專利名稱：含炭陶粒及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種含炭陶粒材料及其制備方法。
背景技術：
目前，陶粒及其制備方法的專利很多，主要原料是粘土、頁巖、污泥、黃土、爐渣、 粉煤灰、煤礦剝離物等，并加入粘結劑、外加劑制備而成。但粘土、頁巖、污泥、黃土的 利用，不僅造成耕地破壞、水土流失、環境污染等，而且所制得的陶粒大都密度偏大、強 度偏低、力學性能與熱工性能較差，功能較少。
粉煤灰是熱電廠等產生的一種廢渣；黃金尾礦是在開采、分選礦石之后排放的不被利 用的固體或粉狀廢料；粉煤灰與黃金尾礦如果不加以利用的話，不但占用耕地，而且造成 環境污染。如何將粉煤灰、黃金尾礦變廢為寶，二次利用，減輕污染，是一件利國利民的 大事，對構建和諧社會有著重要的貢獻。目前已有一些利用粉煤灰制陶粒的技術方案和專 利的報道，但該陶粒存在性能單一、產品質量穩定性差等特點。
炭是將含有非晶態碳的植物置于炭窯中，在高溫下產生熱分解后得到的固體產物；也 可以是含有非晶態碳的植物經二次活化后的活性炭；還可以是含有非晶態碳的植物經過初 炭化、復合納米及抗菌材料并進行活化深加工而成的固體產物；以竹炭、活性炭、納米活 化長效多功能竹炭為主要代表。經碾壓后即成不同粒徑的粉體。它們具有蜂窩狀的微孔結 構，這種結構導致其具有非常大的比表面積，從而具有特殊的吸附能力，還具有遠紅外輻 射、凈化空氣、負離子等效應，經納米改性后的部分炭，還具有分解有機氣體、抑菌等功 效。
目前，還沒有以炭粉、粉煤灰和黃金尾礦為主要原料制備而得的陶粒。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種含炭陶粒及其制備方法，本發明的含炭陶粒是 一種集吸附、輕質、高強、保溫隔熱等功能于一身的多功能陶粒。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種含炭陶粒的制備方法，以重量百分比為5% 40%的炭粉、5% 25%的黃金尾礦粉和35% 70%的粉煤灰組成主原料，包括以下 步驟
(1) 、將黃金尾礦粉用質量濃度為15X 30。/。的HC1溶液浸泡以進行改性處理；
(2) 、將炭粉、粉煤灰和改性處理后的黃金尾礦粉均勻混合；然后加入占主原料重量
10~14°/。的水，進行加濕混合(濕混)，得濕料；
(3) 、將上述濕料采用造粒機制成粒徑為5 20tnm的球狀顆粒；
(4) 、將上述球狀顆粒先在100 12(TC下干燥2~3h，然后在550 65(TC下保溫 10 30min，最后在1100 115(TC下燒結卯 120min;自然冷卻，得到含炭陶粒。
作為本發明的含炭陶粒的制備方法的改進炭粉為竹炭粉、活性炭粉、木炭粉、納米
活化改性炭粉或速生植物炭化后制定的炭粉。
作為本發明的含炭陶粒的制備方法的進一步改進步驟l)的浸泡時間為3 6小時。
作為本發明的含炭陶粒的制備方法的進一步改進步驟2)為將炭粉、粉煤灰和改
性處理后的黃金尾礦粉置于混料機干混30 60分鐘；然后加入水，加濕混合60 120分鐘。 作為本發明的含炭陶粒的制備方法的進一步改進炭粉的粒徑50.1mm，黃金尾礦粉
的粒徑S0.05mm，粉煤灰的粒徑^0.05mm。
本發明還同時提供了利用上述任意一種制備方法制得的含炭陶粒。
在本發明中，炭粉為竹炭粉、活性炭、木炭粉、納米活化改性炭粉以及速生植物炭化
后制定的炭粉，例如可選用遂昌碧巖生態資源開發行生產的納米活化改性炭粉。黃金尾礦
粉例如可選用遂昌金礦有限公司生產所產生的黃金尾礦粉。粉煤灰例如可選用長興電廠所
生產的粉煤灰。
本發明以炭粉、黃金尾礦粉、粉煤灰為主要原料，通過優化配合比、優化工藝條件等 方式，制備出多功能陶粒；本發明具有以下優點
1) 、本發明由于使用粒徑《0.05mm的粉煤灰，使得原料中可以不摻加其它粘結助熔 劑；這樣不但降低了生產成本，還能使所得的含炭陶粒更加環保；
2) 、在步驟(2)中，用一定濃度的HC1溶液改性處理粉狀黃金尾礦(黃金尾礦粉)， 從而使其具有大量的孔洞，提高了活性，有利于最終所得的產品——含炭陶粒比重更輕、 導熱系數更低；
3) 、本發明所制得的含炭陶粒，筒壓強度達到7.1 10.0MPa，堆積密度為 300~500Kg/m3，吸水率為0.2-5.2，所配制的20MPa混凝土導熱系數為0.39~0.49W/m *K，測試了其對甲醛的飽和吸附率,可以達到8%~10%，遠紅外發射率在50%~60%之間，負離 子釋放量在0.8X103~1. 2Xl()3個/cm3;
該含炭陶粒，不僅達到了高強、質輕、隔熱的效果，而且還具有較強吸附性能、遠紅 外輻射及負離子效應等功能；可用于綠化、生活用水過濾劑、污水處理等；
4) 、本發明所制得的含炭陶粒，具備多種性能，克服了性能單一的缺陷；生產該含炭 陶粒的工藝中，原料粒度小，經均勻混合燒結后，所制陶粒均質，穩定性好，并且達到了 即質輕又高強的特點。
5) 、本發明充分利用了工業廢渣， 一定程度上解決了廢渣大量占用土地、污染環境的 問題，達到了節能減排、環境保護的目的；另一方面變廢為寶，制造出綜合性能優異的陶
粒。這種高強、輕質、保溫隔熱性能好的陶粒，可按照常規方法，用于制作承重、非承重
空心砌塊、隔墻板以及高層建筑圍護結構；還可用于橋梁工程、地下建筑工程等；還可作 為保溫隔熱建筑材料用于配制成保溫耐熱混凝土。
6)、本發明的含炭陶粒制造方法具有選料科學、配比合適、工藝成熟等優點，所生產 的含炭陶粒有明顯的技術先進性、顯著的經濟性和很強的實用性。
具體實施例方式
以下實施例中的"份"均代表重量份。
實施例1、 一種含炭陶粒的制備方法，以40份炭粉(納米活化改性炭粉)、25份黃 金尾礦粉和35份粉煤灰組成主原料，炭粉的粒徑《0.1mm，黃金尾礦粉的粒徑《0.05mm， 粉煤灰的粒徑《0.05mm;依次進行以下步驟
(1) 、將黃金尾礦粉用質量濃度為25。/。的HCl溶液浸泡3小時，以進行改性處理；
(2) 、將炭粉、粉煤灰和改性處理后的黃金尾礦粉置于混料機干混30分鐘；然后加 入14份水，濕混90分鐘，得濕料；
(3) 、將上述濕料采用造粒機制成粒徑為6 8mm的球狀顆粒；
(4) 、將上述球狀顆粒先在120'C下干燥3h，然后在60(TC下保溫15min，最后在1150 'C下燒結100min;自然冷卻，得到含炭陶粒。
該含炭陶粒，筒壓強度達到9.0MPa，堆積密度為360Kg/m3，吸水率為0.5;所配制的 20MPa混凝土導熱系數為0.39W/m'K，對甲醛的飽和吸附率為10%;遠紅外發射率為60%; 負離子釋放量在l. 1 X 1()3個/cm3。
實施例2、 一種含炭陶粒的制備方法，以35份炭粉(納米活化改性炭粉)、20份黃金尾礦粉和45份粉煤灰組成主原料，炭粉的粒徑《0.1mm，黃金尾礦粉的粒徑《0.05mm， 粉煤灰的粒徑《0.05mm;依次進行以下步驟
(1) 、將黃金尾礦粉用質量濃度為15M的HC1溶液浸泡6小時，以進行改性處理；
(2) 、將炭粉、粉煤灰和改性處理后的黃金尾礦粉置于混料機干混60分鐘；然后加 入12份水，濕混60分鐘，得濕料；
(3) 、將上述濕料采用造粒機制成粒徑為10 12mm的球狀顆粒；
(4) 、將上述球狀顆粒先在ll(TC下干燥3h，然后在650。C下保溫10min，最后在1100 t:下燒結120min;自然冷卻，得到含炭陶粒。
該含炭陶粒，筒壓強度達到lO.OMPa，堆積密度為380Kg/m3，吸水率為0.2，所配制 的20MPa混凝土導熱系數為0.41 W/m K，對甲醛的飽和吸附率為8.4%，遠紅外發射率 為53%，負離子釋放量為0.9X103個/cm3。
實施例3、 一種含炭陶粒的制備方法，以30份炭粉(木炭粉)、25份黃金尾礦粉和 45份粉煤灰組成主原料，炭粉的粒徑《0.1mm,黃金尾礦粉的粒徑《0.05mm，粉煤灰的 粒徑《0.05mm;依次進行以下步驟
(1) 、將黃金尾礦粉用質量濃度為30y。的HCl溶液浸泡3小時，以進行改性處理；
(2) 、將炭粉、粉煤灰和改性處理后的黃金尾礦粉置于混料機干混39分鐘；然后加 入13份水，濕混69分鐘，得濕料；
(3) 、將上述濕料采用造粒機制成粒徑為19 20mm的球狀顆粒；
(4) 、將上述球狀顆粒先在120。C下干燥3h，然后在550。C下保溫30min，最后在1130 "C下燒結110min;自然冷卻，得到含炭陶粒。
該含炭陶粒，筒壓強度達到lO.OMPa，堆積密度為450Kg/m3，吸水率為4.2，所配制 的20MPa混凝土導熱系數為0.43W/m K，對甲醛的飽和吸附率為9.2%，遠紅外發射率 為56%，負離子釋放量為0.93X 103個/cm3。
實施例4、 一種含炭陶粒的制備方法，以5份炭粉(竹炭粉)、25份黃金尾礦粉和 70份粉煤灰組成主原料，炭粉的粒徑《0.1mm，黃金尾礦粉的粒徑《0.05mm，粉煤灰的 粒徑《0.05mm;依次進行以下步驟
(1) 、將黃金尾礦粉用質量濃度為25。/。的HCl溶液浸泡4小時，以進行改性處理；
(2) 、將炭粉、粉煤灰和改性處理后的黃金尾礦粉置于混料機干混30分鐘；然后加 入14份水，濕混120分鐘，得濕料；(3) 、將上述濕料采用造粒機制成粒徑為6 8mm的球狀顆粒；
(4) 、將上述球狀顆粒先在12(TC下干燥3h，然后在600。C下保溫15min，最后在1150 'C下燒結100min;自然冷卻，得到含炭陶粒。
該含炭陶粒，筒壓強度達到9.8MPa，堆積密度為400Kg/m3，吸水率為3.0，所配制的 20MPa混凝土導熱系數為0.41W/m .K，對甲醛的飽和吸附率為8.6%，遠紅外發射率為50%， 負離子釋放量為0.84X K)3個/cm3。
實施例5、 一種含炭陶粒的制備方法，以25份炭粉(活性炭粉)、5份黃金尾礦粉和 70份粉煤灰組成主原料，炭粉的粒徑《0.1mm，黃金尾礦粉的粒徑《0.05mm，粉煤灰的 粒徑《0.05mm;依次進行以下步驟
(1) 、將黃金尾礦粉用質量濃度為25y。的HCl溶液浸泡3小時，以進行改性處理；
(2) 、將炭粉、粉煤灰和改性處理后的黃金尾礦粉置于混料機干混40分鐘；然后加 入14份水，濕混60分鐘，得濕料；
(3) 、將上述濕料采用造粒機制成粒徑為13 14mm的球狀顆粒；
(4) 、將上述球狀顆粒先在12(TC下干燥3h，然后在60(TC下保溫15min，最后在1150 'C下燒結100min;自然冷卻，得到含炭陶粒。
該含炭陶粒，筒壓強度達到9.5MPa，堆積密度為410Kg/m3，吸水率為4.2，所配制的 20MPa混凝土導熱系數為0.44W/m *K，對甲醛的飽和吸附率為9.3%，遠紅外發射率為55%， 負離子釋放量為l. OX 10MVCm3。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的若干個具體實施例。顯然，本發明 不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直 接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。
權利要求
1、一種含炭陶粒的制備方法，其特征是以重量百分比為5％～40％的炭粉、5％～25％的黃金尾礦粉和35％～70％的粉煤灰組成主原料，包括以下步驟(1)、將黃金尾礦粉用質量濃度為15％～30％的HCl溶液浸泡以進行改性處理；(2)、將炭粉、粉煤灰和改性處理后的黃金尾礦粉均勻混合；然后加入占主原料重量10～14％的水，進行加濕混合，得濕料；(3)、將上述濕料采用造粒機制成粒徑為5～20mm的球狀顆粒；(4)、將上述球狀顆粒先在100～120℃下干燥2～3h，然后在550～650℃下保溫10～30min，最后在1100～1150℃下燒結90～120min；自然冷卻，得到含炭陶粒。
2、 根據權利要求l所述的含炭陶粒的制備方法，其特征是所述炭粉為竹炭粉、活性炭 粉、木炭粉、納米活化改性炭粉或速生植物炭化后制定的炭粉。
3、 根據權利要求l所述的含炭陶粒的制備方法，其特征是所述步驟l)的浸泡時間為3 6小時。
4、 根據權利要求1或2所述的含炭陶粒的制備方法，其特征是所述步驟2)為將炭粉、 粉煤灰和改性處理后的黃金尾礦粉置于混料機干混30 60分鐘；然后加入水，加濕混合60~120 分鐘。
5、 根據權利要求4所述的含炭陶粒的制備方法，其特征是所述炭粉的粒徑SO.lmm，黃 金尾礦粉的粒徑S0.05mm，粉煤灰的粒徑^0.05mm。
6、 如權利要求1 5中任意一種制備方法制得的含炭陶粒。
全文摘要
本發明公開了一種含炭陶粒的制備方法，以重量百分比為5％～40％的炭粉、5％～25％的黃金尾礦粉和35％～70％的粉煤灰組成主原料，包括以下步驟(1)將黃金尾礦粉用HCl溶液浸泡；(2)將炭粉、粉煤灰和改性處理后的黃金尾礦粉均勻混合；然后加入水進行濕混；(3)將濕料制成粒徑為5～20mm的球狀顆粒；(4)將球狀顆粒經干燥燒結等處理，得到含炭陶粒。本發明的含炭陶粒是一種集吸附、輕質、高強、保溫隔熱等功能于一身的多功能陶粒。
文檔編號B09B3/00GK101580349SQ20091010010
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月29日 優先權日2009年6月29日
發明者張玲潔, 李文彥, 輝 楊, 涂志龍, 郭興忠 申請人:浙江大學