[發明專利]一種多孔陶粒及其制備方法

有效

• 申請號: 201310545843.5
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103626517A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 黎濤;馮自平;于亮;范玉容;王毅
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/622
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江

技術領域

本發明涉及一種以陶瓷拋光廢渣為原材料生產的多孔陶粒及其制備方法。

技術背景

隨著我國經濟的高速發展，陶瓷產業也大規模地提速，同時也產生大量的固體廢棄物。以陶瓷廠的拋光廢渣為例，據統計，2011年全國拋光磚拋光廢渣的產量達2200萬噸，按拋光廢渣含水率約35％計算，陶瓷行業每年拋光廢料(包括拋光廢干渣和廢水)年排量約為6300萬噸。廣東佛山地區一年產生600-700萬噸的拋光廢渣，加上河源、清遠、肇慶等地的陶瓷廠，每年產生的拋光廢渣超過1000萬噸。陶瓷拋光廢渣因含高溫發泡物質，無法回收再生產瓷磚，廠家運棄到郊外填埋。而經過高溫灼燒的陶瓷拋光廢渣不含有機質，填埋后土地無法種植農作物，造成土地資源流失，破壞生態平衡，地區環保部門嚴格限制陶瓷廠填埋廢渣；同時，大量的廢渣需占用價格日益高漲的運輸和人力資源，使得陶瓷廠不堪重負，陶瓷拋光廢渣的處理因此成為陶瓷廠厄待解決的重大難題。為逃避高昂的廢物處理費用，一些陶瓷廠違規私自傾倒拋光廢渣，造成十分惡劣的環境污染和社會影響。

陶粒具有優異的性能，如密度低、筒壓強度高、孔隙率高，軟化系數高、抗凍性良好、抗堿集料反應性優異等。特別由于陶粒密度小，內部多孔，形態、成分較均一，且具一定強度和堅固性，因而具有質輕，耐腐蝕，抗凍，抗震和良好的隔絕性等多功能特點。目前的陶粒內部呈多孔結構，但因外部有釉層，多孔結構處于封閉狀態，不能與外界物質接觸，無法發揮其多孔結構的功能。

多孔陶粒的表面開放孔隙可以吸收水分和吸附、截留小顆粒固體物，同時其無機材質具有穩定恒久的結構狀態，高溫燒成的莫來石具有很好機械強度，因此多孔陶粒可用于吸附、過濾、換熱等填料領域，具有廣闊的發展前景。

發明內容

本發明公開了一種以陶瓷拋光廢渣為原材料的多孔陶粒及其制備方法。

本發明多孔陶粒的特征是，表面均勻分布開放孔隙，孔徑為0.1～5mm。

本發明制備方法的步驟如下：

1、按質量百分比稱取50～85%的陶瓷拋光廢渣、1～5%粘合劑、1～5%分散劑、5～10%成孔劑、其余為水，取各組分混合球磨，得分散均勻的漿料；

2、用造粒設備將漿料制成顆粒狀，烘干；

3、將干燥后的顆粒輸送至陶瓷窯爐焙燒，燒成溫度為1000^～1500℃，焙燒完成后將陶粒冷卻至100℃以下；

4、將燒成的陶瓷體用刮磨設備處理，去除陶粒表面釉層，使內部的孔隙裸露于表面。

也可以采取以下步驟：

（1）按質量百分比稱取50～85%的陶瓷拋光廢渣、1～5%粘合劑、1～5%分散劑、5～10%成孔劑、其余為水，取各組分混合球磨，得分散均勻的漿料；

（2）將漿料壓制成片狀，烘干；

（3）將干燥后的漿料輸送至陶瓷窯爐焙燒，燒成溫度為1000^～1500℃，焙燒完成后將陶瓷體冷卻至100℃以下；

（4）切割成片狀小單元陶瓷體，使分割截面的多孔結構裸露出來。

原材料的陶瓷拋光廢渣為陶瓷拋光磚生產過程產生的固體廢棄物。本發明利用陶瓷拋光廢渣含大量硅氧化物和少量的有機物、無機物雜質，通過高溫燒成使硅氧化物、硅鋁化物熔融鍵連，同時雜質燃燒氣化在熔體內部撐脹出多孔結構；冷卻后拋磨去除陶粒表面的釉層，或者將其分割，使多孔結構裸露出來，成為多孔陶粒。

所述粘合劑為具有將粉狀骨料相互粘結功能的化合物，選自聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚丙烯酰胺、改性淀粉、硅酸鈉、木質素之中的至少一種。所述的分散劑選自烷基硫酸鈉、烷基磺酸鈉、聚氧乙烯醚等長鏈烷烴類表面活性劑中的至少一種。

所述的成孔劑為有機物物質和無機化合物。有機物質選自如木屑、秸稈碎、高分子聚合物，無機化合物如硼砂、氧化物、硝酸鹽、碳酸鹽、氯酸鹽、硫酸鹽、氯化物、磷酸鹽。所述的高分子聚合物為具有長碳鏈結構的聚合物，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚丙乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。成孔劑在高溫下燃燒氣化，在同時形成的液相的熔漿內部形成孔隙。拋光陶瓷廢渣中的SiC、氧氯化鎂、酚醛樹脂等雜質在高溫燒成時產生氣體，也可起到成孔作用。污泥中含大量的有機質，亦可起到成孔作用。

所述多孔陶粒形狀可為對稱和不對稱形狀。其形狀包括球體、圓柱體、錐形體、長方體、正方體、菱形體等。