一种砒砂岩多孔轻质陶砂及其制备方法

本发明涉及建筑材料，尤其涉及一种砒砂岩多孔轻质陶砂及其制备方法。

背景技术：

1、陶砂是利用各类粘土、板岩、页岩、煤矸石及工业固体废弃物等多种原料，经过陶瓷烧结而成的、具有一定强度的、粒度多为5mm以下的规则球体或不规则的陶制颗粒。在陶砂中，轻质多孔陶砂由于其轻质的性质，在建筑材料、水资源处理等领域发挥不可或缺的作用，具有广阔的应用前景。当前，利用煤矸石和赤泥制备轻质陶粒和陶砂，已经得到了一定的研究，比如中国专利cn1502587a公开了一种高掺量煤矸石膨化轻质高强材料及其制备方法，该方法提供的高强材料包括煤矸石、岩石和发泡剂，并通过将上述各组分破碎、搅拌、研磨、过筛、并进行焙烧发泡处理即可制得。该建筑材料不仅利用了煤矸石这种废弃材料，同时通过发泡处理使得该建筑材料具有重量轻、强度大、硬度高、耐磨性好的优点。然而该方法得到的高强材料的密度可以达到1800kg/m3，虽然相较于常规的陶砂具有较轻的质量，但是依然具有轻质改进的空间。

2、砒砂岩是一种松散的岩层，集中分布于中国黄土高原北部山西、陕西、内蒙古接壤地区的鄂尔多斯高原。由于其特殊的岩土性质，极易发生水土流失，给地区生态环境造成巨大的破坏。目前，针对砒砂岩侵蚀机理及工程治理做了大量的工作，有效地阻止了砒砂岩地区生态环境进一步恶化，同时也付出了巨大的人力、物力和财力代价。但是对于这种大规模的闲置自然资源，若是能将其资源化利用，将比环境治理产生更大的经济效益。然而，砒砂岩虽然在干燥状态下坚硬如石头，但是遇水如泥，遇风成砂，以其制备陶砂时存在轻质和强度难以兼顾的问题。

3、因此，如何利用砒砂岩获得轻质且适宜强度的多孔轻质陶砂是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种砒砂岩多孔轻质陶砂及其制备方法，本发明制备的砒砂岩多孔轻质陶砂具有轻质和适宜的强度，能够满足gb/t 17431.1-2010中对于轻细集料性能的要求。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种砒砂岩多孔轻质陶砂的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）将砒砂岩粉末、生物质粉末和水混合后进行造粒，得到生胚球；

5、（2）将所述步骤（1）得到的生胚球依次进行干燥、焙烧和筛分，得到砒砂岩多孔轻质陶砂。

6、优选地，所述步骤（1）中的生物质粉末的质量占砒砂岩粉末质量的5~20%。

7、优选地，所述步骤（1）中砒砂岩粉末的平均粒径为5.46μm。

8、优选地，所述步骤（1）中生物质粉末的粒径为32目。

9、优选地，所述步骤（2）中的生胚球干燥后的含水率≤2%。

10、优选地，所述步骤（2）中焙烧包括依次进行的第一焙烧、第二焙烧和第三焙烧。

11、优选地，所述第一焙烧的保温温度为600~700℃；第一焙烧的保温时间为15~20min；由室温升温至第一焙烧的保温温度的升温速率为10~20℃/min。

12、优选地，所述第二焙烧的保温温度为1110~1130℃；第二焙烧的保温时间为20~50min；由第一焙烧的保温温度升温至第二焙烧的保温温度的升温速率为15~20℃/min。

13、优选地，所述第三焙烧的温度为800~900℃；由第二焙烧的保温温度降温至第三焙烧温度的降温速率为5~10℃/min。

14、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的砒砂岩多孔轻质陶砂，所述砒砂岩多孔轻质陶砂的粒径为1.25~5mm。

15、本发明提供了一种砒砂岩多孔轻质陶砂的制备方法，包括以下步骤：将砒砂岩粉末、生物质粉末和水混合后进行造粒，得到生胚球；将所述生胚球依次进行干燥、焙烧和筛分，得到砒砂岩多孔轻质陶砂。本发明将砒砂岩粉末、生物质粉末和水经过造粒能够使生物质粉末与砒砂岩粉末混合均匀，在后续的焙烧时，生物质粉末用于改善陶砂的孔隙结构，使陶砂更加轻质；本发明通过干燥能够降低生坯球的含水率，一方面提高生坯球的强度，另一方面能够提高烧成速率；本发明通过焙烧使体系中矿物脱去结合水，生物质粉末受热分解以及长石类矿物与金属阳离子之间发生固相反应，逐渐由单一物质转化为钠长石、钾长石、钙长石混合物质；使陶砂具有多孔的同时具有适宜的强度。实施例结果显示，本发明制备的砒砂岩多孔轻质陶砂的堆积密度低至594.32kg/m3，且强度能够满足gb/t 17431.1-2010中对于轻细集料性能的要求。

技术特征：

1.一种砒砂岩多孔轻质陶砂的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的生物质粉末的质量占砒砂岩粉末质量的5~20%。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中砒砂岩粉末的平均粒径为5.46μm。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中生物质粉末的粒径为32目。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的生胚球干燥后的含水率≤2%。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中焙烧包括依次进行的第一焙烧、第二焙烧和第三焙烧。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一焙烧的保温温度为600~700℃；第一焙烧的保温时间为15~20min；由室温升温至第一焙烧的保温温度的升温速率为10~20℃/min。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第二焙烧的保温温度为1110~1130℃；第二焙烧的保温时间为20~50min；由第一焙烧的保温温度升温至第二焙烧的保温温度的升温速率为15~20℃/min。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第三焙烧的温度为800~900℃；由第二焙烧的保温温度降温至第三焙烧温度的降温速率为5~10℃/min。

10.权利要求1~9任意一项所述制备方法制备得到的砒砂岩多孔轻质陶砂，所述砒砂岩多孔轻质陶砂的粒径为1.25~5mm。

技术总结本发明提供了一种砒砂岩多孔轻质陶砂及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明将砒砂岩粉末、生物质粉末和水经过造粒和干燥，能够使生物质粉末与砒砂岩粉末混合均匀，且具有一定的强度，在后续焙烧后，生物质粉末可改善陶砂的孔隙结构，降低陶砂的堆积密度；本发明通过焙烧使生坯球中的矿物脱去结合水，生物质粉末受热分解以及长石类矿物与金属阳离子之间发生固相反应，逐渐由单一物质转化为钠长石、钾长石、钙长石混合物质；使陶砂多孔、轻质的同时具有适宜的强度，满足国标对于轻细集料性能的要求。技术研发人员：赵晓泽,李晓丽,解卫东,冯焯钧受保护的技术使用者：内蒙古农业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5