铸造除尘灰陶粒及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种铸造除尘灰陶粒，由多种原料混合后经造粒和养护而制成，多种原料按重量份计包括：铸造除尘灰95～105份、硅酸盐水泥10～50份、可再分散胶粉1～5份、聚乙烯醇1～5份、减水剂溶液1～5份以及膨润土0～5份。该铸造除尘灰陶粒的制备方法包括：首先，按重量份计的原料进行备料；其次，将除尘灰、硅酸盐水泥、可再分散胶粉、聚乙烯醇、减水剂溶液以及膨润土进行混合；之后，对经过混合步骤形成的混合物进行造粒；然后，将经过造粒步骤得到的料球密封保温后进行养护。该铸造除尘灰陶粒及其制备方法实现了对铸造除尘灰有效地利用，免烧结的制备方法更能降低能耗，进而有利于降低成本和环境保护，且该铸造除尘灰陶粒具有轻密、高强度、粒整度等优点。
【专利说明】
铸造除尘灰陶粒及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及陶粒制造技术领域，具体而言，设及一种铸造除尘灰陶粒及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 陶粒，顾名思义，就是陶质的颗粒。陶粒的外观特征大部分呈圆形或楠圆形球体， 但也有一些仿碎石陶粒不是圆形或楠圆形球体，而呈不规则碎石状。陶粒形状因工艺不同 而各异。它的表面是一层坚硬的外壳，运层外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气作用，并且赋 予陶粒较高的强度。陶粒的外观颜色因所采用的原料和工艺不同而各异。
[0003] 现有陶粒产品主要有：^黏±、亚黏±等为主要原料制成的陶粒;为了节约能源资 源，有效保护耕地和环境，推动资源综合利用，黏±已经被限制使用。还有一种是用页岩、板 岩等经破碎、筛分，或粉磨后制成的陶粒，但是制作的能耗大、成本高，而且用于室内会有轻 微福射，对人体造成损害。
[0004] 铸造生产过程中会有除尘灰的排放，据统计全国铸造产生的粉尘可达30万吨，长 期W来缺乏有效的处理手段，仅仅是露天堆放或掩埋，此类废砂尘中含有金属氧化物，其主 要是由娃侣，巧、儀和铁的氧化物W及少量的钢钟等组成，已有研究证明，砂尘中的金属污 染物会抑制上壤中微生物的活性，随意堆放占用上地资源、破坏生态环境。如何有效地对铸 造除尘灰进行利用从而避免对环境产生不利影响是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种铸造除尘灰陶粒，W有效地对铸造除尘灰进行利用并 有利于环境保护，且铸造除尘灰陶粒轻密、高强度、粒整度好。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种铸造除尘灰陶粒的制备方法，其制作方法简单， 且免烧结的工艺流程能有效降低能耗，进而有利于降低成本和环境保护。
[0007] 本发明解决其技术问题是采用W下技术方案来实现的。
[000引一种铸造除尘灰陶粒，由多种原料混合后经造粒和养护而制成，多种原料按重量 份计包括:铸造除尘灰95~105份、娃酸盐水泥10~50份、可再分散胶粉1~5份、聚乙締醇1 ~5份、减水剂溶液1~5份W及膨润±0~5份。
[0009] 进一步地，本发明的较佳实施例中，上述减水剂溶液的含固量为35~45%。
[0010] 进一步地，本发明的较佳实施例中，上述减水剂溶液选自糞系高效减水剂、脂肪族 高效减水剂、氨基高效减水剂和聚簇酸高效减水剂中的一种。
[0011] -种铸造除尘灰陶粒的制备方法，包括备料步骤、混合步骤、造粒步骤W及养护步 骤。备料步骤是按铸造除尘灰95~105份、娃酸盐水泥10~50份、可再分散胶粉1~5份、聚乙 締醇1~5份、减水剂溶液1~5份W及膨润±0~5份的重量份数计进行备料。混合步骤是将 铸造除尘灰、娃酸盐水泥、可再分散胶粉、聚乙締醇、减水剂溶液W及膨润±进行混合。造粒 步骤是对经过混合步骤形成的混合物进行造粒。养护步骤是将经过造粒步骤得到的料球密 封保溫后，再进行养护。
[0012] 进一步地，本发明的较佳实施例中，上述混合步骤中，将铸造除尘灰、娃酸盐水泥、 可再分散胶粉、聚乙締醇、减水剂溶液W及膨润±依次放入揽拌机中揽拌10~30min。
[0013] 进一步地，本发明的较佳实施例中，上述造粒步骤中是利用盘式造粒机旋转和喷 洒雾化水对混合物进行造粒。
[0014] 进一步地，本发明的较佳实施例中，上述盘式造粒机的转速为30~l(K)r/min。
[0015] 进一步地，本发明的较佳实施例中，经过上述造粒步骤得到的料球的粒径为1~ 20mm 〇
[0016] 进一步地，本发明的较佳实施例中，上述养护步骤中密封保溫是将料球放置在恒 溫箱中进行密封保溫，保溫溫度为20~30°C，保溫时间为22~25小时。
[0017] 进一步地，本发明的较佳实施例中，上述养护步骤中进行养护是将料球在常溫条 件下养护7~10天。
[0018] 本发明实施例的铸造除尘灰陶粒及其制备方法的有益效果是:通过按铸造除尘灰 95~105份、娃酸盐水泥10~50份、可再分散胶粉1~5份、聚乙締醇1~5份、减水剂溶液1~5 份W及膨润±0~5份的重量份计进行配比，通过混合、造粒W及养护等步骤得到铸造除尘 灰陶粒，其使用大量铸造除尘灰作为陶粒的原料，从而对铸造过程中废弃的除尘灰进行了 有效地利用，避免了其大量排放对环境造成的污染。并且所制备的铸造除尘灰陶粒性能优 异，具备轻密、高强度、粒整度好等特点，可用于建筑材料。而且，铸造除尘灰陶粒的制备方 法简单，直接通过混合、造粒、养护，避免了烧结步骤，免烧结的工艺能有效降低能耗，进而 有利于降低成本和环境保护。
【具体实施方式】
[0019] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中 的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建 议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可W通过市售购买获得的常规产 品。
[0020] 下面对本发明实施例的铸造除尘灰陶粒及其制备方法进行具体说明。
[0021] -种铸造除尘灰陶粒，由多种原料混合后经造粒和养护而制成，多种原料按重量 份计包括:铸造除尘灰95~105份、娃酸盐水泥10~50份、可再分散胶粉1~5份、聚乙締醇1 ~5份、减水剂溶液1~5份W及膨润±0~5份。
[0022] 其中，铸造除尘灰为铸造过程中产生细砂和细粉的排放物，通过化学成份分析，其 内含有较多的二氧化娃(Si〇2)和Ξ氧化二侣(Ab化）。因此其耐火度较高，根据铸造除尘灰 的成分和理化性能，其突出的特点完全可W替代粘±资源和页岩等骨料。并且其原料来源 广泛成本低廉，添加普通娃酸盐水泥、减水剂、可分散胶粉和膨润±等辅料，通过对粉尘造 粒、养护等免烧结工艺即可制备性能优异的陶粒，该陶粒可用于建筑材料。此外，还可制备 成不同目数的陶粒砂，其在石油开采等领域市场前景非常乐观，从而可W实现变废为宝的 目的。同时，由于铸造过程产生的废灰粉尘经过高溫环境，所排放的砂尘已基本失去活性， 因而采用此原料制备的陶粒具有耐酸碱和热稳定的优良性能，无论用于室内还是室外，都 不会对人类产生有害影响。
[0023] 娃酸盐水泥是W娃酸巧为主的娃酸盐水泥熟料、5% W下的石灰石或粒化高炉矿 渣W及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料的统称。在陶粒的成分中添加娃酸盐水泥有助 于陶粒的成型和凝固。
[0024] 可再分散胶粉是水溶性白色粉末，为乙締、醋酸乙締醋的共聚物，W聚乙締醇作为 保护胶体，能够提高基体材料的粘性，从而有利于陶粒的成型造粒。
[0025] 聚乙締醇是一种有机化合物，白色片状、絮状或粉末状固体。其可W作为保护胶体 与可再分散胶粉来提高制备陶粒的原料的粘性。
[0026] 减水剂是一种在混凝±和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量的混凝 ±外加剂，将其加入混凝±拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性、提高混凝± 强度。从而有利于提高陶粒的强度和减少制备陶粒的用水量。
[0027] 优选地，减水剂溶液的含固量为35~45%，含固量是指减水剂中的固体总质量(单 位为g)占组成减水剂的所有组分的总质量(单位为g)的百分比。该含固量的减水剂溶液能 够更好地与其他原料进行混合作用，使得原料具有很好地造粒能力。
[0028] 具体地，减水剂溶液选自糞系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂和 聚簇酸高效减水剂中的一种。
[0029] 膨润±是^蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，将膨润±作为制备陶粒的一种 原料可W进一步提高原料混合物的粘性，进而使得造粒的效果更好。
[0030] 该铸造除尘灰陶粒的制备方法，包括：
[0031] S1、备料步骤，按W下重量份计进行备料:铸造除尘灰95~105份、娃酸盐水泥10~ 50份、可再分散胶粉1~5份、聚乙締醇1~5份、减水剂溶液1~5份W及膨润±0~5份。
[0032]具体地，先选择糞系局效减水剂、脂肪族局效减水剂、氨基局效减水剂和聚簇酸局 效减水剂中的一种配置成减水剂溶液，减水剂溶液的含固量为35~45%，然后按照铸造除 尘灰95~105份、娃酸盐水泥10~50份、可再分散胶粉1~5份、聚乙締醇1~5份、减水剂溶液 1~5份W及膨润±0~5份的重量份数进行称量。
[0033] S2、混合步骤:将铸造除尘灰、娃酸盐水泥、可再分散胶粉、聚乙締醇、减水剂溶液 W及膨润±进行混合。
[0034] 具体地，将铸造除尘灰、娃酸盐水泥、可再分散胶粉、聚乙締醇、减水剂溶液W及膨 润±依次放入揽拌机中揽拌10~30min，使之混合均匀，从而使得各种成分能够更好地相互 作用，形成造粒性比较好的混合物。
[0035] S3、造粒步骤:对经过混合步骤形成的混合物进行造粒。
[0036] 具体地，将铸造除尘灰、娃酸盐水泥、可再分散胶粉、聚乙締醇、减水剂溶液W及膨 润±揽拌后形成的混合物放入盘式造粒机中，利用盘式造粒机旋转和喷洒雾化水对混合物 进行造粒，造出的颗粒表面光滑，略感湿润，但互不粘连。根据不同规格陶粒，可W控制造粒 步骤中得到的料球的粒径为1~20mm。
[0037] 进一步地，盘式造粒机的转速控制在30~10化/min,从而使得其能够更好地形成 比较稳定的料球。
[0038] 其中，雾化水为利用压力喷雾设备将液体水变成细小颗粒状的水雾。通过喷洒雾 化水可W保持造粒过程中的湿度，使得水分能够均匀地与原料混合物充分接触，从而达到 更好的造粒成型效果。湿度控制W造出的料球表面光滑，略感湿润，但互不粘连为宜。
[0039] S4、养护步骤:将经过造粒步骤得到的料球密封保溫后，再进行养护。
[0040] 具体地，将通过盘式造粒机刚造出的料球在溫度为20~30°C的恒溫箱中密封保溫 22~25小时，然后再将料球在常溫条件下养护7~10天，即可得到陶粒成品。
[0041] 其中，料球的养护为自然养护即采用适当的材料覆盖料球，并采取诱水润湿、防风 防干、保溫防冻等措施所进行的养护。其中诱水次数应能保持料球处于湿润状态。
[0042] 上述铸造除尘灰陶粒的制备方法通过将多种原料混合经造粒W及养护制得铸造 除尘灰陶粒，其使用大量铸造除尘灰作为陶粒的原料，从而对铸造过程中废弃的除尘灰进 行了有效地利用，避免了其大量排放对环境造成的污染。并且，所制备的铸造除尘灰陶粒性 能优异，具备轻密、高强度、粒整度好等特点，可用于建筑材料。此外，铸造除尘灰陶粒的制 备方法整个工艺过程简单，直接通过混合经造粒、养护而制成，避免了高溫烧结，能耗低，不 会再次污染，进而有利于降低成本和环境保护。
[0043] W下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0044] 实施例1
[0045] 本实施例中，一种铸造除尘灰陶粒，由多种原料混合后经造粒和养护而制成，多种 原料按重量份计包括:铸造除尘灰100份、娃酸盐水泥30份、可再分散胶粉4份、聚乙締醇3 份、减水剂溶液5份W及膨润±3份。
[0046] 其中，减水剂为糞系高效减水剂，减水剂溶液的含固量为40%。
[0047] 该铸造除尘灰陶粒的制备方法，首先，按照铸造除尘灰100份、娃酸盐水泥30份、可 再分散胶粉4份、聚乙締醇3份、减水剂溶液5份W及膨润±3份的重量份数进行称量备料。其 次，将铸造除尘灰、娃酸盐水泥、可再分散胶粉、聚乙締醇、减水剂溶液W及膨润±依次放入 揽拌机中揽拌15min，使之混合均匀。之后，将经过揽拌机揽拌后形成的混合物放入盘式造 粒机中，利用盘式造粒机旋转和喷洒雾化水对混合物进行造粒，得到粒径为4~7mm的料球。 然后，将通过盘式造粒机刚造出的料球在溫度为25°C的恒溫箱中密封保溫22小时，然后再 将料球在常溫条件下养护7天，即可得到陶粒成品。
[004引其中，盘式造粒机的转速控制在50r/min。
[0049]按照《GB/T 17431.2-2010轻集料及其试验方法第2部分:轻集料试验方法》，对本 实施例中的陶粒进行性能检测，如下表所示范围：
[(K)加]
[0051]因此，由上表中的数值可W得到本实施例中用铸造除尘灰制备的陶粒具有轻质、 强度高、空隙率高、化学性质稳定等优点。
[0化2] 实施例2
[0053]本实施例中，一种铸造除尘灰陶粒，由多种原料混合后经造粒和养护而制成，多种 原料按重量份计包括:铸造除尘灰105份、娃酸盐水泥50份、可再分散胶粉5份、聚乙締醇5 份、减水剂溶液5份W及膨润±5份。
[0054] 其中，减水剂为脂肪族高效减水剂，减水剂溶液的含固量为38%。
[0055] 该铸造除尘灰陶粒的制备方法，首先，按照铸造除尘灰100份、娃酸盐水泥30份、可 再分散胶粉4份、聚乙締醇3份、减水剂溶液5份W及膨润±3份除尘灰105份、娃酸盐水泥50 份、可再分散胶粉5份、聚乙締醇5份、减水剂溶液5份W及膨润±5份的重量份数进行称量备 料。其次，将铸造除尘灰、娃酸盐水泥、可再分散胶粉、聚乙締醇、减水剂溶液W及膨润上依 次放入揽拌机中揽拌20min，使之混合均匀。之后，将经过揽拌机揽拌后形成的混合物放入 盘式造粒机中，利用盘式造粒机旋转和喷洒雾化水对混合物进行造粒，得到粒径为7~11mm 的料球。然后，将通过盘式造粒机刚造出的料球在溫度为30°C的恒溫箱中密封保溫24小时， 然后再将料球在常溫条件下养护10天，即可得到陶粒成品。
[0056] 其中，盘式造粒机的转速控制在75r/min。
[0057] 按照《GB/T 17431.2-2010轻集料及其试验方法第2部分:轻集料试验方法》，对本 实施例中的陶粒进行性能检测，如下表所示范围：
[0化引
[0060]因此，由上表中的数值可W得到本实施例中用铸造除尘灰制备的陶粒具有轻质、 强度高、空隙率高、化学性质稳定等优点。
[0061 ] 实施例3
[0062] 本实施例中，一种铸造除尘灰陶粒，由多种原料混合后经造粒和养护而制成，多种 原料按重量份计包括:铸造除尘灰90份、娃酸盐水泥10份、可再分散胶粉1份、聚乙締醇1份 W及减水剂溶液1份。
[0063] 其中，减水剂为氨基高效减水剂，减水剂溶液的含固量为42%。
[0064] 该铸造除尘灰陶粒的制备方法，首先，按照除尘灰90份、娃酸盐水泥10份、可再分 散胶粉1份、聚乙締醇1份W及减水剂溶液1份的重量份数进行称量备料。其次，将铸造除尘 灰、娃酸盐水泥、可再分散胶粉、聚乙締醇W及减水剂溶液依次放入揽拌机中揽拌18min，使 之混合均匀。之后，将经过揽拌机揽拌后形成的混合物放入盘式造粒机中，利用盘式造粒机 旋转和喷洒雾化水对混合物进行造粒，得到粒径为11~13mm的料球。然后，将通过盘式造粒 机刚造出的料球在溫度为23°C的恒溫箱中密封保溫25小时，然后再将料球在常溫条件下养 护8天，即可得到陶粒成品。
[00化]其中，盘式造粒机的转速控制在45;r/min。
[0066]按照《GB/T 17431.2-2010轻集料及其试验方法第2部分:轻集料试验方法》，对本 实施例中的陶粒进行性能检测，如下表所示范围：
[0067]
[0068] 因此，由上表中的数值可W得到本实施例中用铸造除尘灰制备的陶粒具有轻质、 强度高、空隙率高、化学性质稳定等优点。
[0069] 实施例4
[0070] 本实施例中，一种铸造除尘灰陶粒，由多种原料混合后经造粒和养护而制成，多种 原料按重量份计包括:铸造除尘灰100份、娃酸盐水泥35份、可再分散胶粉3份、聚乙締醇3 份、减水剂溶液3份W及膨润±3份。
[0071 ]其中，减水剂为氨基高效减水剂，减水剂溶液的含固量为42%。
[0072] 该铸造除尘灰陶粒的制备方法，首先，按照铸造除尘灰100份、娃酸盐水泥35份、可 再分散胶粉3份、聚乙締醇3份、减水剂溶液3份W及膨润±3份的重量份数进行称量备料。其 次，将除尘灰、娃酸盐水泥、可再分散胶粉、聚乙締醇、减水剂溶液W及膨润上依次放入揽拌 机中揽拌25min，使之混合均匀。之后，将经过揽拌机揽拌后形成的混合物放入盘式造粒机 中，利用盘式造粒机旋转和喷洒雾化水对混合物进行造粒，得到粒径为2~5mm的料球。然 后，将通过盘式造粒机刚造出的料球在溫度为20°C的恒溫箱中密封保溫23小时，然后再将 料球在常溫条件下养护9天，即可得到陶粒成品。
[0073] 其中，盘式造粒机的转速控制在eOr/min。
[0074] 按照《GB/T 17431.2-2010轻集料及其试验方法第2部分:轻集料试验方法》，对本 实施例中的陶粒进行性能检测，如下表所示范围：
[0075]
[0076] 因此，由上表中的数值可W得到本实施例中用铸造除尘灰制备的陶粒具有轻质、 强度高、空隙率高、化学性质稳定等优点。
[0077] 试验例
[0078] 为了验证该发明的陶粒特性，对实施例1中的铸造除尘灰陶粒进行生产透水砖实 验，参考标准:透水砖行业标准《JC/T945-2005透水砖》。透水砖性能检测结果如下： Γ00791
[0080] 从表中可W看出，铸造除尘灰陶粒所制成的透水砖能达到天然小石子所制成的透 水砖的性能，因此完全可用作透水砖等建筑材料。而且，铸造除尘灰陶粒所制成的透水砖砖 抗压强度、透水砖的关键性能如保水性和透水速率的范围值有增大的趋势，因此可W看出 由于再生陶粒的粒度圆整，生产透水砖的抗压强度更好，而且透水砖的关键性能如保水性 和透水速率明显要高。
[0081] 综上所述，通过将铸造除尘灰、娃酸盐水泥、可再分散胶粉、聚乙締醇、减水剂溶 液、W及膨润±按特定比例进行配比，再通过混合、造粒W及养护等步骤得到铸造除尘灰陶 粒，其使用大量除尘灰作为陶粒的原料，从而对铸造过程中废弃的除尘灰进行了有效地利 用，避免了其大量排放对环境造成的污染。并且制备的陶粒性能优异，具备轻密、高强度、粒 整度好等特点，可用于建筑材料，其原料来源广泛成本低廉。此外，铸造除尘灰陶粒的制备 方法整个工艺过程简单，直接通过混合经造粒、养护而制成，避免了高溫烧结，能耗低，不会 再次污染，进而有利于降低成本和环境保护。另外，砂铸造过程产生的废灰粉尘经过高溫环 境，所排放的砂尘已基本失去活性，因而采用此原料制备的陶粒具有耐酸碱和热稳定的优 良性能，无论用于室内还是室外，都不会对人类产生有害影响。
[0082] W上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实 施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
【主权项】
1. 一种铸造除尘灰陶粒，其特征在于，由多种原料混合后经造粒和养护而制成，所述多 种原料按重量份计包括： 铸造除尘灰95~105份； 娃酸盐水泥10~50份； 可再分散胶粉1~5份； 聚乙稀醇1~5份； 减水剂溶液1~5份;及 膨润土 0~5份。2. 根据权利要求1所述的铸造除尘灰陶粒，其特征在于，所述减水剂溶液的含固量为35 ~45% 〇3. 根据权利要求2所述的铸造除尘灰陶粒，其特征在于，所述减水剂溶液选自萘系高效 减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂和聚羧酸高效减水剂中的一种。4. 一种铸造除尘灰陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 备料步骤，按重量份计备取多种原料，所述多种原料包括： 铸造除尘灰95~105份； 娃酸盐水泥10~50份； 可再分散胶粉1~5份； 聚乙稀醇1~5份； 减水剂溶液1~5份;及 膨润土 0~5份； 混合步骤:将所述除尘灰、所述硅酸盐水泥、所述可再分散胶粉、所述聚乙烯醇、所述减 水剂溶液以及所述膨润土进行混合； 造粒步骤:对经过所述混合步骤形成的混合物进行造粒； 养护步骤:将经过所述造粒步骤得到的料球密封保温后，再进行养护。5. 根据权利要求4所述的铸造除尘灰陶粒的制备方法，其特征在于，所述混合步骤中， 将所述除尘灰、所述硅酸盐水泥、所述可再分散胶粉、所述聚乙烯醇、所述减水剂溶液以及 所述膨润土依次放入搅拌机中搅拌1 〇~30min。6. 根据权利要求4所述的铸造除尘灰陶粒的制备方法，其特征在于，所述造粒步骤中是 利用盘式造粒机旋转和喷洒雾化水对所述混合物进行造粒。7. 根据权利要求6所述的铸造除尘灰陶粒的制备方法，其特征在于，所述盘式造粒机的 转速为30~100r/min。8. 根据权利要求6所述的铸造除尘灰陶粒的制备方法，其特征在于，经过所述造粒步骤 得到的料球的粒径为1~20mm。9. 根据权利要求4所述的铸造除尘灰陶粒的制备方法，其特征在于，所述养护步骤中密 封保温是将所述料球放置在恒温箱中进行密封保温，保温温度为20~30°C，保温时间为22 ~25小时。10. 根据权利要求4所述的铸造除尘灰陶粒的制备方法，其特征在于，所述养护步骤中 进行养护是将所述料球在常温条件下养护7~10天。
【文档编号】C04B28/04GK106082841SQ201610404562
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】秦申二, 胡胜利, 尹海军, 胡文志, 唐品
【申请人】北京仁创砂业科技有限公司