一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法技术

本发明专利技术涉及固废资源化及材料技术领域，涉及一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法，采用发泡剂和促进发泡剂分解的无机物实现逐级造粒和逐级造孔，促使陶粒内核快速、均匀、彻底造孔，提升孔隙率；然后，以多孔内核和造粒混合料继续造粒，在多孔内核上形成包裹层，将多孔内核的制备及其包裹一步完成，得到具有“多孔内核+包裹壳层”结构的陶粒。首先，原料可利用建筑垃圾、尾矿、粉煤灰等矿物性固体废弃物，实现固废资源化；其次，孔隙率高，保温隔热性能好；最后，内核和包裹过程在造粒时一步完成，简化工艺，降低制备成本。降低制备成本。降低制备成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法


[0001]本专利技术涉及固废资源化及材料
，具体为一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法，经本方法制备的高闭孔率免烧陶粒可用作具有保温隔热性能要求的建筑材料。

技术介绍

[0002]陶粒是一种传统多孔材料。这种刚性骨架材料具有安全无毒、耐火、耐候、抗震、防腐、轻质高强、保温隔热、吸声降噪、制造工艺简单等优点，已被广泛应用于建筑物的保温隔热等领域。研究表明，当以陶粒混凝土做建筑外墙时，不仅可以降低～35％的建筑能耗，还可以显著降低建筑物的自重和建筑成本。
[0003]陶粒的制备方法有烧结法和免烧法两种。烧结法可以获得极高的闭孔率(75～90％)和超轻的质量(＜500kg/m3)，但是烧结陶粒常常使用如粘土、页岩等不可再生资源，且需要在高温下煅烧(一般在800℃～1400℃)，因而会导致高能耗、环境污染以及不可再生资源的大量消耗。对于免烧法而言，它仅需要常温或者蒸汽养护，无需高温烧结，而且还可以充分利用如建筑垃圾、粉煤灰、尾矿、煤矸石、污泥等固体废弃物，是一种绿色环保的制备技术。因此，免烧法已经成为陶粒制备的发展趋势。
[0004]然而，经免烧法制备的陶粒具有孔隙率较低、密度大等不足，制约了其在建筑节能中的推广应用。而提升陶粒的孔隙率——尤其是闭孔率，已经成为开发保温隔热性能优异的免烧陶粒的关键途径之一，它不仅可以显著提高陶粒的保温隔热性能，还能有效降低其密度。
[0005]目前，提高免烧多孔陶粒的闭孔率的方法主要有以下两种：(1)利用原料粉末和造孔剂制备陶粒的内核，然后将其高温煅烧，制备出多孔烧结内核，最后再以有机包覆层将整个陶粒包裹起来，实现高闭孔率陶粒的制备；(2)利用发泡剂(引气剂)在微波的作用下造孔，使造孔过程与陶粒的水化依次快速进行，从而实现高闭孔率免烧陶粒的制备。
[0006]本专利需要逐级造粒和逐级造孔，促使陶粒内核快速、均匀、彻底造孔，显著提升陶粒的孔隙率；然后，在多孔内核表面形成壳层，实现对多孔内核的包裹。本技术是免烧法制备多孔陶粒，与本专利技术相关的现有技术仅有以下几例：
[0007](1)现有技术一的技术方案
[0008]与本专利相关的技术之一为泉州师范学院陈楷翰、李小文、陈志伟、吴启辉等提出的以皮革污泥和造孔剂(木屑、泡沫塑料或/和造纸污泥)制备表面包裹有机质(沥青、松香、热塑性聚丙烯酸树脂、热塑性胺基磷酸树脂)的、具有“内核
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壳层”结构的陶粒。在该技术中，首先将皮革污泥和造孔剂混合、造粒、干燥，然后将陶粒在300℃～800℃下隔绝空气热解至无气体产生为止，形成表面具有大量微孔的陶粒内核；然后将陶粒内核浸渍于有机质(沥青、松香、热塑性聚丙烯酸树脂、热塑性胺基磷酸树脂)中，使其表面包裹上有机层，达到提高闭孔率的目的。
[0009]上述技术与本专利相似之处在于：通过形成多孔内核和包裹壳层来提高陶粒的闭孔率。与本专利的本质区别是：(a)该技术是经由烧结法制备多孔陶粒内核；(b)该技术中的
多孔内核制备与有机壳层的包裹分两步完成；(c)该技术未使用发泡剂。
[0010](2)现有技术二的技术方案
[0011]与本专利相关的技术之二为广西科技大学高淑燕、盘荣俊等提出的免烧陶粒制备技术(广西科技大学硕士学位论文，2019)。该技术是以双氧水和碳酸铵为发泡剂，以一定比例的粉煤灰、水泥、石灰和石膏作为原料，制备生陶粒；然后以微波促使生陶粒中的发泡剂快速分解来造孔，进而制备高闭孔率免烧陶粒。
[0012]该技术与本专利相似之处在于：使用了低温分解发泡剂，并且通过促进发泡剂的分解来实现多孔部分的制备。与本专利不同的是：(a)该技术只涉及到多孔部分的制备，未考虑将开口孔封堵，以提高陶粒的闭孔率；(b)该技术以微波来促进发泡剂的分解，而本专利使用无机物溶液来促进发泡剂分解。
[0013](3)现有技术三的技术方案
[0014]与本专利稍微相关的技术为李高明提出的空心免烧陶粒制备技术(CN106220011A)。该技术以锯末、锯末朽化处理剂、粘土及水制得陶粒的内核，然后在内核上喷洒有机粘结剂，再将内核和壳层混合料(水泥、河砂、花肥、肥料缓释剂、彩色硬化剂、保色剂及光亮剂)一起造粒，制备出具有核
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壳结构的陶粒，将所制备的陶粒置于养护窑或者蒸汽养护设备中养护1～3个月，使内核中的锯末朽化为有机肥来制备空心园艺陶粒。
[0015]上述技术与本专利相似之处在于：通过形成内核和壳层来提高陶粒的闭孔率。与本专利具有本质上的不同的是：(a)该技术经“制备内核—在内核上喷洒黏结剂—经造粒技术制备壳层—内核中有机物朽化(1～3个月)”等几步来制备空心陶粒；(b)该技术未使用发泡剂，因而也未考虑通过促进发泡剂的分解来调节孔结构。

技术实现思路

[0016](一)解决的技术问题
[0017]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法，一步制备出高闭孔率的、具有“多孔内核+包裹壳层”结构的免烧多孔陶粒，突破传统的多步制备技术；通过调节发泡剂的分解速率，促使陶粒内核快速、均匀、彻底造孔，旨在显著提升陶粒的孔隙率；拓展多孔陶粒的制备原料来源，实现固废资源化；所制陶粒只需自然养护即可，无序蒸汽养护等特殊养护。
[0018](二)技术方案
[0019]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法，所述陶粒包括以下份计的原料：建筑垃圾矿物料物30～70份、粉煤灰20～60份、石膏0～5份、水泥5～20份、发泡剂0.2～5份、促进发泡剂分解的无机物0.15～3份、水10～20份。
[0020]优选的，包括以下步骤：采用发泡剂和促进发泡剂分解的无机物实现逐级造粒和逐级造孔，促使陶粒内核快速、均匀、彻底造孔，提升孔隙率；然后，以多孔内核和造粒混合料继续造粒，在多孔内核上形成包裹层，将多孔内核的制备及其包裹一步完成，得到具有“多孔内核+包裹壳层”结构的陶粒。
[0021]优选的，所述发泡剂，指的是碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵、乙酸铵中的一种或一种以上的混合物。
[0022]优选的，所述促进发泡剂分解的无机物，指的是氢氧化钠或者氢氧化钙。
[0023]优选的，所述逐级造粒和逐级造孔，指的是以造粒混合料和发泡剂溶液造粒后，立即以促进发泡剂分解的无机物溶液喷洒于所造陶粒上，促使造孔过程快速、均匀、彻底，如此反复进行，直至消耗完发泡剂溶液和促进发泡剂分解的无机物溶液。
[0024]本专利技术要解决的另一技术问题是提供一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法，包括以下步骤：
[0025](1)从建筑垃圾中选出矿物料，破碎，初步磨细到约100目；
[0026](2)按比例称取建筑垃圾矿物物料、粉煤灰、石膏，混合，磨细到要求的细度；
[0027](3)按比例称取水泥，并将其与(2)所得的混合料混合，得到造粒混合料，并将其分为N等份；
[0028](4)按比例称不同种类的发泡剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法，其特征在于，所述陶粒包括以下份计的原料：建筑垃圾矿物料物30～70份、粉煤灰20～60份、石膏0～5份、水泥5～20份、发泡剂0.2～5份、促进发泡剂分解的无机物0.15～3份、水10～20份。2.根据权利要求1所述的一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用发泡剂和促进发泡剂分解的无机物实现逐级造粒和逐级造孔，促使陶粒内核快速、均匀、彻底造孔，提升孔隙率；然后，以多孔内核和造粒混合料继续造粒，在多孔内核上形成包裹层，将多孔内核的制备及其包裹一步完成，得到具有“多孔内核+包裹壳层”结构的陶粒。3.根据权利要求2所述的一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法，其特征在于，所述发泡剂指的是碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵、乙酸铵中的一种或一种以上的混合物。4.根据权利要求2所述的一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法，其特征在于，所述促进发泡剂分解的无机物，指的是氢氧化钠或者氢氧化钙。5.根据权利要求2所述的一种高闭孔率免烧多孔陶粒的制备方法，其特征在于，所述逐级造粒和逐级造孔，指的是以造粒混合料和发泡剂溶液造粒后，立即以促进发泡剂分解的无机物溶液喷洒于所造陶粒上，促使造孔过程快速、均匀、彻底，如此反复进行，直至消耗完发泡剂溶液和促进发...

【专利技术属性】
技术研发人员：盘荣俊，
申请(专利权)人：贺州学院，
类型：发明
国别省市：