CN111662054A - 采用煤气化废渣制造的免烧砖及其制造方法 - Google Patents

采用煤气化废渣制造的免烧砖及其制造方法 Download PDF

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Abstract

采用煤气化废渣制造的免烧砖及其制造方法，它属于环保领域。它解决了现有煤气化废渣利用率低以及利用残渣制备免烧砖存在能耗大的问题。产品：由气化炉粗渣和/或细渣、水泥、水和土体稳定剂制成。方法：一、取原料；二、气化炉粗渣和/或细渣、水泥放入第一混料仓中混合，取出后与土体稳定剂和水共同放入第二混料仓中混合，然后进行常温压制成型和自然养护。本发明中煤气化炉渣的用量最大可达95％，可大规模处理煤气化废渣。采用煤气化废渣制造免烧砖，无需烧制、陈化和蒸汽养护，自然养护即可，真正的节能环保，绿色生产，属于真正意义上的免烧砖，且工艺简单，成本低，生产周期短，适合大规模推广使用。本发明应用于煤气化废渣的资源化处理。

Description

采用煤气化废渣制造的免烧砖及其制造方法
技术领域
本发明属于环保领域，具体涉及采用煤气化废渣制造的免烧砖及其制造方法。
背景技术
煤气化废渣是煤与氧气或富氧空气发生不完全燃烧产生的，可以分为粗渣和细渣两类。将煤或煤焦作为原料输入到气化炉中，同时向气化炉中通入氧气或含氧空气，煤炭经气化炉中部高温反应区发生不完全燃烧后掉落到骤冷室中，其中一部分由于密度较大，进入气化炉下部水冷室后沉入底部随底部排渣口排出粗渣，粗渣粒径较大，表面釉化有光泽。粒度较细的部分包括未燃碳、煤焦以及部分无机颗粒悬浮于水冷室的水中形成黑水。气化后产生的合成气中也包含着部分粒度更细的颗粒，该部分气体经除尘后捕集的气化渣与黑水一同排出，经压滤后形成黑水滤饼产生细渣。
中国每年煤气化废渣排量大于5000万吨。目前，煤气化废渣的主要处理方式仍为堆存和填埋，综合利用率较低。煤气化废渣含碳量高，粒径较低，矿相主要为非晶态铝硅酸盐，其包含的重金属元素易在自然作用下浸出。大量堆存的煤气化废渣会导致非常严重的环境和生态问题。开发过程简单、适应性强、具有一定经济效益的煤气化废渣综合利用的技术路线是目前煤气化废渣利用的有效途径和迫切需求。
随着世界各国节能减排的呼声越来越高，因免烧制品具有生产成本低、工艺简单、绿色环保等特点被广泛生产及应用。烧结砖在制备过程中步骤繁琐，不仅消耗了大量土地，而且消耗大量热能、排放大量的CO2，不符合“节能减排”的政策。
名称为“煤间接液化残渣免烧砖及其生产方法(申请号201310127842.9，申请日为2013.04.12)”的发明专利，采用煤间接液化所产生的三种残渣制备免烧砖，但是残渣以及除尘灰用量较低，不能大规模处理气化炉渣；并且生产中预拌好的料还需要进行陈化和蒸汽养护，均需要消耗大量的热能，不是真正意义上的免烧砖，增加成本且耗时较长。
发明内容
本发明目的是解决现有煤气化废渣利用率低以及利用残渣制备免烧砖存在能耗大的问题，而提供采用煤气化废渣制造的免烧砖及其制造方法。
采用煤气化废渣制造的免烧砖，它的原料按重量份配比：20～95份的气化炉粗渣和/或细渣、5～10份的水泥、8～10份的水和0.01～0.2份的土体稳定剂；所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、5～20份的表面活性剂和1～5份的助剂，其中助剂为硼酸、硼酸盐、柠檬酸或柠檬酸盐。
采用煤气化废渣制造免烧砖的方法，它按以下步骤实现：
一、按重量份称取20～95份的气化炉粗渣和/或细渣、5～10份的水泥、8～10份的水和0.01～0.2份的土体稳定剂；
二、将称取的气化炉粗渣和/或细渣、水泥放入第一混料仓中混合3～15min，得到水泥煤气化废渣混料，取出后与称取的土体稳定剂和水共同放入第二混料仓中混合3～30min，得到免烧砖混合料，然后进行常温压制成型和自然养护，即完成采用煤气化废渣制造免烧砖；
其中步骤一中所述所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、5～20份的表面活性剂和1～5份的助剂；所述助剂为硼酸、硼酸盐、柠檬酸或柠檬酸盐。
本发明的优点：
1、本发明中采用煤气化废渣制造的免烧砖，其煤气化炉渣的用量最大可达95％，可大规模处理煤气化废渣，有效的实现了煤气化炉渣的资源化处理。
2、本发明中采用煤气化废渣制造免烧砖，无需烧制，也无需陈化和蒸汽养护，进行自然养护即可，真正的节能环保，绿色生产，属于真正意义上的免烧砖，并且工艺简单，成本低，生产周期短，适合大规模推广使用。
3、本发明中采用煤气化废渣制造的免烧砖，具有极好的抗压强度和耐水性。
本发明应用于煤气化废渣的资源化处理。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式采用煤气化废渣制造的免烧砖，它的原料按重量份配比：20～95份的气化炉粗渣和/或细渣、5～10份的水泥、8～10份的水和0.01～0.2份的土体稳定剂；所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、5～20份的表面活性剂和1～5份的助剂，其中助剂为硼酸、硼酸盐、柠檬酸或柠檬酸盐。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述水泥为425#硅酸盐水泥。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，所述土体稳定剂的pH值为7～12。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，所述表面活性剂为甲基丙烯磺酸钠、聚氧乙烯基烯丙酯、二辛基琥珀酸磺酸钠、硬脂酸盐、烷基醚羧酸盐、丁基萘磺酸盐中的一种或几种。其它与具体实施方式一至三之一相同。
本实施方式中所述表面活性剂为混合物时，各组分按任意重量比混合。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，所述原料按重量份配比：92份的气化炉粗渣和/或细渣、8份的水泥、9份的水和0.15份的土体稳定剂。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、10份的表面活性剂和3份的助剂。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，所述气化炉粗渣和/或细渣的烧失量若是高于20％，则需添加1～50份的热电锅炉飞灰、炉渣、污泥、土中的一种或几种。其它与具体实施方式一至六之一相同。
本实施方式中当添加物为混合物时，各组分按任意重量比混合。
具体实施方式八：本实施方式采用煤气化废渣制造免烧砖的方法，它按以下步骤实现：
一、按重量份称取20～95份的气化炉粗渣和/或细渣、5～10份的水泥、8～10份的水和0.01～0.2份的土体稳定剂；
二、将称取的气化炉粗渣和/或细渣、水泥放入第一混料仓中混合3～15min，得到水泥煤气化废渣混料，取出后与称取的土体稳定剂和水共同放入第二混料仓中混合3～30min，得到免烧砖混合料，然后进行常温压制成型和自然养护，即完成采用煤气化废渣制造免烧砖；
其中步骤一中所述所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、5～20份的表面活性剂和1～5份的助剂；所述助剂为硼酸、硼酸盐、柠檬酸或柠檬酸盐。
本实施方式中压制成型的过程：免烧砖混合料进入制砖机料仓，自动移动至模具，压制成型。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是，步骤一中所述水泥为425#硅酸盐水泥。其它步骤及参数与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八或九不同的是，步骤一中所述表面活性剂为甲基丙烯磺酸钠、聚氧乙烯基烯丙酯、二辛基琥珀酸磺酸钠、硬脂酸盐、烷基醚羧酸盐、丁基萘磺酸盐中的一种或几种。其它步骤及参数与具体实施方式八或九相同。
本实施方式中所述表面活性剂为混合物时，各组分按任意重量比混合。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式八至十之一不同的是，步骤一中按重量份称取94份的气化炉粗渣和/或细渣、6份的水泥、9份的水和0.1份的土体稳定剂。其它步骤及参数与具体实施方式八至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式八至十一之一不同的是，步骤二中所述气化炉粗渣和/或细渣的烧失量若是高于20％，则需添加1～50份的热电锅炉飞灰、炉渣、污泥、土中的一种或几种。其它与具体实施方式八至十一之一相同。
本实施方式中当添加物为混合物时，各组分按任意重量比混合。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式八至十二之一不同的是，步骤二中第一混料仓中混合8min。其它步骤及参数与具体实施方式八至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式八至十三之一不同的是，步骤二中第二混料仓中混合20min。其它步骤及参数与具体实施方式八至十三之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式八至十四之一不同的是，步骤二中压制成型：压力为10～20MPa。其它步骤及参数与具体实施方式八至十四之一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式八至十五之一不同的是，步骤二中自然养护：成品免烧砖放置室外常温养护，每天洒水两次，养护7天。其它步骤及参数与具体实施方式八至十五之一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：
采用煤气化废渣制造免烧砖的方法，它按以下步骤实现：
一、按重量份称取94份的气化炉粗渣、6份的水泥、8份的水和0.018份的土体稳定剂；
二、将称取的气化炉粗渣、水泥放入第一混料仓中混合15min，得到水泥煤气化废渣混料，取出后与称取的土体稳定剂和水共同放入第二混料仓中混合30min，得到免烧砖混合料，然后进行常温压制成型和自然养护，即完成采用煤气化废渣制造免烧砖；
其中步骤一中所述所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、9份的表面活性剂和3份的助剂；所述助剂为硼酸。
本实施例步骤一中所述水泥为425#硅酸盐水泥。
本实施例步骤一中所述土体稳定剂的pH值为8。
本实施例步骤一中所述表面活性剂为甲基丙烯磺酸钠。
本实施例步骤二中压制成型：压力为20MPa。
本实施例步骤二中自然养护：成品免烧砖放置室外常温养护，每天洒水两次，养护7天。
本实施例步骤一中所述气化炉粗渣，来自于内蒙古煤气化废渣样品。
本实施例中制造的免烧砖成品规格为240×115×90，根据GB8239-97测试5块免烧砖抗压强度平均值以及单块抗压强度最低值以及耐水性。
实施例2：
采用煤气化废渣制造免烧砖的方法，它按以下步骤实现：
一、按重量份称取60份的气化炉细渣、34份的市政污泥、6份的水泥、8份的水和0.018份的土体稳定剂；
二、将称取的气化炉粗渣、水泥放入第一混料仓中混合15min，得到水泥煤气化废渣混料，取出后与称取的土体稳定剂和水共同放入第二混料仓中混合30min，得到免烧砖混合料，然后进行常温压制成型和自然养护，即完成采用煤气化废渣制造免烧砖；
其中步骤一中所述所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、9份的表面活性剂和3份的助剂；所述助剂为硼酸。
本实施例步骤一中所述水泥为425#硅酸盐水泥。
本实施例步骤一中所述土体稳定剂的pH值为8。
本实施例步骤一中所述表面活性剂为甲基丙烯磺酸钠。
本实施例步骤二中压制成型：压力为20MPa。
本实施例步骤二中自然养护：成品免烧砖放置室外常温养护，每天洒水两次，养护7天。
本实施例步骤一中所述气化炉细渣，来自于安徽煤气化废渣样品。
本实施例步骤一中所述市政污泥，来自于安徽市政污水处理系统。
本实施例中制造的免烧砖成品规格为240×115×90，根据GB8239-97测试5块免烧砖抗压强度平均值以及单块抗压强度最低值以及耐水性。
实施例3：
采用煤气化废渣制造免烧砖的方法，它按以下步骤实现：
一、按重量份称取94份的气化炉粗渣、6份的水泥、8份的水和0.018份的土体稳定剂；
二、将称取的气化炉粗渣、水泥放入第一混料仓中混合15min，得到水泥煤气化废渣混料，取出后与称取的土体稳定剂和水共同放入第二混料仓中混合30min，得到免烧砖混合料，然后进行常温压制成型和自然养护，即完成采用煤气化废渣制造免烧砖；
其中步骤一中所述所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、9份的表面活性剂和3份的助剂；所述助剂为硼酸。
本实施例步骤一中所述水泥为425#硅酸盐水泥。
本实施例步骤一中所述土体稳定剂的pH值为8。
本实施例步骤一中所述表面活性剂为甲基丙烯磺酸钠。
本实施例步骤二中压制成型：压力为20MPa。
本实施例步骤二中自然养护：成品免烧砖放置室外常温养护，每天洒水两次，养护7天。
本实施例步骤一中所述气化炉粗渣，来自于陕西煤气化废渣样品。
本实施例中制造的免烧砖成品规格为240×115×90，根据GB8239-97测试5块免烧砖抗压强度平均值以及单块抗压强度最低值以及耐水性。
实施例4：
采用煤气化废渣制造免烧砖的方法，它按以下步骤实现：
一、按重量份称取60份的气化炉粗渣、34份的气化炉细渣、6份的水泥、8份的水和0.018份的土体稳定剂；
二、将称取的气化炉粗渣、水泥放入第一混料仓中混合15min，得到水泥煤气化废渣混料，取出后与称取的土体稳定剂和水共同放入第二混料仓中混合30min，得到免烧砖混合料，然后进行常温压制成型和自然养护，即完成采用煤气化废渣制造免烧砖；
其中步骤一中所述所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、9份的表面活性剂和3份的助剂；所述助剂为硼酸。
本实施例步骤一中所述水泥为425#硅酸盐水泥。
本实施例步骤一中所述土体稳定剂的pH值为8。
本实施例步骤一中所述表面活性剂为甲基丙烯磺酸钠。
本实施例步骤二中压制成型：压力为20MPa。
本实施例步骤二中自然养护：成品免烧砖放置室外常温养护，每天洒水两次，养护7天。
本实施例步骤一中所述气化炉粗渣和细渣，均来自于安徽煤气化废渣样品。
本实施例中制造的免烧砖成品规格为240×115×90，根据GB8239-97测试5块免烧砖抗压强度平均值以及单块抗压强度最低值以及耐水性。
实施例5：
采用煤气化废渣制造免烧砖的方法，它按以下步骤实现：
一、按重量份称取94份的气化炉粗渣、6份的水泥、8份的水和0.018份的土体稳定剂；
二、将称取的气化炉粗渣、水泥放入第一混料仓中混合15min，得到水泥煤气化废渣混料，取出后与称取的土体稳定剂和水共同放入第二混料仓中混合30min，得到免烧砖混合料，然后进行常温压制成型和自然养护，即完成采用煤气化废渣制造免烧砖；
其中步骤一中所述所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、9份的表面活性剂和3份的助剂；所述助剂为硼酸。
本实施例步骤一中所述水泥为425#硅酸盐水泥。
本实施例步骤一中所述土体稳定剂的pH值为8。
本实施例步骤一中所述表面活性剂为甲基丙烯磺酸钠。
本实施例步骤二中压制成型：压力为20MPa。
本实施例步骤二中自然养护：成品免烧砖放置室外常温养护，每天洒水两次，养护7天。
本实施例步骤一中所述气化炉粗渣，来自于安徽煤气化废渣样品。
本实施例中制造的免烧砖成品规格为240×115×90，根据GB8239-97测试5块免烧砖抗压强度平均值以及单块抗压强度最低值以及耐水性。
实施例6：
采用煤气化废渣制造免烧砖的方法，它按以下步骤实现：
一、按重量份称取20份的气化炉粗渣、20份的气化炉细渣、54份的市政污泥、6份的水泥、8份的水和0.018份的土体稳定剂；
二、将称取的气化炉粗渣、水泥放入第一混料仓中混合15min，得到水泥煤气化废渣混料，取出后与称取的土体稳定剂和水共同放入第二混料仓中混合30min，得到免烧砖混合料，然后进行常温压制成型和自然养护，即完成采用煤气化废渣制造免烧砖；
其中步骤一中所述所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、9份的表面活性剂和3份的助剂；所述助剂为硼酸。
本实施例步骤一中所述水泥为425#硅酸盐水泥。
本实施例步骤一中所述土体稳定剂的pH值为8。
本实施例步骤一中所述表面活性剂为甲基丙烯磺酸钠。
本实施例步骤二中压制成型：压力为20MPa。
本实施例步骤二中自然养护：成品免烧砖放置室外常温养护，每天洒水两次，养护7天。
本实施例步骤一中所述气化炉粗渣和细渣，均来自于湖南煤气化废渣样品。
本实施例步骤一中所述市政污泥，来自于湖南市政污水处理系统。
本实施例中制造的免烧砖成品规格为240×115×90，根据GB8239-97测试5块免烧砖抗压强度平均值以及单块抗压强度最低值以及耐水性。
对照1：将6份的水泥与94份的内蒙古粗渣在第一混料仓中混合15min，然后常温下压制成型、自然养护得到免烧砖成品。
免烧砖成品规格为240×115×90，根据GB8239-97测试5块免烧砖抗压强度平均值以及单块抗压强度最低值以及耐水性。
对照2：将6份的水泥和94份的内蒙古细渣在第一混料仓中混合15min，得到水泥煤气化废渣混料，取出后与0.018份的土体稳定剂和8份的水在第二混料仓中混合30min，免烧砖混合料，然后常温下压制成型、自然养护得到免烧砖成品；所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、9份的表面活性剂和3份的助剂；所述助剂为硼酸。
免烧砖成品规格为240×115×90，根据GB8239-97测试5块免烧砖抗压强度平均值以及单块抗压强度最低值以及耐水性。
实施例1～6与对照1～2中所制造的免烧砖进行对比，对比试验中各地煤气化废渣样品的化学组成分析结果如表1所示，煤气化废渣中含有大量的残炭，不同地区的废渣含碳量具有一定差异，但各地区细渣含碳量均高于粗渣含碳量；试验结果如表2所示，可见实施例1～6中制造的免烧砖具有极好的抗压强度和耐水性。
表1各地煤气化废渣样品化学组成(wt.％)
Figure BDA0002537407660000081
Figure BDA0002537407660000091
表2
Figure BDA0002537407660000092
Figure BDA0002537407660000101

Claims (10)

1.采用煤气化废渣制造的免烧砖，其特征在于：它的原料按重量份配比：20～95份的气化炉粗渣和/或细渣、5～10份的水泥、8～10份的水和0.01～0.2份的土体稳定剂；所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、5～20份的表面活性剂和1～5份的助剂，其中助剂为硼酸、硼酸盐、柠檬酸或柠檬酸盐。
2.根据权利要求1所述的采用煤气化废渣制造的免烧砖，其特征在于所述水泥为425#硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的采用煤气化废渣制造的免烧砖，其特征在于所述土体稳定剂的pH值为7～12。
4.根据权利要求1所述的采用煤气化废渣制造的免烧砖，其特征在于所述表面活性剂为甲基丙烯磺酸钠、聚氧乙烯基烯丙酯、二辛基琥珀酸磺酸钠、硬脂酸盐、烷基醚羧酸盐、丁基萘磺酸盐中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的采用煤气化废渣制造的免烧砖，其特征在于所述原料按重量份配比：92份的气化炉粗渣和/或细渣、8份的水泥、9份的水和0.15份的土体稳定剂。
6.根据权利要求1所述的采用煤气化废渣制造的免烧砖，其特征在于所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、10份的表面活性剂和3份的助剂。
7.根据权利要求1所述的采用煤气化废渣制造的免烧砖，其特征在于所述气化炉粗渣和/或细渣的烧失量若是高于20％，则需添加1～50份的热电锅炉飞灰、炉渣、污泥、土中的一种或几种。
8.制造如权利要求1中所述采用煤气化废渣制造的免烧砖的方法，其特征在于它按以下步骤实现：
一、按重量份称取20～95份的气化炉粗渣和/或细渣、5～10份的水泥、8～10份的水和0.01～0.2份的土体稳定剂；
二、将称取的气化炉粗渣和/或细渣、水泥放入第一混料仓中混合3～15min，得到水泥煤气化废渣混料，取出后与称取的土体稳定剂和水共同放入第二混料仓中混合3～30min，得到免烧砖混合料，然后进行常温压制成型和自然养护，即完成采用煤气化废渣制造免烧砖；
其中步骤一中所述所述土体稳定剂按重量份配比：100份的水、5～20份的表面活性剂和1～5份的助剂；所述助剂为硼酸、硼酸盐、柠檬酸或柠檬酸盐。
9.根据权利要求8所述的采用煤气化废渣制造免烧砖的方法，其特征在于步骤二中压制成型：压力为10～20MPa。
10.根据权利要求8所述的采用煤气化废渣制造免烧砖的方法，其特征在于步骤二中自然养护：成品免烧砖放置室外常温养护，每天洒水两次，养护7天。
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