【专利摘要】本发明提供了一种用于制作陶粒的原料及陶粒的制作方法。以重量份计，该原料包括：80～120份的工程弃土；1～3份的发泡剂；3～7份的铁粉；以及3～7份的助溶剂。制作陶粒的原料采用工程弃土和发泡剂、铁粉和助溶剂进行组合，其中的发泡剂、铁粉和助溶剂都不有必要进行烘干，因此相对于以污泥与工程弃土为原料制作陶粒工艺简单；且能够大量使用工程弃土，因此在很大程度上解决了工程弃土的去向问题，明显缓解了工程弃土的废弃对环境能够造成的破坏；同时工程弃土的成本相对于污泥的得来成本及处理成本大幅度的降低，因此降低了陶粒的成本。
[0001] 本发明涉及陶粒的制作，具体而言，涉及一种用于制作陶粒的原料及陶粒的制作 方法。
[0002] 陶粒是一种轻骨料，具有密度小、强度高、保温、隔热性能好等优点，其是一种性能 优良的新型建筑基础材料，市场需求量很大。
[0003] 现存技术中，生产轻质陶粒一般都会采用粘土、粉煤灰等作为主要的组成原材料，再辅以其它添 加剂、助熔剂，使原料成分符合生产陶粒的要求，然后在高温下烧胀，制成强度高、容重轻、 化学稳定性高的陶粒产品。但大量使用粘土会给生态平衡和环境保护带来破坏，而粉煤灰 由于在水泥行业得到愈来愈普遍的使用，价格也逐渐攀高，所以利用其它固态废料作为主 要原料代替粘土、粉煤灰烧制陶粒，拥有非常良好的经济效益与环境效益。
[0004] 近年来，利用污泥、建筑渣土作为原料代替粘土烧制陶粒的研究比较多，比如申请 号为4. 2的中国专利申请公开了一种采用污泥、工程弃土和煤灰为原料制作 陶粒的方法，在上述利用污泥与工程弃土以及煤灰配合时，需要严控污泥和工程弃土 的含水率，而污泥中的含水率一般较多，因此其烘干过程耗费的热量较多，且需要对污泥和 工程弃土都进行烘干，使得制作的过程繁琐。
[0005] 由此可见，现存技术在利用工程弃土和污泥作为陶粒制作的原料时，存在制作方 法复杂的问题。
[0006] 本发明旨在提供一种用于制作陶粒的原料及陶粒的制作的过程，以解决现有技术中 利用工程弃土和污泥作为原料制作陶粒时存在问题。
[0007] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于制作陶粒的原料，以 重量份计，该原料包括：80?120份的工程弃土； 1?3份的发泡剂；3?7份的铁粉；以及 3?7份的助溶剂。
[0011] 进一步地，上述发泡剂为木屑或竹屑，发泡剂的粒径小于〇. 5_。
[0012] 进一步地，上述助溶剂为石灰石粉或生石灰粉，上述石灰石粉中CaCO3含量为 40?60wt%，优选50wt%，进一步优选石灰石粉的粒径小于0. 5mm。
[0013] 进一步地，上述工程弃土的粒径小于0. 5mm;上述工程弃土的含水量小于5wt%。
[0015] 根据本发明的另一方面，提供了一种陶粒的制作的过程，该制作方法包括：将上述的 原料进行混合造粒，形成球粒；将球粒进行烧结，得到陶粒。
[0016] 进一步地，上述烧结的过程包括：将球粒在90?120°C下干燥20?40min，得到 干燥球粒；将干燥球粒在300?400°C下预热20?40min，得到预热球粒；将预热球粒在 1100?1200°C下焙烧10?20min，得到陶粒。
[0017] 应用本发明的技术方案，采用工程弃土和发泡剂、铁粉和助溶剂进行组合，其中的 发泡剂、铁粉和助溶剂都不需要进行烘干，因此相对于以污泥与工程弃土为原料制作陶粒 工艺简单；且能够大量使用工程弃土，因此在很大程度上解决了工程弃土的去向问题，明显 缓解了工程弃土的废弃对环境造成的破坏；同时工程弃土的成本相对于污泥的得来成本及 处理成本大大降低，因此降低了陶粒的成本。
[0018] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0020] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0021] 在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种用于制作陶粒的原料，以重量份计， 该原料包括：80?120份的工程弃土；1?3份的发泡剂；3?7份的铁粉；以及3?7份的 助溶剂。
[0022] 本领域技术人员公知的是工程弃土是在土方开挖并经回填后剩余的土，但是目前 对工程弃土的利用还远远不足，其具体组成虽然受到地理位置的影响而有所不同，但是其 中的主要成分Si02、Al2O3和Fe2O3是一致的，本发明正是利用上述主要成分作为陶粒的骨 架，其他成分在陶粒形成过程中产生的影响可以利用上述发泡剂、铁粉和助溶剂来调节。因 此，本发明的原料采用工程弃土和发泡剂、铁粉和助溶剂进行组合，其中的发泡剂、铁粉和 助溶剂都不需要进行烘干，因此相对于以污泥与工程弃土为原料制作陶粒工艺简单；且能 够大量使用工程弃土，因此在很大程度上解决了工程弃土的去向问题，明显缓解了工程弃 土的废弃对环境造成的破坏；同时工程弃土的成本相对于污泥的得来成本及处理成本大大 降低，因此降低了陶粒的成本。
[0023] 上述原料中的发泡剂可以在焙烧过程中产生气体，使所得到的陶粒膨胀且不会影 响陶粒的强度；上述助溶剂可以改善工程弃土常有的熔融性和流动性低的问题，进而使得 各组分之间的相容性更优且为工程弃土的大量使用提供了环境。
[0024] 为了使本发明的陶粒既具有理想的强度又具有良好的粒型，在一种优选的实施例 中，按重量百分含量计，上述工程弃土主要包括：60?80wt%的SiO2,8?25wt%的Al2O3, 3?IOwt% 的Fe2O3，总重量百分含量为 12 ?26wt% 的Fe203、Ca0、Mg0、K20、Na20、SO3 和Ti02。 上述工程弃土中的SiO2和Al2O3在陶粒制作时起骨架支撑作用，其含量过高可能降低陶粒 的膨胀性能，过低可能不利于提高陶粒的强度，其他的物质如Fe203、CaO、MgO、K20、Na20、SO3 和TiO2可以起到助溶剂的作用，当含量控制在12?26wt%时，既能避免在陶粒制作过程中 容易造成球粒粘结的问题，又能避免陶粒膨胀性能减弱，因此得到的陶粒的颗粒较为均匀， 强度和密度也满足轻质陶粒的要求。
[0025] 上述原料中的发泡剂、铁粉和助溶剂均为工程弃土的辅助材料，当工程弃土中铁 含量不足时，利用铁粉补足，铁粉的在陶粒制作过程中可以同时起到助溶和气泡作用，但是 在此过程中铁粉中的一些杂质成分可能会影响陶粒的膨胀性能，因此为了保证陶粒的膨胀 性能，优选上述铁粉中Fe2O3的重量含量为60?80wt%，优选68wt%，为了充分利用铁粉的 助溶和气泡作用，优选上述原料中工程弃土和铁粉的重量比为15:1?35:1。
[0026] 进一步地，为了使铁粉更好地与其它组分相容，优选上述铁粉的粒径小于0. 5mm。
[0027] 如前所描述，本发明的发泡剂主要是在焙烧过程中产生气体，那么在焙烧过程中 能够产生气体的物质均可考虑作为本申请的发泡剂，在又一种优选的实施例中，上述发泡 剂为木屑或竹屑，发泡剂的粒径小于〇. 5_。木屑和竹屑在焙烧过程中均能够燃烧产生气 体，该气体从粒料中逸出从而产生不连通的气孔，从而得到轻质；陶粒，且木屑和竹屑一般 不含SiO2和Al2O3，因此不会对陶粒的强度产生不可预期的影响，对陶粒的强度产生影响。
[0028] 在本发明又一种优选的实施例中，上述助溶剂为石灰石粉或生石灰粉，石灰石粉 中CaCO3含量为40?60wt%，优选50wt%，进一步优选石灰石粉的粒径小于0. 5mm。
[0029] 作为本发明原料的主要组分工程弃土，其粒径大小将直接影响组分之间的相容性 及陶粒的大小，为了得到性能更优的陶粒，优选工程弃土粒径小于〇.5_。为了加快焙烧，优 选上述工程弃土的含水量小于5wt%。
[0031] 在本发明另一种典型的实施方式中，提供了一种陶粒的制作的过程，该制作的过程包 括：将上述的原料进行混合造粒，形成球粒；将球粒进行烧结，得到陶粒。以上述原料制作 陶粒时，采用的工艺简单，因此原料及制作方法的适用性较广。
[0032] 为了使上述各组分充分发挥作用，尤其是发泡剂，优选上述烧结的过程包括：将球 粒在90?120°C下干燥20?40min，得到干燥球粒；将干燥球粒在300?400°C下预热20? 40min，得到预热球粒；将预热球粒在1100?1200°C下焙烧10?20min，得到陶粒。
[0034] 各实施例的焙烧所采烧结装置如图1所示，该烧结装置包括：烧结炉1，烧结炉中 设置石英燃烧管11以及石英舟12,石英舟12用于盛放待烧结物；温控器2,实时监测、控制 烧结炉1的温度；流量计3,控制烧结所利用的气源的流量；气体洗涤器4,在烧结完成后， 烧结尾气从石英燃烧管11中流出经气体洗涤器4洗涤冷却后放空。
[0037] 然后，将球粒在100°C下干燥30min，得到干燥球粒；将干燥球粒在350°C下预热 30min，得到预热球粒；利用图1所示的结构进行焙烧，利用推杆将预热球粒在1150°C下焙 烧15min，得到实施例1的陶粒。
[0040] 然后，将球粒在l〇〇°C下干燥30min，得到干燥球粒；将干燥球粒在350°C下预热 30min，得到预热球粒；利用图1所示的结构进行焙烧，利用推杆将预热球粒在1150°C下焙 烧15min，得到实施例2的陶粒。
[0043] 然后，将球粒在100°C下干燥30min，得到干燥球粒；将干燥球粒在350°C下预热 30min，得到预热球粒；利用图1所示的结构进行焙烧，利用推杆将预热球粒在1150°C下焙 烧15min，得到实施例3的陶粒。
[0046] 然后，将球粒在100°C下干燥30min，得到干燥球粒；将干燥球粒在350°C下预热 30min，得到预热球粒；利用图1所示的结构进行焙烧，利用推杆将预热球粒在1150°C下焙 烧15min，得到实施例4的陶粒。
[0049] 然后，将球粒在100°C下干燥30min，得到干燥球粒；将干燥球粒在350°C下预热 30min，得到预热球粒；利用图1所示的结构进行焙烧，利用推杆将预热球粒在1150°C下焙 烧15min，得到实施例5的陶粒。
[0052] 然后，将球粒在100°C下干燥30min，得到干燥球粒；将干燥球粒在350°C下预热 30min，得到预热球粒；利用图1所示的结构进行焙烧，利用推杆将预热球粒在1150°C下焙 烧15min，得到实施例6的陶粒。
[0055] 然后，将球粒在90°C下干燥40min，得到干燥球粒；将干燥球粒在400°C下预热 30min，得到预热球粒；利用图1所示的结构进行焙烧，利用推杆将预热球粒在IKKTC下焙 烧20min，得到实施例7的陶粒。
[0058] 然后，将球粒在120°C下干燥20min，得到干燥球粒；将干燥球粒在300°C下预热 40min，得到预热球粒；利用图1所示的结构进行焙烧，利用推杆将预热球粒在1200°C下焙 烧lOmin，得到实施例8的陶粒。
[0061] 然后，将球粒在KKTC下干燥30min，得到干燥球粒；将干燥球粒在350°C下预热 30min，得到预热球粒；利用图1所示的结构进行焙烧，利用推杆将预热球粒在1150°C下焙 烧15min，因铁粉含量偏高，熔点变低，烧后无法成颗粒状且会粘贴在窑壁上。
[0064] 然后，将球粒在100°C下干燥30min，得到干燥球粒；将干燥球粒在350°C下预热 30min，得到预热球粒；利用图1所示的结构进行焙烧，利用推杆将预热球粒在1150°C下焙 烧15min，得到对比例2的陶粒，但是由于木屑用量过多，在焙烧时会产生大量气体外溢，而 球粒中间实心，得不到预期的轻质陶粒。
[0065] 采用比重瓶法测定实施例1至8的陶粒的表观密度，而堆积密度为表观密度的 〇. 55倍，并根据国标对应得到陶粒的密度等级；采用承压筒法来测定实施例1至8的陶粒 筒压强度，实施例1至8的陶粒1小时吸收率的测定方法：烘干陶粒放置到自然温度后进行 称重设为G，然后完全浸水一小时后捞出并用湿手巾吸陶粒外表的水，再称湿陶粒的重量设 为H，那么1小时吸收率为：(H-G)/GX100 %，检测结果见表1。
1. 一种用于制作陶粒的原料，其特征在于，以重量份计，所述原料包括： 80?120份的工程弃土； 1?3份的发泡剂； 3?7份的铁粉；以及 3?7份的助溶剂。
3. 根据权利要求1所述的原料，其特征在于，所述铁粉中Fe203的重量含量为60? 80wt %，优选68wt %，所述工程弃土和所述铁粉的重量比为15:1?35:1。
4. 根据权利要求1所述的原料，其特征在于，所述铁粉的粒径小于0. 5mm。
5. 根据权利要求1所述的原料，其特征在于，所述发泡剂为木屑或竹屑，所述发泡剂的 粒径小于0? 5mm。
6. 根据权利要求1所述的原料，其特征在于，所述助溶剂为石灰石粉或生石灰粉，所述 石灰石粉中CaC03含量为40?60wt %，优选50wt %，进一步优选所述石灰石粉的粒径小于 0. 5mm〇
7. 根据权利要求1所述的原料，其特征在于，所述工程弃土的粒径小于0. 5mm ;所述工 程弃土的含水量小于5wt%。
9. 一种陶粒的制作方法，其特征在于，所述制作方法有： 将权利要求1至8中任一项所述的原料进行混合造粒，形成球粒； 将所述球粒进行烧结，得到所述陶粒。
10. 根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述烧结的过程包括： 将所述球粒在90?120°C下干燥20?40min，得到干燥球粒； 将所述干燥球粒在300?400°C下预热20?40min，得到预热球粒； 将所述预热球粒在1100?1200°C下焙烧10?20min，得到所述陶粒。
【发明者】骆琪胜 申请人:中联重科物料输送设备有限公司, 中联重科股份有限公司
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