导读: 3)尾矿砂和废矿页岩搭配后烧制的陶粒砂颗粒密度偏高,表面粗糙,废矿页岩的比例越大,膨胀性能越好,表面越光滑,但烧成温度仍然偏高,烧成温度范围较窄。
近年来，随着墙体材料的改革，陶粒砂以其质轻、高强、保温等性能越来越受到社会的广泛关注。
当前制作陶粒砂的主要原料为铝硅酸盐矿物或工业固体废弃物。
在国内外研究中，主要采用黏土，页岩或粉煤灰为原料制备陶粒砂，而使用钒尾矿为原料制备陶粒砂的研究鲜见报道。
石煤提钒尾矿是石煤经过焙烧、浸出等工艺，提取了金属钒后残余的废渣，其主要成分为Si和Al，经过高温焙烧，具备一定的活性，可以作为制备陶粒砂的基础材料。
目前，我国石煤提钒厂产生的废渣大多作为废物堆存，大量尾矿露天堆放或掩埋会占用土地、污染环境和浪费资源。
以钒尾矿为基质制备陶粒砂，以实现二次资源回收利用和环保的目的。
1.制粒工艺参数的影响。
制粒工艺参数影响试验是在钒尾矿、粉煤灰、黏土质量比为6∶3∶1情况下进行的。
2.制粒时间的影响。
制粒时间影响试验在混合料水分为8%的情况下进行，不同制粒时间对生陶粒砂平均抗压强度及落下强度的影响见图3。
制粒时间越长，生陶粒砂的落下强度和抗压强度越高，考虑制粒成本因素，确定后续试验的制粒时间20min。
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1.尾矿砂、废矿页岩的膨胀性能试验。
分别对尾矿砂和废矿页岩单独试烧、按不同比例搭配试烧、固定比例添加不同的外加剂试烧,以了解它们在不同条件下的膨胀性能。
在试验过程中发现: 1)尾矿砂较粗,塑性极差,几乎无法成球;废矿页岩粉煤灰的塑性比尾矿砂好,但比粘土差,所以料球的强度也不高,难以达到生产要求;料球强度随着废矿页岩比例的增大而逐步提高。
2)尾矿砂基本不膨胀,表面粗糙,有明显的细砂颗粒,软化温度较高,粗细不同的颗粒软化温度有明显差别;废矿页岩的膨胀性能较好,粉磨成球后在实验室可以烧制出颗粒密度约400kg/m3的陶粒砂,陶粒砂表面比较光滑,挂釉明显,内部气孔的大小和分布都比较均匀,但烧成温度范围比较窄。
3)尾矿砂和废矿页岩搭配后烧制的陶粒砂颗粒密度偏高,表面粗糙,废矿页岩的比例越大,膨胀性能越好,表面越光滑,但烧成温度仍然偏高,烧成温度范围较窄。
4)添加适量外加剂后,陶粒砂的烧成温度有明显降低,膨胀性能也有不同程度的好转。
2.强度性能试验在。
https://www.flowerba.com/节膨胀性能试验的基础上,分别对废矿页岩进行配方单烧、对尾矿砂和废矿页岩搭配后添加粘土作为粘结剂进行配方试烧,先验证其膨胀性能,再了解其强度性能。
添加的粘土虽然不膨胀,但较好的塑性可以增强料球的强度。
通过测试料球强度,确定每100g主原料加入10~20克的粘土即可达到要求。
1)利用配制的矿物掺合料取代水泥来配制C30混凝土,分析发现,A,B组的后期强度比基准混凝土有所提高,而C组无论早期还是后期的强度都低于基准混凝土.说明A,B两组复合掺合料的各组分活性在配制混凝土过程能够得到充分发挥,并且发生了叠加效应,从而大大提高混凝土的强度,也说明矿物掺合料等量取代水泥的合适量为35%~40%。
2)该研究说明利用新型矿物掺合料配制的混凝土的工作性能和力学性能指标优于基准混凝土,并与利用双掺(粉煤灰与矿渣)和叁掺(粉煤灰,矿渣,天然矿粉)矿物掺合料配制的混凝土的性能相当。
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这说明利用上述四种矿物相掺的新型复合矿物掺合料来配制混凝土是可行的。
3)用新型复合矿物掺合料等量取代部分水泥后,配制出目前工程中常用的C30级混凝土,不仅可以节约水泥,改善混凝土的各项性能,同时还可达到保护环境,减少污染,即达到节约资源和能源的目的,具有较好的经济效益和社会效益。
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随着我国社会经济发展和城市人口增加，城市污水处理厂的数量、规模都在日益增大，污水处理过程所产生的大量剩余污泥的处置问题也尤显突出，成为亟待解决的环保问题。
剩余污泥中含有大量有机质，病原菌、寄生虫以及重金属等有毒有害物，且常伴有恶臭，如果将这些污泥不加处理地任意排放，将会对环境造成二次污染。
污泥也被用作陶粒砂配料，但一般只占10%左右，如果直接将湿态剩余污泥大比例地用于陶粒砂配料组成，再通过塑性成型法加工陶粒砂料球，将会直接免去剩余污泥的脱水环节（该环节因成本高成为了剩余污泥资源化中的制约环节），但是陶粒砂配料中污泥比例过大后，重金属成分可否通过高温烧结的方式被固定，还需进一步考察。
以湿态污泥为主要原料、辅以建筑集料洗选后的尾泥（即集料尾泥，以下简称“尾泥”）和粉煤灰进行配料制备高性能陶粒砂的研究，并表征了污泥陶粒砂结构对重金属的固定作用，陶粒砂制备中还模拟了工业回转窑的加工过程。
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1.原料的热重分析. 3种原料的TGA曲线，污泥样品的干基中可烧出有机成分的含量达到40%，这些有机成分如果在配料中充当部分燃分，可以起到降低陶粒砂烧成能耗的作用。
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与污泥样品相比，粉煤灰的组成在900℃以下较为稳定，热失重值可忽略不计，可以作为陶粒砂结构中的骨架。
从尾泥的热失重曲线可看出，这是一个典型黏土矿物绿脱石的失重曲线，说明尾泥中主要成分为黏土质矿物，这也从集料尾泥的结合性能得到证明：加入25%的集料尾泥后，获得的陶粒砂生料球在烧成升温速度为40℃/min时不发生溃散。
2.陶粒砂样品的形貌。
https://www.flowerba.com/陶粒砂的外观形貌：陶粒砂样品的外观形貌，不掺污泥的陶粒砂样品表面无釉，粗糙度较大；掺加50%污泥的陶粒砂样品表面出现了玻璃釉质层。
这说明污泥所含的有机成分在高温氧化后，所释放的热量能使该物料体系出现足够的液相并降低其黏度，即能降低样品的烧结温度，这也表明污泥中的有机成分可替代部分燃料。
陶粒砂的微观形貌：介绍了作为轻骨料的陶粒砂，其微观形貌直接受配料组成是否有高温发胀作用影响：在一个以SiO2、Al2O3和熔融物质为3个组成顶点的相图中，当陶粒砂坯体的化学组成位于相图上SiO2为53%~79%、Al2O3为10%~25%、熔融物总和为13%~26%的范围内，烧成时生成的液相量和液相黏度能满足陶粒砂坯体中高温生成气体的发胀要求，从而可以获得有多孔微观形貌的轻质陶粒砂；如果坯体化学组成在该范围之外，则高温生成的液相量及其黏度值，将不利于高温气体的发胀作用。
高温发胀气体主要由下列反应产生。
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