceramsite with water retention function and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有保水功能的烧结陶粒及其制备方法
本专利技术涉及烧结陶粒领域，尤其涉及一种具有保水功能的烧结陶粒及其制备方法。
技术介绍
随着社会经济迅猛发展，人类对土壤的过度开发，导致可耕种的土壤越来越少，可耕土壤的减少将会导致农作物产量下降，进而严重影响经济发展。而陶粒由于包含多孔结构，具有一定的保水保肥功能，因此可作为栽培基质替代土壤种植农作物。随着工业生产的进行，产生了大量的固体废弃物，如粉煤灰、煤矸石、尾矿、矿渣等，其长期堆放一方面造成了资源的浪费，另一方面会对环境造成污染、危害人类健康，因此十分有必要为这些固体废弃物的资源化利用提供新的途径。而这些固体废弃物中含有大量的硅铝成分，可作为制备种植砂的主要原料。公开号为CN102503280A的专利提供了一种具有保水功能的圆球形凹凸棒花卉陶粒，以凹凸棒石黏土尾矿粉、硅藻土尾矿粉等固体废弃物、污泥、高吸水树脂凝胶体等为原料，制备得到重量轻、强度大、吸水率高、保水效果好的花卉陶粒，但由于高吸水树脂为有机物，容易老化降解，从而失去保水功能，导致花卉陶粒的使用周期有限。另外，现有的高吸水率陶粒多为黏土发泡陶粒，容重在300kg/m3左右，容重过轻，固定作用不好；且保水陶粒普遍保肥效果较差，易出现植株缺肥或烧苗等极端现象。因此，提供一种以固体废弃物为原料制备的保水保肥效果好、易固定、使用周期长的保水陶粒，是本领域亟待解决的一项技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种以固体废弃物为原料制备的保水保肥效果好、易固定、使用周期长的具有保水功能的烧结陶粒及其制备方法。本专利技术采取以下技术方案：一种具有保水功能的烧结陶粒，该陶粒由以下重量份的原料制备而成：固体废弃物100份，造孔剂0-30份，增塑剂5-15份，减水剂0.5-2份，水15-30份。进一步的，陶粒为粒径在2-20mm的球形颗粒，陶粒的孔隙率为30-70％。进一步的，固体废弃物为粉煤灰、煤矸石、炉渣、气化渣、钢渣、陶瓷抛光废渣中的一种或几种，固体废弃物中硅含量为30-60wt％，铝含量为5-30wt％。由于煤矸石等固废含碳，本身也可作为造孔剂，所以不额外添加造孔剂制备的保水陶粒也具有很高的孔隙率，具有一定的保水性能。进一步的，造孔剂为石墨、炭粉、秸秆、淀粉、有机纤维、膨胀珍珠岩、蛭石、沸石、坡缕石、海泡石中的一种或及几种。添加造孔剂后经高温煅烧会增加孔隙率，有利于增强种植砂的保水性能。进一步的，增塑剂为高岭石、蒙脱石、绿泥石、乙基纤维素、聚乙酸乙烯酯、石蜡中的一种或几种。进一步的，减水剂为木质素磺酸盐类、萘系高效减水剂类、三聚氰胺系高效减水剂类、氨基磺酸盐系高效减水剂类、脂肪酸系高减水剂类、聚羧酸盐系高效减水剂类中的一种或几种。进一步的，固体废弃物、造孔剂、增塑剂、减水剂的粒度均小于100μm。坡缕石、海泡石等作造孔剂制备的陶粒作为农作物栽培基质时，还可有效降低粮食作物和蔬菜中的有害物质含量。主要是由于坡缕石和海泡石的纤维针状、纤维状晶体和良好的分散性使它们能够制成一种无定向性且错综复杂的毛毡状多细孔的分子筛。这种分子筛不仅是水和气的良好吸附剂，对于有机物也有很高的吸附能力，尤其对于乙烷、苯、甲醇等有机物有更强的吸附性。还可用来吸附除去如硫醚、工业废气、有机磷、黄曲霉、细菌、生物碱等有害、有毒物质。所以坡缕石和海泡石等的加入可降低粮食作物和蔬菜中的有害物质含量，还具有防止农作物根系发黑腐烂的作用。坡缕石、海泡石还可作为农药、肥料的吸附载体，能达到缓慢释放药效、肥效、保水保肥的作用。同时高岭石、蒙脱石、绿泥石等增塑剂的加入也增加了陶粒保肥、供肥的有效性。由于阳离子交换量的大小可作为评价土壤保肥能力的指标，而土壤中阳离子交换容量受土壤胶体类型、土壤质地、土壤黏土矿物的硅铝率k影响。对于不同类型的土壤，其阳离子交换量差异较大，其中有机胶体>蒙脱石>水化云母>高岭石>含水氧化铁、铝；同时土壤质地越细、土壤黏土矿物的硅铝率k越高，其阳离子交换量也越大；一般高岭石k＝2，蒙脱石k>4。所以高岭石、蒙脱石、绿泥石等增塑剂的加入有助于提高保水陶粒阳离子交换容量，进而增加了陶粒保肥、供肥的有效性。本专利技术还提供一种具有保水功能的烧结陶粒的制备方法，包括以下步骤：(1)按原料配比称取固体废弃物、造孔剂、增塑剂、减水剂，在强制式搅拌机中混合均匀得到混合料；(2)将步骤(1)得到的混合料倒入圆盘造粒机中，并按原料比例倒入水，在20-60r/min的转速下造粒；(3)将造好的粒置于50-120℃的干燥箱中烘干；(4)将烘干后的粒经筛分、烧结得到种植砂。进一步的，步骤(4)中的烧成制度为：以20-40℃/min升温至600℃，再以2-5℃/min升温至700℃，最后以10-30℃/min升温至800-1000℃，并保温10-30min，降温后得到产品。造粒产物进行烧结过程中，在600-700℃范围内升温较慢，主要由于该温度为造孔剂分解或含炭固体废弃物的排炭温度，较慢的升温速度保证造孔剂分解完全及炭排除干净，使得制得的陶粒孔隙更多，有利于提高陶粒的保水率。本专利技术的具有保水功能的烧结陶粒及其制备方法，具有以下有益效果：(1)本专利技术的具有保水功能的烧结陶粒，以富含硅铝成分的固体废弃物为原料，添加造孔剂、增塑剂、减水剂等制备得到，陶粒的吸水率在30-70％左右，具有良好的保水效果，且陶粒空隙较小，其中的水分多以吸湿水、膜状水、毛细管水形式储存，提高了水的有效量；同时陶粒的堆积密度为600-1000kg/m3，既提高了陶粒的固定效果，又不至于过高而增加运输成本；筒压强度为5-10MPa，强度较高，可常年浸泡在水中不产生崩裂，作为种植陶粒为农作物提供一定的营养和水分。(2)本专利技术的具有保水功能的烧结陶粒，采用坡缕石、海泡石等作为添加剂，利用其良好的吸附性能，有利于降低粮食作物和蔬菜中的有害物质含量，还具有防止农作物根系发黑腐烂的作用；且坡缕石、海泡石还可作为农药、肥料的吸附载体，能达到缓慢释放药效、肥效、保水保肥的作用。(3)本专利技术的具有保水功能的烧结陶粒，高岭石、蒙脱石、绿泥石等添加剂的加入提高了陶粒阳离子交换容量，增加了陶粒保肥、供肥的有效性。(4)本专利技术的具有保水功能的烧结陶粒，以固体废弃物为原料，提高了资源利用率，变废为宝，降低了生产成本；制得的陶粒颗粒较大、透气性较好，有利于植株生长，适合作为各种植物、花卉和蔬菜等的种植基质。具体实施方式下面将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。实施例1一种具有保水功能的烧结陶粒，该陶粒由以下重量份的原料制备而成：固体废弃物100份，其中粉煤灰占10％，煤矸石占70％，炉渣占10％，陶瓷抛光废料占10％；增塑剂5份，其中高岭土占10％，蒙脱石占25％，绿泥石占38％，乙基纤维素占27％；减水剂0.5份，其中木质素磺酸钠占43.5％，聚羧酸高效减水剂占56.5％；水30份。本实施例中具有保水功能的烧结陶粒的制备方法，包括以下步骤：(1)按原料配比称取固体原料，在强制式搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有保水功能的烧结陶粒，其特征在于，所述陶粒由以下重量份的原料制备而成：固体废弃物100份，造孔剂0‑30份，增塑剂5‑15份，减水剂0.5‑2份，水15‑30份。

【技术特征摘要】
1.一种具有保水功能的烧结陶粒，其特征在于，所述陶粒由以下重量份的原料制备而成：固体废弃物100份，造孔剂0-30份，增塑剂5-15份，减水剂0.5-2份，水15-30份。2.根据权利要求1所述的具有保水功能的烧结陶粒，其特征在于，所述陶粒为粒径在2-20mm的球形颗粒，陶粒的孔隙率为30-70％。3.根据权利要求1所述的具有保水功能的烧结陶粒，其特征在于，所述固体废弃物为粉煤灰、煤矸石、炉渣、气化渣、钢渣、陶瓷抛光废渣中的一种或几种，所述固体废弃物中硅含量为30-60wt％，铝含量为5-30wt％。4.根据权利要求1所述的具有保水功能的烧结陶粒，其特征在于，所述造孔剂为石墨、炭粉、秸秆、淀粉、有机纤维、膨胀珍珠岩、蛭石、沸石、坡缕石、海泡石中的一种或及几种。5.根据权利要求1所述的具有保水功能的烧结陶粒，其特征在于，所述增塑剂为高岭石、蒙脱石、绿泥石、乙基纤维素、聚乙酸乙烯酯、石蜡中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的具有保水功能的烧结陶粒，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸盐类...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春梅，张宏生，贺新明，胡毅耕，
申请(专利权)人：广东清大同科环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44