一种包裹有硅铝质尾矿硬核的复合陶粒及其生产方法与流程

1.本发明涉及固废资源化利用领域，具体为一种包裹有硅铝质尾矿硬核的复合陶粒及其生产方法。


背景技术：

2.随着中国经济的不断发展，工业及城市固废量与日俱增，已经制约了中国经济的健康发展。譬如煤矸石，每年新增1亿多吨，历年积存的煤矸石已超过45亿吨，占地5万多亩，已形成1500多座大型矸石山。2021年底，全国铁矿废石堆2857座，累计存放量132亿吨，仅2021年全国铁矿就排放废石9.4亿吨，利用率19.8％。据不完全统计，目前中国城市的存量建筑渣土已超过30亿吨，每年至少还有3亿吨的增量，但其利用率非常低，主要以堆存处理为主，其他固体废物的存量及年排放量不再此枚举。如此大量固体废弃物不仅占用大量的土地，并对环境造成严重污染，而且也是一种资源浪费。做好固体废弃物处理与资源化利用，利用固体废弃物生产陶粒，不仅为社会减少环境污染创造社会效益，还可以为企业创造一定的经济效益。
3.现有技术在使用时，如：
4.专利一cn202111209834.x一种复合陶粒及其制备方法,本发明提供一种复合陶粒及其制备方法，所述方法包括以下步骤；将所述淤泥、页岩和粘结剂混合球磨得到混合粉料；所述淤泥、页岩和粘结剂的质量比为：20-25：50-60：5-10；将所述混合粉料造粒，得到生料球；预热烘干所述生料球至含水率小于2％；将烘干后的生料球采用生物质焙烧，焙烧结束后冷却得到所述复合陶粒。使用淤泥、页岩制备陶粒，一方面保护环境、减少了污染治理的开支，充分贯彻了变废为宝、以废治废的理念。
5.专利一虽然采用固废淤泥，但比例很小，未能实现固废大宗化利用；配比中使用的页岩属自然资源，现已限采禁采，另一方面页岩使用时，要对基进行破碎粉磨，加大了生产成本。
6.专利二cn201510964934.1一种粉煤灰包覆污泥陶粒及其制备方法,本发明涉及一种粉煤灰包覆污泥陶粒及其制备方法，以污泥为主要原料，以页岩、长石粉、发泡剂为辅助原料，其中干基污泥在陶粒原材料中的掺量是35.0-58.0wt％，页岩在陶粒原材料中的掺量是30.0-38.0wt％。首先按照设计成分配比准确称量干基污泥或具有一定水分的湿污泥、页岩、长石粉及发泡剂后混合均匀，将混合料造粒，在污泥陶粒生坯表面包覆一层粉煤灰，同时在回转窑内加入一定量的粉煤灰粉，之后对粉煤灰包覆污泥陶粒生坯进行发泡烧成，退火冷却后即可得到污泥陶粒。本发明以污泥为主要原料制备陶粒，采用粉煤灰包覆污泥陶粒可有效防止动态烧成过程中陶粒之间的相互粘连，提高陶粒成品率，同时使污水厂污泥的利用朝着无害化、减量化和资源化的方向发展，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。
7.但是专利二涉及的原料页岩掺量高达30.0-38.0wt％，属禁采限采，不能实现大宗化固废利用，页岩使用时，要对其进行破碎粉磨，加大了生产成本。
8.专利三cn201811652094.5一种高强度轻质页岩陶粒及其制备方法,本发明涉及陶粒加工技术领域，具体涉及一种高强度轻质页岩陶粒及其制备方法，由以下质量百分数的原料组成：页岩5％-10％、铝矾土16％-25％、蛭石3％-7％、粉煤灰16％-22％、石英粉15％-25％、高岭石12％-17％、珍珠岩1％-3％、生石灰1％-3％和水洗砂9％-14％。本发明页岩陶粒的制备工艺，在现有工艺待烧制之前增加一个发酵工艺，制得的陶粒具有较佳的膨胀倍数，陶粒孔径大小均匀，具有较低的吸水率及较低的堆密度,兼顾对陶粒轻质和强度的要求。
9.但是专利三大部分原料为自然资源属禁采限采，不能实现大宗化固废利用。
10.专利四cn202011535612.2一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺,本公开公开了一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺,涉及煤矸石陶粒生产技术领域，包含材料及配比和制造工艺流程，材料配比为：煤矸石粉料95～100％，废弃植物粉料0～5％；工艺流程为：对煤矸石进行破碎、烘干、磨细、过筛后，得到粒径小于0.3mm的煤矸石粉料，其特征是：煤矸石利用率很高，陶粒吸水率低，陶粒成本低，陶粒强度高。该陶粒符合国家标准《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》gb/t17431.1的要求。
11.专利四大部分原料为煤矸石，可实现大宗化固废利用，但不足之处在于，需要对煤矸石进行破碎粉磨，加大了生产成本，造成作业环境粉尘污染。


技术实现要素：

12.本发明的目的在于提供一种包裹有硅铝质尾矿硬核的复合陶粒及其生产方法，以解决自然资源过度开采造成的生态环境破坏、生产过程中粉磨量大、作业现场污染严重、生产过程中陶粒原料加工工艺复杂、陶粒生产中固体废物消耗量小的问题。
13.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种包裹有硅铝质尾矿硬核的复合陶粒，该复合陶粒为椭球形，平均粒型系数小于2，球体粒径为2mm～16mm；
14.该复合陶粒由包裹体和被包裹体构成，且包裹体包裹被包裹体形成球体；
15.所述包裹体是由硅铝质固体废物及助熔剂构成，所述硅铝质固体废物粒径小于0.1mm；
16.被包裹体是由硅铝质固体废物硬质颗粒状物质构成，其粒径为0.1mm～2mm。
17.优选的，所述硅铝质固体废物是指含有氧化硅和氧化铝的物质，所述助熔剂为含有氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化钾和氧化钠物质的一种或任意两种及以上的混合物。
18.优选的，构成所述包裹体的硅铝质固体废物是由煤矸石泥料、建筑弃土、高岭土尾泥和铁尾矿尾泥的一种或任意两种及以上混合而成。
19.优选的，构成所述包裹体的助熔剂是由电石渣、煤化工无机污泥、造纸白泥、钾长石尾泥和钠长石尾泥的一种或任意两种及以上混合而成。
20.优选的，构成所述被包裹体的硅铝质固体废物为煤矸石颗粒和铁尾矿颗粒中任意一个。
21.一种根据上述的一种包裹有硅铝质尾矿硬核的复合陶粒的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
22.s1、将构成包裹体的硅铝质固体废物、构成被包裹体的硅铝质固体废物和助熔剂进行烘干处理；
23.s2、将步骤s1中烘干后的构成包裹体的硅铝质固体废物与构成被包裹体的硅铝质固体废物按重量比例为60％-90％：10％-40％进行配料后，进行均化和陈化处理并得到混合物料；
24.s3、将步骤s2中配好的混合物料与步骤s1中助熔剂按重量比例为80％-100％：0％-20％进行混合配料；
25.s4、将步骤s3中配好的混合物料送入混料机中，同时加入水搅拌，进行配料，使其充分混合以使包裹体均匀包裹被包裹体，其中混料机中含水量为20％～25％；
26.s5、将步骤s4中配好的混合配料送入至行星式轮辗搅拌造粒一体机进行搅拌造成陶粒生料，陶粒生料到达粒径2mm～16mm后自动溢出行星式轮辗搅拌造粒一体机，由皮带送至烘干机进行120℃烘干，烘干时间为3～5h；
27.s6、将步骤s5中烘干后的陶粒生料粒快速送入炉内进行锻烧，煅烧温度为850℃，时间为1h，取出煅烧后的陶粒并经过自然冷却和筛分得到复合陶粒成品；
28.s7、将步骤s6中锻烧好的复合陶粒成品入库。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
30.1、本发明所用原料全部为固体废物，陶粒生产过程中所需的尾矿尾泥、尾矿颗粒原料全部为采矿加工后的遗存，基本满足本技术的粒径要求，大部分原料无需破碎粉磨，搅拌造粒技术采用的是行星轮辗搅拌造粒一体机，搅拌造粒合为一体，生产工艺进一步简化，从而解决了自然资源过度开采造成的生态环境破坏问题；解决了生产过程中粉磨量大、作业现场污染严重问题；解决了生产过程中陶粒原料加工工艺复杂问题；解决了陶粒生产中固体废物消耗量小问的题，实现全固废大宗资源化利用、无尘化作业或微尘化作业、低成本生产运营。
附图说明
31.图1为本发明一种包裹有硅铝质尾矿硬核的复合陶粒及其生产方法复合陶粒结构示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.请参阅图1，其中煤矸石泥料、建筑弃土、高岭土尾泥和铁尾矿尾泥的质量成分如表一所示：
34.表一(单位：％)
[0035][0036]
其余为杂质。
[0037]
电石渣、煤化工无机污泥、造纸白泥、钾长石尾泥和钠长石尾泥的质量成分如表二所示：
[0038]
表二(单位：％)
[0039][0040]
其余为杂质。
[0041]
煤矸石颗粒和铁尾矿颗粒的质量成分如表三所示：
[0042]
表三(单位：％)
[0043]
[0044]
其余为杂质。
[0045]
实施例一
[0046]
本发明提供一种技术方案：一种包裹有硅铝质尾矿硬核的复合陶粒，该复合陶粒为椭球形，平均粒型系数小于2，球体粒径为2mm～16mm；
[0047]
该复合陶粒由包裹体和被包裹体构成，且包裹体包裹被包裹体形成球体；
[0048]
所述包裹体是由硅铝质固体废物及助熔剂构成，所述硅铝质固体废物粒径小于0.1mm；
[0049]
被包裹体是由硅铝质固体废物硬质颗粒状物质构成，其粒径为0.1mm～2mm。
[0050]
所述硅铝质固体废物是指含有氧化硅和氧化铝的物质，所述助熔剂为含有氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化钾和氧化钠物质的一种或任意两种及以上的混合物。
[0051]
构成所述包裹体的硅铝质固体废物是由煤矸石泥料、建筑弃土、高岭土尾泥和铁尾矿尾泥按重量均等混合而成。
[0052]
构成所述包裹体的助熔剂是由电石渣、煤化工无机污泥、造纸白泥、钾长石尾泥和钠长石尾泥按重量均等混合而成。
[0053]
构成所述被包裹体的硅铝质固体废物为煤矸石颗粒。
[0054]
一种根据上述的包裹有硅铝质尾矿硬核的复合陶粒的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0055]
s1、将构成包裹体的硅铝质固体废物、构成被包裹体的硅铝质固体废物和助熔剂进行烘干处理；
[0056]
s2、将步骤s1中烘干后的构成包裹体的硅铝质固体废物与构成被包裹体的硅铝质固体废物按重量比例为60％-90％：10％-40％进行配料后，进行均化和陈化处理并得到混合物料；
[0057]
s3、将步骤s2中配好的混合物料与步骤s1中助熔剂按重量比例为80％-100％：0％-20％进行混合配料；
[0058]
s4、将步骤s3中配好的混合物料送入混料机中，同时加入水搅拌，进行配料，使其充分混合以使包裹体均匀包裹被包裹体，其中混料机中含水量为20％～25％；
[0059]
s5、将步骤s4中配好的混合配料送入至行星式轮辗搅拌造粒一体机进行搅拌造成陶粒生料，陶粒生料到达粒径2mm～16mm后自动溢出行星式轮辗搅拌造粒一体机，由皮带送至烘干机进行120℃烘干，烘干时间为3～5h；
[0060]
s6、将步骤s5中烘干后的陶粒生料粒快速送入炉内进行锻烧，煅烧温度为850℃，时间为1h，取出煅烧后的陶粒并经过自然冷却和筛分得到复合陶粒成品；
[0061]
s7、将步骤s6中锻烧好的复合陶粒成品入库。
[0062]
实施例二
[0063]
与实施例一不同的是：
[0064]
构成所述包裹体的硅铝质固体废物是由煤矸石泥料和建筑弃土混合而成。
[0065]
构成所述包裹体的助熔剂是由电石渣、煤化工无机污泥和造纸白泥混合而成。
[0066]
实施例三
[0067]
与实施例一不同的是：
[0068]
构成所述包裹体的硅铝质固体废物是由高岭土尾泥和铁尾矿尾泥混合而成。
[0069]
构成所述包裹体的助熔剂是由造纸白泥、钾长石尾泥和钠长石尾泥混合而成。
[0070]
实施例四
[0071]
与实施例一不同的是：
[0072]
s2、将步骤s1中烘干后的构成包裹体的硅铝质固体废物与构成被包裹体的硅铝质固体废物按重量比例为60％：40％进行配料后，进行均化和陈化处理并得到混合物料；
[0073]
s3、将步骤s2中配好的混合物料与步骤s1中助熔剂按重量比例为70％：30％进行混合配料。
[0074]
实施例五
[0075]
与实施例四不同的是：
[0076]
s2、将步骤s1中烘干后的构成包裹体的硅铝质固体废物与构成被包裹体的硅铝质固体废物按重量比例为70％：30％进行配料后，进行均化和陈化处理并得到混合物料；
[0077]
s3、将步骤s2中配好的混合物料与步骤s1中助熔剂按重量比例为90％：10％进行混合配料。
[0078]
实施例六
[0079]
与实施例四不同的是：
[0080]
s2、将步骤s1中烘干后的构成包裹体的硅铝质固体废物与构成被包裹体的硅铝质固体废物按重量比例为80％：20％进行配料后，进行均化和陈化处理并得到混合物料；
[0081]
s3、将步骤s2中配好的混合物料与步骤s1中助熔剂按重量比例为90％：10％进行混合配料。
[0082]
实施例七
[0083]
与实施例四不同的是：
[0084]
s2、将步骤s1中烘干后的构成包裹体的硅铝质固体废物与构成被包裹体的硅铝质固体废物按重量比例为90％：10％进行配料后，进行均化和陈化处理并得到混合物料；
[0085]
s3、将步骤s2中配好的混合物料与步骤s1中助熔剂按重量比例为100％：0％进行混合配料。
[0086]
实施例八
[0087]
与实施例一不同的是：
[0088]
构成所述被包裹体的硅铝质固体废物为铁尾矿颗粒。
[0089]
实施例九
[0090]
与实施例一不同的是：
[0091]
构成所述包裹体的硅铝质固体废物是由煤矸石泥料、建筑弃土、高岭土尾泥和铁尾矿尾泥的一种或任意两种及以上混合而成。
[0092]
构成所述包裹体的助熔剂是由电石渣、煤化工无机污泥、造纸白泥、钾长石尾泥和钠长石尾泥的一种或任意两种及以上混合而成。
[0093]
实施例十
[0094]
与实施例一不同的是：
[0095]
构成所述包裹体的硅铝质固体废物是由煤矸石泥料、建筑弃土、高岭土尾泥和铁尾矿尾泥按重量比3：3：2：2的比例混合而成。
[0096]
构成所述包裹体的助熔剂是由电石渣、煤化工无机污泥、造纸白泥、钾长石尾泥和
钠长石尾泥按重量比3：3：2：1：1的比例混合而成。
[0097]
实施例十一
[0098]
与实施例一不同的是：
[0099]
构成所述包裹体的硅铝质固体废物是由煤矸石泥料、建筑弃土、高岭土尾泥和铁尾矿尾泥按重量比2：2：3：3的比例混合而成。
[0100]
构成所述包裹体的助熔剂是由电石渣、煤化工无机污泥、造纸白泥、钾长石尾泥和钠长石尾泥按重量比1：1：2：3：3的比例混合而成。
[0101]
随机选取本发明的上述具体实施例中得到的高性能陶粒成品作为测试样品进行性能测试，具体参数性能见以下表四中的内容。
[0102]
表四
[0103][0104][0105]
由表四试验所得数据可知，及各实施例所对应的样品图(如图1所示，各实施例样品图无较大区别)制得的陶粒均符合gb-t17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分轻集料》中密度等级400级的轻粗集料，膨胀度适中，其中，可从性能数据表看出实施例四的样品综合性能最佳，且膨胀系数较高。
[0106]
因此根据本发明制得的产品符合gb-t17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分轻集料》中密度等级400级的轻粗集料，然而本发明所用原料全部为固体废物，陶粒生产过程中所需的尾矿尾泥、尾矿颗粒原料全部为采矿加工后的遗存，基本满足本技术的粒径要求，大部分原料无需破碎粉磨，搅拌造粒技术采用的是行星轮辗搅拌造粒一体机，搅拌造粒合为一体，生产工艺进一步简化，从而解决了自然资源过度开采造成的生态环境破坏问题；解决了生产过程中粉磨量大、作业现场污染严重问题；解决了生产过程中陶粒原料加工工艺复杂问题；解决了陶粒生产中固体废物消耗量小问题，实现全固废大宗资源化利用、无
尘化作业或微尘化作业、低成本生产运营。
[0107]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0108]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。