CN101905961A

CN101905961A - 粉煤灰保温烧结材料及其生产工艺

Info

Publication number: CN101905961A
Application number: CN2009101076365A
Authority: CN
Inventors: 翁履谦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2010-12-08

Abstract

本发明公开了一种粉煤灰保温烧结材料及其生产工艺，属于建筑材料及生产工艺领域。本发明针对粉煤灰保温材料难以获得高的生坯强度和难以烧结的困难，提出了粉煤灰保温烧结材料由以下重量百分比的原料制成：粉煤灰30-99、固化激发剂1-40、轻集料0-40、其他固体原料0-69。并提供了上述粉煤灰保温烧结材料的如下生产工艺：将粉煤灰与固化激发剂、轻集料和其他固体原料搅拌均匀；将获得的混合料加入水搅拌均匀作为坯料；将坯料成型；成型后的生坯烘干或在室温下自然干燥；干燥后的生坯于800-1100℃烧结。本发明的粉煤灰保温烧结材料具有高的生坯强度、高的烧结强度、良好的保温性能。本发明的生产工艺适于批量生产。

Description

粉煤灰保温烧结材料及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种粉煤灰保温烧结材料及其生产工艺。

背景技术

粉煤灰是火力发电厂的煤粉经过燃烧之后，具有火山灰活性的微细粉末。是最大宗的工业固体废物之一。粉煤灰的堆积量大、占地广，污染环境。存于粉煤灰中的有害物质不易破坏衰减，其危害具有长期性和潜在性。粉煤灰化学成分与含量因煤的产地、燃烧方式和燃烧程度等不同而异，大致可分为低钙和高钙粉煤灰两大类，但有些粉煤灰含有高硫、高碳、高铁等组元。粉煤灰颗粒的粒径大小、形态各不相同，按形状可分为珠状颗粒和渣状颗粒。根据排灰工艺的不同，粉煤灰又分为干灰和湿排灰。粉煤灰物理化学性质的差异，使得利用粉煤灰的难度加大。另一方面，粉煤灰具有火山灰性质，可以用于建筑材料中。烧结粉煤灰材料具有重量轻、强度高、耐久性优异、热导率低等优点，是良好的建筑材料。

以粉煤灰为原料生产烧结材料和制品的困难之一是粉煤灰为瘠性料，难以成型。在现有的利用粉煤灰作为烧结建筑材料的技术中，多数外加粘土类原料或有机粘结剂，使之与粉煤灰粘结，以利成型。如发明专利申请CN1398813和CN1398814中掺入膨润土、发明专利申请CN1145339中加入黄沙土、发明专利申请CN1167671和CN1087331加入粘土、发明专利申请CN1246460加入煤矸石、发明专利申请CN101148071中加入城市污泥、发明专利申请CN101328033中加入页岩、发明专利申请CN1400189、CN1765809和CN1837128中加入有机粘合剂或有机活性剂等。虽然发明专利申请CN1760155提出不加粘土类原料的方法，但需要将部分粉煤灰磨细至200目，并需要大的成型压力。发明专利申请CN1075310提出以“粘性”和无粘性两种粉煤灰混合进行成型，但粉煤灰的“粘性”无公认的定义，难以界定。上述所引的诸专利申请均无生坯强度数据，难以判断生坯是否有足够强度能在后续搬运或码垛中不被损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉煤灰保温烧结材料及生产工艺。粉煤灰保温烧结材料由以下重量百分比的原料制成：粉煤灰30-99、固化激发剂1-40、轻集料0-40、其他固体原料0-69。

上述固化激发剂包括钠的氧化物、钠的氢氧化物、含钠的盐、钾的氧化物、钾的氢氧化物、含钾的盐中的一种或几种固体或水溶液；上述轻集料包括玻化微珠、膨胀化珍珠岩、膨胀蛭石、浮石、陶粒、聚苯颗粒、谷壳、木屑、煤粉中的一种或几种。上述其他固体原料包括：冶金渣、矿渣、煤矸石、赤泥、淤泥、污泥、粘土、页岩、建筑垃圾、电石渣、氧化钙、氢氧化钙中的一种或几种。

本发明提供的上述粉煤灰保温烧结材料的生产工艺包括如下步骤：(1)将粉煤灰与固化激发剂、轻集料和其他固体原料搅拌均匀，或者将粉煤灰与固化激发剂、轻集料和其他固体原料搅拌均匀成混合料；(2)将步骤(1)获得的混合料加入水搅拌均匀得到坯料或将步骤(1)获得的混合料直接作为坯料。最终水的重量占所述混合料中固体原料重量的5-40％；(3)将步骤(2)获得的坯料成型；(4)成型后的生坯烘干或在室温下自然干燥；(5)干燥后的生坯于800-1100℃烧结。

本发明中固化激发剂的加入使粉煤灰中活性成分形成胶凝相，胶凝相固化后使得生坯有良好的生坯强度。比较粉煤灰、轻集料或其他固体原料铝元素的固体核磁共振(²⁷AlMAS-NMR)原始图谱(由于原料来源的多样性，铝元素的固体核磁共振图谱中峰的最大值位置可能有小的变化，约±2ppm)，干燥后生坯中铝元素的固体核磁共振图谱发生了位移(附图)。粉煤灰中残留的碳组分能在烧结后留有气孔，这些气孔将阻断热桥的形成，从而使烧结后材料具有好的保温隔热性能，同时使材料比重降低。为了进一步提高材料的保温性能，可以加入轻集料。轻集料能使材料气孔率增加，从而增强材料的保温隔热性能，并使材料比重下降。本发明中加入其他固体原料的目的包括以下一种或多种：有效利用固体废渣、增加材料强度、增加材料致密度、增加固化激发剂、减低烧结能耗等。本发明粉煤灰保温烧结材料适于制造承重与非承重砖/砌块、瓷砖、瓦等。

附图说明

附图为铝元素的固体核磁共振(²⁷AlMAS-NMR)图谱。图中(a)为干燥后生坯中铝元素的固体核磁共振图谱；图中(b)为粉煤灰中铝元素的固体核磁共振图谱。

具体实施方式

本发明提供一种粉煤灰保温烧结材料及生产工艺。粉煤灰保温烧结材料由重量百分比30-99粉煤灰、1-40固化激发剂、0-40轻集料、0-69其他固体原料组成。其中固化激发剂包括钠的氧化物、钠的氢氧化物、含钠的盐、钾的氧化物、钾的氢氧化物、含钾的盐中的一种或几种固体或水溶液；轻集料包括玻化微珠、膨胀化珍珠岩、膨胀蛭石、浮石、陶粒、聚苯颗粒、谷壳、木屑、煤粉中的一种或几种；其他固体原料包括：冶金渣、矿渣、煤矸石、赤泥、淤泥、污泥、粘土、页岩、建筑垃圾、电石渣、氧化钙、氢氧化钙中的一种或几种。按照本发明的原料和生产工艺，发明人作了如下实施。

实施方式一：取重量比为90％的粉煤灰、2％的固体氢氧化钠和8％的硅酸钠水玻璃(模数为2.3)，按如下工艺进行生产：

1、固体氢氧化钠溶入水中，按比例加入硅酸钠溶液。水、硅酸钠溶液及氢氧化钠的总重量为粉煤灰量的15％；

2、步骤1中配制的水溶液与粉煤灰搅拌均匀成坯料；

3、将步骤2获得的坯料压制成坯块；

4、将生坯于120℃烘干；

5、烘干后的坯块入窑烧结。烧结温度为1000℃。

6、产品出窑

烘干后生坯抗压强度为16.1MPa。

出窑后的产品性能：抗压强度31.6MPa；热导率0.46W/m.K。

从产品的性能可以看出本发明保温烧结材料的生坯强度高、烧结后抗压强度高、热导率低，其保温隔热性能好。

其它实施方式见下表。它们的生产工艺步骤是相同的(如果这些实施方式的组分中有固体固化激发剂，将其先配成溶液；废渣为粗颗粒时，要先粉碎)，但组分和工艺参数不同。

Claims

1.一种粉煤灰保温烧结材料由以下重量百分比原料烧结制成：粉煤灰30-99、固化激发剂1-40、轻集料0-40、其他固体原料0-69。

2.根据权利要求1所述的粉煤灰保温烧结材料，其特征在于所述固化激发剂包括钠的氧化物、钠的氢氧化物、含钠的盐、钾的氧化物、钾的氢氧化物和含钾的盐中的一种或几种固体或水溶液。

3.根据权利要求1所述的粉煤灰保温烧结材料，其特征在于所述轻集料包括玻化微珠、膨胀化珍珠岩、膨胀蛭石、浮石、陶粒、聚苯颗粒、谷壳、木屑和煤粉中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的粉煤灰保温烧结材料，其特征在于所述其他固体原料包括：冶金渣、矿渣、煤矸石、赤泥、淤泥、污泥、粘土、页岩、建筑垃圾、电石渣、氧化钙、氢氧化钙中的一种或几种。

5.一种用于制造权利要求1所述粉煤灰保温烧结材料的生产工艺包括如下步骤：

(1)将粉煤灰与固化激发剂、轻集料和其他固体原料搅拌均匀，或者将粉煤灰与固化激发剂、轻集料和其他固体原料搅拌均匀成混合料；

(2)将步骤(1)获得的混合料加入水搅拌均匀得到坯料或将步骤(1)获得的混合料直接作为坯料。最终水的重量占所述混合料中固体原料重量的5-40％；

(3)将步骤(2)获得的坯料成型；

(4)成型后的生坯烘干或在室温下自然干燥；

(5)干燥后的生坯被烧结，烧结温度为800-1100℃。

6.根据权利要求1所述的粉煤灰保温烧结材料，通过权利要求2所述固化激发剂和权利要求5中步骤(1)-(4)的生产工艺的作用，权利要求1中粉煤灰或/和权利要求3中轻集料或/和权利要求4中其他固体原料的铝元素的固体核磁共振(²⁷AlMAS-NMR)图谱中，位于53ppm左右有峰存在，该峰的最大值出现在53±2ppm范围，而在干燥后生坯中铝元素的固体核磁共振(²⁷AlMAS-NMR)的图谱中该峰最大值位置至少部分地位移至59±2ppm位置。