CN110937917A - 一种以飞灰为原料的墙体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于固体废弃物和垃圾飞灰无害化处理技术领域，具体公开了一种以飞灰为原料的墙体材料制备方法，以花岗岩磨料、红泥、碳化硅、水、煅烧滑石、长石和飞灰为原料，通过烧结切割制得墙体材料。所烧结制得的墙体材料容重轻、保温性能好、导热系数低、强度高、抗震性能好、防火性能达到国家A类一级防火标准，隔音性能强、节约砌筑人工，减少了湿作业，加快了现场施工进度，提高了施工效率，有利于机械化施工。

Description

一种以飞灰为原料的墙体材料及其制备方法
技术领域
本发明属于固体废弃物和垃圾飞灰无害化处理技术领域，具体涉及一种以飞灰为原料的墙体材料制备方法。
背景技术
焚烧飞灰是市政生活垃圾焚烧处置过程中烟气净化系统的捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰。焚烧飞灰是市政生活垃圾焚烧过程中产生的，在垃圾的焚烧的过程中，垃圾中有机物主要以气态物质的形式排放；而无机物质则主要形成固体颗粒物，其中颗粒较大固体沉积在焚烧炉底部及炉排上，被称为底灰，而那些细小的颗粒物则漂浮在烟气中，随烟气一同进入烟气净化系统，这些颗粒物构成了焚烧飞灰50%的比例，剩余的焚烧飞灰则源自于烟气净化过程中投加的石灰石或活性炭，它们共同在除尘器（静电除尘器、布袋除尘器等）中被捕集，同时也有一部分细小的颗粒物在烟道及烟囱的底部沉降下来，这些被捕获和沉降下来的细小颗粒物则被称作焚烧飞灰。
在市政生活垃圾焚烧过程中，产生的总灰渣体积可达到垃圾体积总量的4-5%，灰渣总质量可达到垃圾总质量的15-20%，其中飞灰的数量可达到灰渣总质量的10-20%。
特点
焚烧飞灰含水率很低，呈浅灰色粉末状，飞灰颗粒大小不均、结构复杂、性质多变，多以无定型态和多晶聚合体结构形式存在，通常飞灰颗粒粒径小于100μm，且其表面粗糙，具有较大的比表面和较高的孔隙率。焚烧飞灰的化学成分包括Cl、Ca、K、Na、Si、Al、O等元素，主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3。此外，焚烧飞灰常含有高浓度的重金属，如Hg、Pb、Cd、Cu、Cr及Zn等，这些重金属主要以气溶胶小颗粒和富集于飞灰颗粒表面的形式存在；同时在焚烧飞灰中还含有少量的二噁英和呋喃，因此焚烧飞灰其具有很强的潜在危害性。
危害
焚烧飞灰同时具有重金属危害特性和持久性有机污染物危害特性。在焚烧飞灰中含有较高浓度的容易被水浸出的Pb、Cd、Cu、Cr及Zn等重金属，以及具有很强危害性的二噁英和呋喃，这些污染物质可以通过污染水体、土壤，进而危害到动植物以及人体的健康。
现在国家对于焚烧飞灰的处理主要还是稳定固化后填埋，这样还是会对环境造成影响。
发明内容
发明目的：为了解决飞灰的处理，本发明提供一种利用飞灰作为墙体材料及其制备方法，制得的墙体材料具有抗压强度高、保温隔热性能好和防火性好的优点。
技术方案：本发明提供一种以飞灰为原料的墙体材料，以花岗岩磨料、红泥、碳化硅、水、煅烧滑石、长石和飞灰为原料，通过烧结切割制得墙体材料。
其中，所述原料重量份数为花岗岩磨料10-30份、红泥10-30份、碳化硅1-2份、水30-50份、煅烧滑石2-6份、长石1-25份、飞灰5-50份。
所述的一种以飞灰为原料的墙体材料制备方法，包括以下步骤：
(1)球磨：将配方量的飞灰,花岗岩磨料，长石、煅烧滑石、红泥、碳化硅混合后加入配方量的水，进行湿法球磨；
(2)干燥：将球磨好的上述组分过筛后，进入喷雾干燥塔干燥；
(3)装窖：将步骤(2)中干燥后的粉料倒进窖车并刮平；
(4)烧成：在连续式隧道窑中烧制16h~19h；
(5)切割加工：将烧制所得的制品经切割加工成所需要的尺寸。
其中，步骤(2)中过筛的网筛目数为200～250目。
其中，步骤(2)中干燥塔干燥的温度为460℃～580℃。
其中，步骤(4)中所述烧制温度为1150～1200℃。
其中，步骤(5)中所述的尺寸优选地可以为300mm×300mm×30mm、600mm×600mm×50mm、600mm×1200mm×100mm和1800mm×1200mm×120mm中的任意一种或几种，从而得到各种尺寸的轻质发泡保温板。
与现有技术相比，使用本发明配方制备的墙体建筑材料用于制造保温板能对焚烧飞灰进一步的合理利用，降低填埋对环境的再次污染。还能替代现有加气块在建筑上的使用，具有如下优点：(1)容重轻，可以降低建筑物自重和造价，有利于提高建筑物的抗震性；(2)保温性能好，导热系数低；(3)强度高；(4)抗震性能好；(5)因为材料是经过1200℃窑炉烧成，防火性能达到国家A类一级 防火标准；(6)由本发明制备的保温砖内部结构象面包一样，均匀地分布着大量的封闭气孔，因此具有一般建筑材料所不具有的隔音性能；(7)就目前的情况来看，预制轻质发泡保温板可节省成品堆放场地；节约砌筑人工；减少了湿作业；加快了现场施工进度，提高了施工效率，有利于机械化施工。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1：
将下述重量份数的组分混合均匀：焚烧飞灰35份、花岗岩磨料5份，长石5份、煅烧滑石5份、红泥20份、、碳化硅1份和水40份，进行湿法球磨；
干燥：将球磨好的上述组分过200目筛后，进入喷雾干燥塔干燥；
装窖：将步骤(2)中干燥后的粉料倒进窖车并刮平；
烧成：在连续式隧道窑中于1175℃烧制17h；
切割加工：将烧制所得的制品经切割加工成下述尺寸的陶瓷发泡保温墙体板：300mm×300mm×30mm、 600mm×600mm×50mm、600mm×1200mm×100mm和1800mm×1200mm×120mm
实施例2
1将下述重量份数的组分混合均匀：焚烧飞灰28份、花岗岩磨料22份，长石16份、煅烧滑石6份、红泥28份、、碳化硅0.8份和水43份，进行湿法球磨；
2干燥：将球磨好的上述组分过200目筛后，进入喷雾干燥塔干燥；
3装窖：将步骤(2)中干燥后的粉料倒进窖车并刮平；
4烧成：在连续式隧道窑中于1160℃烧制18h；
5切割加工：将烧制所得的制品经切割加工成下述尺寸的陶瓷发泡保温墙体板：300mm×300mm×30mm、 600mm×600mm×50mm、600mm×1200mm×100mm和1800mm×1200mm×120mm
实施例3
1将下述重量份数的组分混合均匀：焚烧飞灰20份、花岗岩磨料30份，长石15份、煅烧滑石5份、红泥30份、、碳化硅0.6份和水35份，进行湿法球磨；
2干燥：将球磨好的上述组分过200目筛后，进入喷雾干燥塔干燥；
3装窖：将步骤(2)中干燥后的粉料倒进窖车并刮平；
4烧成：在连续式隧道窑中于1168℃烧制19h；
5切割加工：将烧制所得的制品经切割加工成下述尺寸的陶瓷发泡保温墙体板：300mm×300mm×30mm、 600mm×600mm×50mm、600mm×1200mm×100mm和1800mm×1200mm×120mm
实施例4
1将下述重量份数的组分混合均匀：焚烧飞灰40份、花岗岩磨料20份，长石10份、煅烧滑石6份、红泥24份、、碳化硅1.2份和水45份，进行湿法球磨；
2干燥：将球磨好的上述组分过200目筛后，进入喷雾干燥塔干燥；
3装窖：将步骤(2)中干燥后的粉料倒进窖车并刮平；
4烧成：在连续式隧道窑中于1180℃烧制16h；
5切割加工：将烧制所得的制品经切割加工成下述尺寸的陶瓷发泡保温墙体板：300mm×300mm×30mm、 600mm×600mm×50mm、600mm×1200mm×100mm和1800mm×1200mm×120mm
墙体建筑材料性能测试。
对实施例1-4制备的墙体建筑材料的容重、导热系数、抗压性能等进行测试，结果见表1。
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
容重（公斤/立方米） 230 280 300 350
导热系数（瓦米·度） 0.068 0.075 0.105 0.12
抗压性能 2.0MPa 2.6 MPa 3.5 MPa 4.5MPa
表1
由上述结果可知，本发明用焚烧飞灰作为原料的墙体建筑材料容重轻。一般加气混凝土容重为500-850 公斤/立方米，而本发明的轻质发泡保温砖(板)容重在350公斤/立方米以下，它的重 量只有相当粘土砖的1/4，普通混凝土的1/4，加气砖的1/2，是高层建筑、超高层建筑 和大空间结构建筑的理想的轻质材料，用它可以减轻建筑物的自重均在1100公斤/立方 米以上，与传统建筑材料相比，建筑物的自重可降低40％以上，从而降低了建筑物的造 价。建筑物自重轻，可以大大提高建筑的抗震性能，因为地震是建筑物的质量和地震产生的加速度的乘积，显然自重轻的建筑物质量小，地震力就小。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种以飞灰为原料的墙体材料，其特征在于：以花岗岩磨料、红泥、碳化硅、水、煅烧滑石、长石和飞灰为原料，通过烧结切割制得墙体材料。
2.根据权利要求1所述的以飞灰为原料的墙体材料，其特征在于：所述原料重量份数为花岗岩磨料10-30份、红泥10-30份、碳化硅1-2份、水30-50份、煅烧滑石2-6份、长石1-25份、飞灰5-50份。
3.根据权利要求1所述的一种以飞灰为原料的墙体材料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)球磨：将配方量的飞灰,花岗岩磨料，长石、煅烧滑石、红泥、碳化硅混合后加入配方量的水，进行湿法球磨；
(2)干燥：将球磨好的上述组分过筛后，进入喷雾干燥塔干燥；
(3)装窖：将步骤(2)中干燥后的粉料倒进窖车并刮平；
(4)烧成：在连续式隧道窑中烧制16h~19h；
(5)切割加工：将烧制所得的制品经切割加工成所需要的尺寸。
4.根据权利要求3所述的一种以飞灰为原料的墙体材料制备方法，其特征在于：步骤(2)中过筛的网筛目数为200～250目。
5.根据权利要求3所述的一种以飞灰为原料的墙体材料制备方法，其特征在于：步骤(2)中干燥塔干燥的温度为460℃～580℃。
6.根据权利要求3所述的一种以飞灰为原料的墙体材料制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述烧制温度为1150～1200℃。
7.根据权利要求3所述的一种以飞灰为原料的墙体材料制备方法，其特征在于：步骤(5)中所述的尺寸优选地可以为300mm×300mm×30mm、 600mm×600mm×50mm、600mm×1200mm×100mm和1800mm×1200mm×120mm中的 任意一种或几种，从而得到各种尺寸的轻质发泡保温板。
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