[發明專利]一種輕質高強陶粒及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201910790889.0
• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN112430066A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 張紅玲;宋春光;裴麗麗;董玉明;劉宏輝;徐紅彬
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C04B33/138
• 分類號: C04B33/138;C04B33/132;C04B33/135;C04B33/32;C04B38/02;C04B38/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種輕質高強陶粒及其制備方法和用途。所述輕質高強陶粒的制備方法包括如下步驟：(1)將石煤鈉化焙燒提釩尾渣和含鋁輔料混合，得到混合材料；(2)將步驟(1)所述混合材料進行造粒，焙燒，得到輕質高強陶粒。本發明以石煤鈉化焙燒提釩尾渣為原料，添加粉煤灰、赤泥、鋁灰等廢棄物作為輔料，經過混料、造球、干燥、焙燒、冷卻等步驟，通過控制原輔料配比和焙燒工藝參數，實現石煤鈉化焙燒提釩尾渣中堿金屬的有效固定并制備出具有堆積密度低、筒壓強度高、吸水率低的輕質高強陶粒，實現多種工業廢料的無害化和資源化。

技術領域

本發明屬于固體廢棄物資源化利用技術領域，具體涉及一種輕質高強陶粒及其制備方法和用途。

背景技術

工礦企業的發展以及城市化進程的加快，推動了社會的進步和人類生活水平的提高，但同時在生產生活過程中產生的大量污染物，也導致環境問題的加劇。國內外研究者花費大量的人力和物力，對環境進行治理研究，旨在進一步提高人們的生活質量，減少污染物對環境的危害。但目前的研究主要集中在大氣和水治理方面，固體廢物這個污染物的“終態”并未引起人們足夠的重視，由此引發了一系列的環境問題，不但造成了嚴重的環境污染而且遏制了社會經濟的發展。

石煤具有釩儲量豐富、地域分布廣等特點，隨著石煤提釩工藝的發展以及釩在高科技領域的應用，石煤釩冶金行業已成為我國一種重要的產業，從石煤中提取釩也成為了我國獲取釩資源的一條重要途徑。但是我國的石煤普遍存在釩品位低的特點(0.13～1.2％)，導致了在開采階段將產生大量的廢石，生產過程中產生大量的浸出渣，目前一般采用回填礦坑的方式對其進行處理，但固體廢渣目前并未有合適的利用手段，主要采用尾礦庫堆存的方式進行簡單處置，并且在堆存的過程中可能會污染周邊的環境，因此對石煤提釩固體廢物進行資源化利用勢在必行。

目前，傳統陶粒生產大多以粘土、頁巖為主要原料采用高溫燒結而成，消耗了大量的自然資源，破壞了耕地和生態環境，不符合可持續發展的原則，利用工業固廢作為原料來生產陶粒可實現工業固廢的減量化、資源化和無害化已成為研究熱點。

CN103539480A公開了一種高強煤矸石陶粒的制備方法，所述方法以自燃煤矸石和煤泥為主要原料，再加入粉煤灰、發泡劑和助劑等制備高強煤矸石陶粒，筒壓強度可達到8.28MPa，對應堆積密度為1096kg/m³，堆密度仍然較高。CN201610826984.8公開了一種輕質高強粉煤灰陶粒的制備方法，所述方法以粉煤灰、造孔劑、助熔劑、結合劑和增強劑等制備輕質高強粉煤灰陶粒，但其所制備陶粒平均吸水率均高于20％，吸水率較高。CN104261802B公開了一種污泥粉煤灰高強陶粒及其制備方法，所述方法以污泥和粉煤灰為主要原料，加入添加劑制備粉煤灰高強陶粒，所得陶粒堆積密度為500-650kg/m³，筒壓強度為3-6.3MPa，筒壓強度仍然較低。

然而，目前以石煤鈉化焙燒提釩尾渣燒制陶粒的報道較少，現有技術無法解決以堿金屬含量高的石煤鈉化提釩尾渣為主要原料制備陶粒時堿金屬的固定問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種輕質高強陶粒及其制備方法和用途。本發明以石煤鈉化焙燒提釩尾渣為原料，添加含鋁輔料，經過混料、造粒和焙燒等過程，實現石煤鈉化焙燒提釩尾渣中堿金屬的有效固定并制備出具有堆積密度低、筒壓強度高、吸水率低的輕質高強陶粒，實現多種工業廢料的無害化和資源化。

本發明所述輕質高強陶粒是指堆積密度為500～1000kg/m³；筒壓強度為5～25MPa；在相應的密度等級下對應的筒壓強度符合《GB/T 17431.1-2010輕集料及其試驗方法第1部分：輕集料》中5.3“輕粗集料的筒壓強度與強度標號”表4規定的陶粒。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的目的之一在于提供一種輕質高強陶粒的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)將石煤鈉化焙燒提釩尾渣和含鋁輔料混合，得到混合材料；