一種晶硅切割三級(jí)砂資源化利用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種晶硅切割三級(jí)砂資源化利用方法，包括以下步驟：印染污泥、粘土預(yù)處理；按以下重量百分比分別稱取晶硅切割三級(jí)砂、粉煤灰和預(yù)處理后的印染污泥、粘土：晶硅切割三級(jí)砂5～40％、粉煤灰20～80％、印染污泥0～70％、粘土0～60％，添加助劑0～15％；將稱取的原料添加水研磨，混合均勻，制成料球；干燥；預(yù)燒，焙燒，冷卻。本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明制備的輕質(zhì)陶粒，原料來(lái)源廣泛、易得，成本較低，合理利用了多種固體廢棄物；(2)本發(fā)明提供的陶粒制備工藝，燒成溫度低，能源消耗和產(chǎn)品成本明顯降低；(3)本發(fā)明制備的陶粒產(chǎn)品密度低，力學(xué)性能好，孔徑可控，表面光滑。
【專利說(shuō)明】
一種晶硅切割三級(jí)砂資源化利用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種晶硅切割三級(jí)砂資源化利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)在全球得到迅速發(fā)展，在晶硅開(kāi)方和切片時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的切割 廢砂漿。一般，一臺(tái)切割機(jī)每年產(chǎn)生的切割廢漿料高達(dá)上百噸，給企業(yè)和環(huán)境帶來(lái)了巨大壓 力，也造成了資源的極大浪費(fèi)。目前，對(duì)切割廢砂漿回收的主要途徑是采取固液分離得到固 態(tài)SiC/Si/Si〇2混合物和液態(tài)聚乙二醇。固態(tài)混合物SiC/Si/Si〇2由于物理、化學(xué)性質(zhì)較為接 近，不易分離，現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)Si粉分離的方法成本高，較多的是通過(guò)酸洗堿洗去除硅切割廢料 中的純硅而回收Sic微粉重新作為線切割的原料利用，這種經(jīng)過(guò)聚乙二醇(PEG)的回收、碳 化硅微粉的回收后的廢砂漿稱為三級(jí)砂，仍含有大量的碳化硅微粉和硅微粉，其總量約占 硅切割廢砂漿總量的55%，目前一般作為一種混凝土外加劑以400~500元/噸的價(jià)格賣給 混凝土攪拌站，利用的附加值相對(duì)比較低。
[0003] 多孔陶粒具有密度小、質(zhì)輕、綜合強(qiáng)度高、保溫隔熱、耐火抗震性能好、耐風(fēng)化等其 它材料無(wú)法比擬的優(yōu)異性能，在全世界得到快速發(fā)展。但一直以來(lái)，我國(guó)生產(chǎn)陶粒的原料以 粘土和頁(yè)巖為主，占到了80%左右，粘土陶粒原料大部分取自于耕地，頁(yè)巖陶粒原料須開(kāi)山 取石破壞生態(tài)環(huán)境，不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，開(kāi)發(fā)利用固體廢棄物燒制陶粒成為目前主要 的研究方向。
[0004] 近年來(lái)，利用各種固體廢棄物作為原料替代粘土燒制陶粒的研究較多，但是利用 晶硅切割三級(jí)砂制備輕質(zhì)陶粒的研究還未見(jiàn)報(bào)道，印染污泥有害物質(zhì)含量高，對(duì)環(huán)境的污 染很強(qiáng)，有專利文獻(xiàn)公開(kāi)利用印染污泥替代粘土燒制陶粒的研究，但目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)利用 晶硅切割三級(jí)砂和印染污泥、粉煤灰配伍低溫下制作輕質(zhì)陶粒的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種晶硅切割三級(jí)砂資 源化利用方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是:一種晶硅切割三級(jí)砂資源化利 用方法，包括以下步驟：
[0007] (1)預(yù)處理：印染污泥、粘土分別經(jīng)80~120 °C鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行烘干，將烘干的印染 污泥、粘土分別過(guò)40目~100目篩，備用；
[0008] (2)原料稱取:按以下重量百分比分別稱取晶硅切割三級(jí)砂、粉煤灰和預(yù)處理后的 印染污泥、粘土：晶硅切割三級(jí)砂5~40%、粉煤灰20~80%、印染污泥0~70%、粘土0~ 60%，添加助劑0~15 %;
[0009] (3)將步驟(2)稱取的原料添加水研磨，混合均勻，制成料球；
[0010] (4)料球放入干燥箱，60~150 Γ干燥0 · 5~10小時(shí)；
[0011] (5)烘干后的料球，先300~600°C預(yù)燒10~60分鐘，然后850~1250°C焙燒10~60 分鐘，冷卻，得到輕質(zhì)陶粒。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟（1)中預(yù)處理為印染污泥、粘土分別經(jīng)100~120Γ鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行 烘干，將烘干的印染污泥、粘土分別過(guò)80目篩。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟(2)中原料稱取中重量百分比分別為:硅切割廢砂漿5~30 %、粉煤 灰30~60%、印染污泥30~60%、粘土 5~30%，助劑0~15%，助劑為碳酸鈣、炭黑、碳酸鈉 或鐵粉中的一種或幾種。
[0014]進(jìn)一步地，步驟（3)中水的加入量為原料總質(zhì)量的10~2 5 %，料球粒徑為10~ 15mm〇
[0015] 進(jìn)一步地，步驟⑷中干燥溫度為1 〇〇~120 °c，干燥時(shí)間為1~2小時(shí)。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟(5)中預(yù)燒溫度為350~500°C，預(yù)燒時(shí)間為10~30分鐘，焙燒溫度 為1050~1200 °C，焙燒時(shí)間為10~40分鐘。
[0017] 一般燒制陶粒的原料按其化學(xué)成分可以分為三部分：骨架成分（主要是Si02和 八1203)、發(fā)氣成分（主要是(：、3丨(^6203等）和助熔成分（主要是似 20丄&0、1%0和1(20)。晶硅切 割三級(jí)砂主要成分為Si0 2和SiC，還含有一定量的Fe，其中SiC和Fe高溫?zé)茥l件下會(huì)發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)并釋放出氣體，因此，利用晶硅切割三級(jí)砂燒制陶?？梢圆患影l(fā)泡劑，晶硅切割三 級(jí)砂本身即可作為陶粒的發(fā)氣成分；印染污泥除了含有類似粘土的主要成分外，還含有豐 富的碳有機(jī)物、纖維，有機(jī)質(zhì)的存在不僅起到形成孔隙的作用，還具有一定的熱值，在燒成 過(guò)程中可提供相當(dāng)?shù)臒崃?，減少燃料的消耗;粉煤灰中含有大量的硅鋁氧化物。因此，將晶 硅切割三級(jí)砂和印染污泥、粉煤灰進(jìn)行適當(dāng)配比可以燒制出輕質(zhì)陶粒，并綜合利用了多種 固體廢棄物，有利于節(jié)能減排，符合可持續(xù)發(fā)展原則，能夠達(dá)到環(huán)境與資源的雙重效益。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：（1)本發(fā)明制備的輕質(zhì)陶粒，原料來(lái)源廣泛、易得，成本較 低，合理利用了多種固體廢棄物；（2)本發(fā)明提供的陶粒制備工藝，燒成溫度低（1050~1200 °C)，能源消耗和產(chǎn)品成本明顯降低；（3)本發(fā)明制備的陶粒產(chǎn)品密度低，力學(xué)性能好，孔徑 可控，表面光滑。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020] 圖1是實(shí)施例4制備的陶粒樣品照片；
[0021] 圖2是實(shí)施例6制備的陶粒樣品照片；
[0022]圖3是實(shí)施例6制備的陶粒樣品的X射線粉末衍射圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0023]現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，以下實(shí)施例旨在說(shuō)明本發(fā)明而不是 對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。
[0024] 實(shí)施例1
[0025]按重量百分比組成：晶硅切割三級(jí)砂10%、粉煤灰90%配料混合，添加適量水?dāng)嚢?均勻，制成料球，成球粒徑約為1 〇~15_，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時(shí)， 將干燥好的生料球放入電爐中在350 °C下預(yù)熱15分鐘，繼續(xù)升溫到1200 °C焙燒10分鐘，自然 冷卻，即得輕質(zhì)陶粒。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 將粘土經(jīng)過(guò)105°C烘干并過(guò)80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級(jí)砂5%、粉 煤灰75%、粘土20 %配料混合，添加適量水?dāng)嚢杈鶆颍瞥闪锨?，成球粒徑約為10~15mm，將 生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時(shí)，將干燥好的生料球放入電爐中在350 °C下預(yù) 熱15分鐘，繼續(xù)升溫到1200°C焙燒10分鐘，自然冷卻，即得到輕質(zhì)陶粒。
[0028] 實(shí)施例3
[0029]將粘土經(jīng)過(guò)105°C烘干并過(guò)80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級(jí)砂15%、 粉煤灰25 %、粘土50%，碳酸鈉 10%配料混合，添加適量水?dāng)嚢杈鶆?，制成料球，成球粒徑約 為10~15_，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時(shí)，將干燥好的生料球放入電爐 中在350°C下預(yù)熱10分鐘，繼續(xù)升溫到1150°C焙燒10分鐘，自然冷卻，即得到輕質(zhì)陶粒。
[0030] 實(shí)施例4
[0031]將粘土經(jīng)過(guò)105°C烘干并過(guò)80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級(jí)砂5%、粉 煤灰65 %、粘土20 %、碳酸鈣10 %配料混合，添加適量水?dāng)嚢杈鶆?，制成料球，成球粒徑約為 10~15_，將生料球放入干燥箱中于10 5 °C下干燥2~3小時(shí)，將干燥好的生料球放入電爐中 在350°C下預(yù)熱15分鐘，繼續(xù)升溫到1180°C焙燒10分鐘，自然冷卻，即得到輕質(zhì)陶粒。
[0032] 實(shí)施例5
[0033] 將印染污泥經(jīng)過(guò)105°C烘干并過(guò)80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級(jí)砂 9 %、粉煤灰25 %、印染污泥50 %，粘土16 %配料混合，添加適量水?dāng)嚢杈鶆颍瞥闪锨?，成?粒徑約為10~15_，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時(shí)，將干燥好的生料球放 入電爐中在350°C下預(yù)熱15分鐘，繼續(xù)升溫到1150°C焙燒10分鐘，自然冷卻，即得到輕質(zhì)陶 粒。
[0034] 實(shí)施例6
[0035] 將印染污泥、粘土經(jīng)過(guò)105°C烘干并過(guò)80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三 級(jí)砂22 %、粉煤灰35 %、印染污泥29 %，粘土7 %，碳酸鈣7 %配料混合，添加適量水?dāng)嚢杈?勻，制成料球，成球粒徑約為1 〇~15mm，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時(shí)，將 干燥好的生料球放入電爐中在350°C下預(yù)熱15分鐘，繼續(xù)升溫到1120°C焙燒10分鐘，自然冷 卻，即得到輕質(zhì)陶粒。
[0036] 實(shí)施例7
[0037] 將印染污泥經(jīng)過(guò)105°C烘干并過(guò)80目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級(jí)砂 13 %、粉煤灰31 %、印染污泥40 %，粘土 12%，碳酸鈉 4%配料混合，添加適量水?dāng)嚢杈鶆颍?成料球，成球粒徑約為10~15mm，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3小時(shí)，將干燥 好的生料球放入電爐中在350°C下預(yù)熱15分鐘，繼續(xù)升溫到1100°C焙燒10分鐘，自然冷卻， 即得到輕質(zhì)陶粒。
[0038] 實(shí)施例8
[0039] 將印染污泥經(jīng)過(guò)105°C烘干并過(guò)100目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級(jí)砂 15 %、粉煤灰22 %、印染污泥44%，粘土15%，炭黑4%配料混合，添加適量水?dāng)嚢杈鶆?，制?料球，成球粒徑約為10~15mm，將生料球放入干燥箱中于105 °C下干燥2~3h，將干燥好的生 料球放入電爐中在350 °C下預(yù)熱15分鐘，繼續(xù)升溫到1180 °C焙燒30分鐘，自然冷卻，即得到 輕質(zhì)陶粒。
[0040] 實(shí)施例9
[0041] 將印染污泥經(jīng)過(guò)105°C烘干并過(guò)100目篩后，按重量百分比組成：晶硅切割三級(jí)砂 1 〇 %、粉煤灰41 %、印染污泥35 %，粘土 12 %，碳酸鈉1 %、鐵粉1 %配料混合，添加適量水?dāng)?拌均勾，制成料球，成球粒徑約為10~15mm，將生料球放入干燥箱中于105°C下干燥2~3小 時(shí)，將干燥好的生料球放入電爐中在350 °C下預(yù)熱15分鐘，繼續(xù)升溫到1100 °C焙燒20分鐘， 自然冷卻，即得到輕質(zhì)陶粒。
[0042] 各實(shí)施例制備的輕質(zhì)陶粒的性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表：
[0043]
[0044] 以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完 全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù) 性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種晶硅切割三級(jí)砂資源化利用方法，其特征是:包括以下步驟： (1) 預(yù)處理：印染污泥、粘土分別經(jīng)80~120°C鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行烘干，將烘干的印染污 泥、粘土分別過(guò)40目~100目篩，備用； (2) 原料稱取:按以下重量百分比分別稱取晶硅切割三級(jí)砂、粉煤灰和預(yù)處理后的印染 污泥、粘土：晶硅切割三級(jí)砂5~40%、粉煤灰20~80%、印染污泥0~70%、粘土0~60%，添 加助劑0~15 %; (3) 將步驟(2)稱取的原料添加水研磨，混合均勻，制成料球； (4) 料球放入干燥箱，60~150 °C干燥0 · 5~10小時(shí)； (5) 烘干后的料球，先300~600°C預(yù)燒10~60分鐘，然后850~1250 °C焙燒10~60分鐘， 冷卻，得到輕質(zhì)陶粒。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶硅切割三級(jí)砂資源化利用方法，其特征是:所述的步驟 (1) 中預(yù)處理為印染污泥、粘土分別經(jīng)100~120°C鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行烘干，將烘干的印染污 泥、粘土分別過(guò)80目篩。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶硅切割三級(jí)砂資源化利用方法，其特征是:所述的步驟 (2) 中原料稱取中重量百分比分別為:硅切割廢砂漿5~30 %、粉煤灰30~60%、印染污泥30 ~60%、粘土 5~30%，助劑0~15%，助劑為碳酸鈣、炭黑、碳酸鈉或鐵粉中的一種或幾種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶硅切割三級(jí)砂資源化利用方法，其特征是:所述的步驟 (3) 中水的加入量為原料總質(zhì)量的10~2 5 %，料球粒徑為10~15_。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶硅切割三級(jí)砂資源化利用方法，其特征是:所述的步驟 (4) 中干燥溫度為100~120°C，干燥時(shí)間為1~2小時(shí)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶硅切割三級(jí)砂資源化利用方法，其特征是:所述的步驟 (5) 中預(yù)燒溫度為350~500°C，預(yù)燒時(shí)間為10~30分鐘，焙燒溫度為1050~1200°C，焙燒時(shí) 間為10~40分鐘。
【文檔編號(hào)】C04B33/132GK105884328SQ201610214989
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】孫媛媛, 唐惠東, 肖雪軍, 劉文斌, 鞠宇飛, 顧艷陽(yáng), 馮琴春
【申請(qǐng)人】常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院