[發明專利]一種生產合成輕質陶瓷砂的方法及其用途

有效

• 申請號: 201980051714.6
• 申請日: 2019-08-04
• 公開（公告）號: CN112805260B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 阿巴斯·穆罕默德·汗·阿巴斯
• 申請（專利權）人: 阿巴斯·穆罕默德·汗·阿巴斯
• 主分類號: C04B18/02
• 分類號: C04B18/02;C04B33/132;C04B33/135;C04B35/626;C09K8/80
• 代理公司: 佛山東平知識產權事務所(普通合伙) 44307
• 代理人: 黃淑貞

本發明涉及生產輕質陶瓷砂，用作建筑材料和工業廢料開采頁巖氣用中等強度輕質砂。更具體地，本發明涉及一種直接將潮濕鋁土礦廢渣餅和粉煤灰作為二次原料生產燒結合成輕質陶瓷砂顆粒的新型工藝。所述合成輕質陶瓷砂可用作建筑材料。在使用水力壓裂法開采頁巖氣時，所述合成砂還可作為輕質砂使用。本發明的新特征是在高產量下生產低成本輕質砂，以便與快速損耗的天然砂和壓裂砂競爭。

技術領域

本發明涉及一種輕質陶瓷砂的生產方法。本發明特別涉及一種直接將潮濕鋁土礦廢渣餅和粉煤灰作為二次原料生產燒結合成輕質陶瓷砂顆粒的新型方法。所述合成輕質陶瓷砂可用作建筑材料。在使用水力壓裂法開采頁巖氣時，所述合成砂還可作為輕質砂使用。本發明的新特征是在高產量下生產低成本輕質砂，以便與快速損耗的天然砂和壓裂砂競爭。

背景技術

為了符合環境要求，氧化鋁廠需要將氧化鋁生產成本的5-10%投入到鋁土礦廢渣的可持續處置中。使用拜耳法，將鋁土礦礦石轉化成氧化鋁，產生了鋁土礦廢渣。目前，全世界共產生了大約1億2500萬噸鋁土礦廢渣。平均不到3%的鋁土礦廢渣得到利用，而其余97%的鋁土礦廢渣大部分被倒入泥池（水塘），增加了對當地環境的威脅。由于鋁土礦廢渣占地面積大，這些土地既不能用于建造建筑物也不能耕種，即使這些土地干燥后也不能用于建造建筑物和耕種，因此如何處理鋁土礦廢渣成為擺在我們面前的一大難題。妥善解決鋁土礦廢渣的存放和處置問題需要投入大量費用。隨著附加環境立法和行業限制的發展，妥善解決存放和處置問題所需的成本繼續增加。

粉煤灰是燃煤電站燃煤得到的副產品。目前，全世界大約產生11億噸粉煤灰。在產生的粉煤灰中，平均約有55%得到利用，而其余45%的粉煤灰多數被倒入灰池（水塘）和干堆，增加了對當地環境的威脅。在嘗試盡量降低粉煤灰作為廢物產生所造成的環境影響的同時，考慮粉煤灰的各種利用方法，既可以幫助處置粉煤灰，又可以從中獲得一些切實可行的效用和經濟收益。

全球建筑業等行業對優質砂的需求增加，天然砂來源日益減少。砂的年產量和消耗量比自然的產砂能力高出兩倍。砂等顆粒物屬于大量消耗的建筑材料，同時也是建筑業的基本原料。目前，全世界的砂消耗量為400億噸，其中300億噸用于生產混凝土和砂漿。隨著城市化進程加快，生態環境一般較為脆弱，增加了天然砂礦床供應的壓力。天然砂需要幾百萬年才能形成，而現在天然砂的消耗也在加快。極高的砂消耗量已經危及到海岸線，東南亞有30座島嶼消失。

目前急需解決鋁土礦廢渣和粉煤灰的處置問題。同時，由于建筑活動的不斷增長，存在大量天然砂需求，因此我們正面臨著天然砂極度匱乏的問題，迫使研發人員找到一種合適的替代品。

其中一種可取的替代品就是將鋁土礦廢渣餅轉化為陶瓷砂，可用作天然砂、人工砂、細骨料和輕質細骨料的替代品，用來生產混凝土、砂漿、灰泥、磚、砌塊和瓷磚。另一種可取的替代品是將鋁土礦廢渣餅轉化為中強度輕質砂，在水力壓裂法中作為壓裂砂的替代品，以提高氣體開采質量。水力壓裂法采用壓裂砂，使裂隙或裂縫保持張開，使頁巖中的石油向上流向地表。

贊成使用該方法的理由是：（1）鋁土礦廢渣占合成顆粒物總重量的50～95 wt%，粉煤灰占50～5 wt%；（2）自然資源（如砂和細骨料）正在迅速消耗；（3）生態綠色產品需求繼續增長；（4）滿足對自然資源和循環經濟可持續管理的需要。

本發明的主要組成部分是廢物副產品，即鋁土礦廢渣和粉煤灰，原材料價格低廉，使人造陶瓷砂具有競爭力，從而有助于緩解廢物處置的問題。因此，利用鋁土礦廢渣餅和粉煤灰的混合物，以符合經濟效益的方式成功地生產出顆粒物，不僅會降低鋁土礦廢渣和粉煤灰處置對環境的影響，而且還能帶來巨大的經濟效益。

本發明涉及用工業廢物混合物生產輕質陶瓷砂。所述生產工藝是一種新型工藝，用于生產合成輕質陶瓷砂。用兩種不同的工業廢物，即鋁土礦廢渣和粉煤灰生產的輕質陶瓷砂代替天然砂，可以對天然砂產地的保護提供支持。