一种环保型陶粒及其制备方法与流程

本发明涉及陶粒制备，更具体地说，涉及一种环保型陶粒及其制备方法。

背景技术：

1、我国是产煤大国，而煤炭也是我国电力生产的基本原料。近年来，我国能源工业稳步发展，发电能力年增长率达到了7.3％。粉煤灰是煤燃烧过程中产生的一种灰状物质，也称为煤灰或煤灰粉。在燃煤锅炉中，煤燃烧后会生成灰烬，其中细小的颗粒就是粉煤灰。粉煤灰主要包括氧化硅、氧化铝、氧化铁等成分，具有一定的硅酸盐和氧化物含量。

2、随着电力工业的迅速发展，同时带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量也逐年增加，粉煤灰每年的生产量达到5.7亿吨。

3、粉煤灰在建筑材料、混凝土、路基、填料等领域有着一定的应用。由于其细小颗粒的特性，粉煤灰可以用作混凝土掺合料，能够改善混凝土的工作性能和力学性能，降低混凝土的温度开裂倾向，并提高混凝土的耐久性。此外，粉煤灰还可以用于土壤改良、环保填埋等方面。

4、目前，粉煤灰的利用方式主要作为混凝土的掺合料，利用附加值较低，利用量有限，急需开发利用附加值较高，应用范围广的产品。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环保型陶粒及其制备方法，本发明的环保型陶粒具有更优异的筒压强度。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种环保型陶粒，以质量份计，环保型陶粒的原料包括以下组分：粉煤灰650～1000份，膨润土100～400份，硬脂酸20～60份，纤维素纳米晶10～50份。

4、优选的，所述粉煤灰包括循环硫化床锅炉灰。

5、循环硫化床锅炉灰是指在循环流化床锅炉中燃烧煤炭或其他燃料时产生的灰状副产品。循环流化床锅炉是一种高效、清洁的锅炉，通过循环流化床技术将燃料在锅炉内进行燃烧，同时控制燃烧温度和气氛，减少污染物排放。

6、循环硫化床锅炉灰主要包括床渣和炉渣两种类型。炉渣(炉灰)是在锅炉后部的炉膛中形成的灰状物质，包括固定床上的灰渣和燃烧室内的飞灰。循环硫化床锅炉灰的主要氧化物组成为：sio2、al2o3，及少量fe2o3、cao、mgo、so3等。循环硫化床锅炉灰具有一定的资源化利用价值。通过合理处理和利用循环硫化床锅炉灰，可以实现废弃物资源化利用，减少对自然资源的依赖，降低环境污染。在一些工业领域，循环硫化床锅炉灰可以作为建筑材料、混凝土掺合料、路基材料等方面的原料，发挥重要作用。

7、在本发明的一个实施例中，所述粉煤灰为循环硫化床锅炉灰，具体组成包括：39.72％ sio2、17.91％ al2o3、9.85％ fe2o3、10.32％ cao、7.62％ mgo、5.74％ so3、4.83％ k2o和4.01％ feo。

8、优选的，所述膨润土包括钙基膨润土和/或钠基膨润土。

9、钙基膨润土和钠基膨润土是一种广泛应用于工业和科学领域的重要材料。钙基膨润土主要成分是钙离子，化学式为ca0.2al2si4o10(oh)2·nh2o，钠基膨润土主要成分是钠离子，化学式为na0.2al2si4o10(oh)2·nh2o。

10、纤维素纳米晶是一种新兴的纳米材料，由纤维素分子经过特殊处理制备而成。纤维素是植物细胞壁的主要构成成分，包括纤维素纤维和纤维素微晶等形态。纤维素纳米晶具有以下特点：

11、纳米级尺寸：纤维素纳米晶的尺寸通常在纳米级别，具有高比表面积和特殊的物理化学性质。

12、高强度：纤维素纳米晶具有出色的力学性能，其强度可达到或超过钢材，是一种高强度的纳米材料。

13、生物可降解：纤维素纳米晶是基于天然纤维素的材料，具有良好的生物可降解性，对环境友好。

14、可调性：通过控制纤维素纳米晶的制备方法和处理条件，可以调节其形貌、结构和性能，以满足不同应用的需求。

15、由于纤维素纳米晶具有独特的性质，因此在许多领域都有广泛的应用前景，例如：纳米复合材料、生物传感器等。

16、优选的，以质量份计，环保型陶粒的原料包括以下组分：粉煤灰700～950份，膨润土150～300份，硬脂酸25～50份，纤维素纳米晶10～40份。

17、优选的，以质量份计，环保型陶粒的原料包括以下组分：粉煤灰750份，钙基膨润土200份，硬脂酸30份，纤维素纳米晶20份；

18、或者，环保型陶粒的原料包括以下组分：粉煤灰950份，钙基膨润土300份，硬脂酸50份，纤维素纳米晶40份；

19、或者，环保型陶粒的原料包括以下组分：粉煤灰700份，钙基膨润土150份，硬脂酸25份，纤维素纳米晶10份；

20、或者，环保型陶粒的原料包括以下组分：粉煤灰750份，钠基膨润土200份，硬脂酸30份，纤维素纳米晶20份。

21、本发明还提供了上述环保型陶粒的制备方法，包括以下步骤：

22、按质量份计，将包括粉煤灰650～1000份、膨润土100～400份、硬脂酸20～60份和纤维素纳米晶10～50份的组分混合、造粒、烧结，得到环保型陶粒。

23、优选的，制备环保型陶粒的原料还包括水；所述水和粉煤灰的质量比为1:(0.2～0.5)，更优选为1：0.4。

24、优选的，所述烧结具体包括：将造粒后得到的颗粒以10～15℃/min升温，在450～550℃下保温25～35min，再升温至1150～1200℃，继续加热25～35min；所述烧结优选包括：将造粒后得到的颗粒以15℃/min升温，在450℃下保温25min，再升温至1200℃，继续加热25min。

25、优选的，在烧结前，对造粒后得到的颗粒进行干燥；所述干燥的温度为100～120℃，优选为120℃，时间为10～15h，优选为10h。

26、优选的，所述混合在搅拌条件下进行；所述搅拌的速率为70～100r/min，优选为70r/min；所述混合的时间为60～120min。

27、本发明采用废弃资源粉煤灰为主要原料，外加膨润土、硬脂酸和纤维素纳米晶，通过特定的生产工艺，制造出合格的陶粒，实现资源的有效再利用，减少污染的同时保护生态环境。相较于对比例，本发明实施例制备的环保型陶粒通过各组分的协同增效，具有更优异的筒压强度，能够进一步作为抗压材料用于建筑或者路面工程领域。

技术特征：

1.一种环保型陶粒，其特征在于，以质量份计，环保型陶粒的原料包括以下组分：粉煤灰650～1000份，膨润土100～400份，硬脂酸20～60份，纤维素纳米晶10～50份。

2.根据权利要求1所述的环保型陶粒，其特征在于，以质量份计，环保型陶粒的原料包括以下组分：粉煤灰700～950份，膨润土150～300份，硬脂酸25～50份，纤维素纳米晶10～40份。

3.根据权利要求1所述的环保型陶粒，其特征在于，所述粉煤灰包括循环硫化床锅炉灰。

4.根据权利要求1所述的环保型陶粒，其特征在于，所述膨润土包括钙基膨润土和/或钠基膨润土。

5.根据权利要求4所述的环保型陶粒，其特征在于，以质量份计，环保型陶粒的原料包括以下组分：粉煤灰750份，钙基膨润土200份，硬脂酸30份，纤维素纳米晶20份；

6.权利要求1-5任一项所述的环保型陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的环保型陶粒的制备方法，其特征在于，制备环保型陶粒的原料还包括水；所述水和粉煤灰的质量比为1:(0.2～0.5)。

8.根据权利要求6所述的环保型陶粒的制备方法，其特征在于，所述烧结具体包括：将造粒后得到的颗粒以10～15℃/min升温，在450～550℃下保温25～35min，再升温至1150～1200℃，继续加热25～35min。

9.根据权利要求6所述的环保型陶粒的制备方法，其特征在于，在烧结前，对造粒后得到的颗粒进行干燥；所述干燥的温度为100～120℃，时间为10～15h。

10.根据权利要求6所述的环保型陶粒的制备方法，其特征在于，所述混合在搅拌条件下进行；所述搅拌的速率为70～100r/min。

技术总结本发明涉及陶粒制备技术领域，具体提供了一种环保型陶粒及其制备方法。以质量份计，环保型陶粒的原料包括以下组分：粉煤灰650～1000份，膨润土100～400份，硬脂酸20～60份，纤维素纳米晶10～50份。与现有技术相比，本发明采用废弃资源粉煤灰为主要原料，外加膨润土、硬脂酸和纤维素纳米晶，通过一定的生产工艺，制造出合格的陶粒，实现资源的有效再利用，减少污染的同时保护生态环境。技术研发人员：王登科,陈积钦,宋新乐,马龙,全小翠,孙鸿干,陈金旺,王旭,陈贤状,梁二受保护的技术使用者：三亚瑞泽再生资源利用有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18