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基于铁尾矿和碱渣的核壳结构陶粒及其制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-03-21 16:34:00

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 涂媛 | 2023-03-21 16:34:00

本发明公开了一种基于铁尾矿和碱渣的核壳结构陶粒的制备方法,包括以下步骤:将铁尾矿粉、粉煤灰和碱渣按照比例称量并混合均匀,得到核芯配合料A,将核芯配合料A置入成球机后加水,得到核芯生料球;将铁尾矿粉、粉煤灰和助熔剂按比例称量并混合均匀,得到壳层配合料B;将核芯生料球置入壳层配合料B中滚动,得到陶粒生料球;将所得陶粒生料球从室温升至1100~1260℃并保温30~100min,自然冷却至室温,得到核壳结构陶粒。本发明主要由粉煤灰提供Al2O3和SiO2成分,铁尾矿提供SiO2成分,碱渣中的碱金属离子能降低核芯的烧成温度,减小液相粘度,提高煅烧过程中莫来石、蓝晶石、钙长石和玻璃相的生成量,提升陶粒核芯部分的力学性能。

一种基于铁尾矿和碱渣的核壳结构陶粒的制备方法,其特征在于,由以下步骤组成:1)制备核芯生料球:将铁尾矿粉、粉煤灰和碱渣按照比例称量并混合均匀,得到核芯配合料A,将所述核芯配合料A置入成球机后加水直至水固比为0.2 0.4,造粒得到所述核芯生~料球,其中,所述水中含有0.2 0.5wt%的减水剂,按质量百分比计,所述铁尾矿粉为68 81%,~ ~所述粉煤灰为15 26%,所述碱渣为4 15%;制备壳层配合料B:将铁尾矿粉、粉煤灰和助熔剂按比例称量并混合均匀,得到所述壳层配合料B,其中, 按质量百分比计,所述铁尾矿粉为60 75%,所述粉煤灰为20 35%,所述助~ ~熔剂为1 5%;2)将核芯生料球置入壳层配合料B中滚动,以使在核芯生料球外包覆上由所述壳层配合料B形成的壳体,得到陶粒生料球;3)将步骤2)所得陶粒生料球进行烘干,烘干后从室温20 25℃升至1100 1260℃并保温~ ~30 100min,自然冷却至室温20 25℃,得到所述核壳结构陶粒;

碱渣是氨碱法制碱过程中排放的一种工业废料,其化学组成以CaCO3为主,目前的氨碱法工艺中每生产1t纯碱,将会排放1t含水量在60%左右的固体碱渣。如此规模庞大的碱渣资源如果不进行综合利用,将对环境、经济和社会造成极其重大的负面影响。当前在利用碱渣制备水泥、工程土、碱渣砖等建筑材料方面开展了大量的研究工作,但均由于碱渣中可溶性碱离子和氯离子等的析出,造成建筑材料吸水性强、易潮解、泛霜和引起钢筋锈蚀等问题,限制了其在建材中的推广应用。

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铁尾矿提供SiO2成分,在核芯部分利用铁尾矿含铁氧化物和碱渣中碳酸钙以及有机杂质起到发气溶胀的作用,使陶粒达到轻质+ + 2+的目的,同时碱渣中的碱金属离子(Na 、K、Mg 等)又能降低核芯的烧成温度,减小液相粘度,提高煅烧过程中莫来石、蓝晶石、钙长石和玻璃相的生成量(见图1),提升陶粒核芯部分的力学性能。在壳体部分,掺加助熔剂不仅促进煅烧过程中粉煤灰和铁尾矿反应生成玻璃相,而且降低液相粘度,更加适应核芯球的膨胀,减少壳层的开裂,更易形成封闭的保护壳(见图2),进而提高陶粒力学性能。

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