一种轻质高强铸造废砂和废灰陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于固废资源化利用技术领域，涉及一种轻质高强铸造废砂和废灰陶粒及其制备方法。
背景技术
铸造产生的固体废弃物主要是废砂和废灰，占其总量的90％以上。铸造固体废弃物的随意堆放或者排放不仅占用了大量的土地资源，污染了环境，还增加了铸造的成本。同时我国是一个资源人均占有量很少的国家，但资源、能源的利用率较低且浪费严重。因此，有效的利用铸造产生的废砂、废灰，使其能再生循环利用，不仅降低了对环境的污染程度，使废砂、废灰再次得到利用，而且为社会的发展提供了新的模式。目前常用的方法是将废砂高温焙烧成原砂，再次利用；铸造废灰(一般指除尘器内较细的飞灰)制成轻质陶粒，该类陶粒可用于种植、过滤污水、保温建材等(宋小宁,秦升益,秦申二.铸造废砂、废灰的再生利用技术[J].内蒙古科技与经济,2018,(22):70-72)。专利[201710572489.3]采用铸造废砂和废灰制作的轻质陶粒，和本发明相比，其烧成温度偏高(1000-1350℃)，样品筒压强度较低(3MPa左右)。
发明内容
本发明的目的是提供一种密度轻强度高、制备工艺简单、生产过程节能环保的陶粒，要解决现有陶粒强度低、密度大，生产成本高，制备工艺复杂等问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种轻质高强铸造废砂和废灰陶粒，按质量百分比计，由以下原料组成：
一种上述轻质高强铸造废砂和废灰陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废砂粉磨、过筛；
(2)将经步骤(1)粉磨过筛后的筛下料备用，筛上料重复步骤(1)；
(3)将粉磨过筛后的废砂筛下料与废灰、硬脂酸、硼砂按配比在混料机中混合；
(4)将混合料放置在滚动造粒机中，利用滚动造粒机边滚动边喷水造粒；
(5)将经滚动造粒机制备出的陶粒进行干燥；
(6)将干燥后的陶粒进行烧成。
优选地，步骤(1)所述筛为≧100目。
优选地，步骤(3)所述混合时间为30-60min。
优选地，步骤(4)所述滚动造粒机的滚动速率为60-120r/min。
优选地，步骤(4)所述滚动造粒机的喷水量根据待制备陶粒粒径大小调整，喷水量与粒径大小成正比，水多粒径大，水少粒径小。
优选地，步骤(6)所述干燥的温度为100-180℃，时间为12-24h。
优选地，步骤(7)所述烧成的升温速率为10-20℃/min，烧成温度控制范围为800-1100℃，且400℃时保温30min，最高温度时保温60min。
本发明的有益效果在于：
本发明的轻质高强铸造废砂和废灰陶粒采用铸造废砂和废灰为主要原料，对固废循环利用，节能环保，制备的陶粒密度小强度高，有望在新型建筑材料、水污染处理、石油开采、催化剂载体、吸附、无土栽培等方面有较多的应用。本发明的轻质高强铸造废砂和废灰陶粒的制备方法是滚动造粒、低温烧成，具有生产工艺简单，过程容易控制，能耗和生产成本低等的优点，可大规模生产，工业化前景可观。
附图说明
图1为本发明实施例1-4的样品照片。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
实施例1：
(1)配料+混合：20wt％100目筛下废砂+63wt％废灰+14wt％硬脂酸+3wt％硼砂，混料机混合均匀；
(2)造粒：滚动速率60r/min，水40mL，造粒；
(3)干燥：鼓风干燥箱，干燥温度：100℃，干燥时间：24h；
(4)烧成：升温速率20℃/min，400℃时保温30min，最高烧成温度800℃时保温60min，得陶粒样品。
实施例2：
(1)配料+混合：18wt％100目筛下废砂+75wt％废灰+5wt％硬脂酸+2wt％硼砂，混料机混合均匀；
(2)造粒：滚动速率80r/min，水30mL，造粒；
(3)干燥：鼓风干燥箱，干燥温度：120℃，干燥时间：20h；
(4)烧成：升温速率20℃/min，400℃时保温30min，最高烧成温度900℃时保温60min，得陶粒样品。
实施例3：
(1)配料+混合：13wt％100目筛下废砂+73wt％废灰+10wt％硬脂酸+4wt％硼砂，混料机混合均匀；
(2)造粒：滚动速率100r/min，水20mL，造粒；
(3)干燥：鼓风干燥箱，干燥温度：140℃，干燥时间：18h；
(4)烧成：升温速率20℃/min，400℃时保温30min，最高烧成温度900℃时保温60min，得陶粒样品。
实施例4：
(1)配料+混合：10wt％100目筛下废砂+78wt％废灰+10wt％硬脂酸+2wt％硼砂，混料机混合均匀；
(2)造粒：滚动速率120r/min，水20mL，造粒；
(3)干燥：鼓风干燥箱，干燥温度：160℃，干燥时间：16h；
(4)烧成：升温速率10℃/min，400℃时保温30min，最高烧成温度1000℃时保温60min，得陶粒样品。
实施例5：
(1)配料+混合：30wt％100目筛下废砂+63wt％废灰+5wt％硬脂酸+2wt％硼砂，混料机混合均匀；
(2)造粒：滚动速率90r/min，水25mL，造粒；
(3)干燥：鼓风干燥箱，干燥温度：180℃，干燥时间：12h；
(4)烧成：升温速率15℃/min，400℃时保温30min，最高烧成温度1100℃时保温60min，得陶粒样品。
实施例6：
(1)配料+混合：15wt％100目筛下废砂+68wt％废灰+15wt％硬脂酸+2wt％硼砂，混料机混合均匀；
(2)造粒：滚动速率70r/min，水35mL，造粒；
(3)干燥：鼓风干燥箱，干燥温度：150℃，干燥时间：15h；
(4)烧成：升温速率20℃/min，400℃时保温30min，最高烧成温度1000℃时保温60min，得陶粒样品。
实施例7：
(1)配料+混合：10wt％100目筛下废砂+80wt％废灰+8wt％硬脂酸+2wt％硼砂，混料机混合均匀；
(2)造粒：滚动速率100r/min，水35mL，造粒；
(3)干燥：鼓风干燥箱，干燥温度：170℃，干燥时间：13h；
(4)烧成：升温速率20℃/min，400℃时保温30min，最高烧成温度850℃时保温60min，得陶粒样品。
实施例8：
(1)配料+混合：17wt％100目筛下废砂+70wt％废灰+11wt％硬脂酸+2wt％硼砂，混料机混合均匀；
(2)造粒：滚动速率110r/min，水20mL，造粒；
(3)干燥：鼓风干燥箱，干燥温度：110℃，干燥时间：22h；
(4)烧成：升温速率10℃/min，400℃时保温30min，最高烧成温度900℃时保温60min，得陶粒样品。
将实施例1-4制备出的样品进行存样拍照并测试其物理性能，从图1可以看出，实施例1-4的陶粒样品均为多孔球状颗粒，并且尺寸均匀。表1是实施例1-4陶粒样品物理性能一览表，从表中可以看出，样品筒压强度较高，最高达到5.8MPa，吸水率较高，达到10％以上，堆积密度较低，360kg/m3左右。
表1实施例1-4陶粒样品物理性能一览表
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
