CN113213886A - 一种粉煤灰蒸压环保砖及其制备方法 - Google Patents

一种粉煤灰蒸压环保砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粉煤灰蒸压环保砖及其制备方法，将粉煤灰、电石泥、石屑按配比和顺序进行配料后经复合破碎机破碎复合，形成一定粒径大小的混合料，再经过双轴搅拌机混合搅拌均匀，注入适量水，随后进行静置完成配料，将配好的混合料送至压砖机，压制成型后放入蒸压釜中在高温高压蒸汽中养护制得粉煤灰蒸压环保砖，所需原料仅为粉煤灰、电石泥和石屑，均为工业固体废料，制备过程中不需要烧结和添加其它粘结剂，从而降低了成本，节能环保。本发明制备的粉煤灰蒸压环保砖抗压强度达到了10MPa以上，能够满足日常装饰建筑的使用要求，具有减少资源浪费、降低环境污染、节省生产成本，增加经济效益的优点。

Description

一种粉煤灰蒸压环保砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保建筑材料领域，具体是一种粉煤灰蒸压环保砖及其制备方法。
背景技术
火力发电产生的主要固体废料为粉煤灰，对于粉煤灰，最常见的处理方式就是堆放掩埋，然而，首先储灰场的建设与废料的运输都会提高生产成本，其次粉煤灰的渗漏会对水质造成污染，这种处理方式并非长久之计，储灰场填满后的使用仍然存在塌陷与溃坝的隐患。粉煤灰同时也容易引起大气中的颗粒污染。工业废料电石泥的主要成分为氢氧化钙，这种强碱物质会破坏土壤生态，同时含有重金属等有毒成分会对附近土壤及水体造成污染。因此粉煤灰和电泥石这两种工业废料的治理是解决工业污染和绿色发展的一项重要工作。
几十年以来，国家对粉煤灰和电石泥等工业废料的再利用问题进行了大量的研究，可用于建筑材料的产品逐渐涌现，如粉煤灰水泥，粉煤灰烧结砖等。可见，工业废渣的再利用在我国有广阔发展前景，其中，利用电石渣和粉煤灰生产水泥和蒸压砖是处理废渣的最好途径。由于粉煤灰砖是经过水压和空气固化的，可以避免使用化石燃料来烧结黏土砖，从而节省了自然资源并减少了温室气体的排放。然而申请人发现，在目前的粉煤灰砖生产过程中，仍然需要通过烧结或者添加粘结剂的方法来固化粉煤灰砖来达到其使用要求。例如，在专利公开号为CN 1827245A的“电石泥和粉煤灰资源综合利用法”中，发明人使用煤矸石自烧结成型，煤矸石在烧结过程中仍然会产生有害气体和固体颗粒对环境产生危害。而在专利公开号为CN 1597596A的“粉煤灰砖免烧成型方法”、专利公开号为CN 1096500A的“一种粉煤灰建材的配方及其制品”、专利公开号为CN 104291765A的“一种方砖及其制备工艺”等专利中，虽然采用了免烧结成型工艺，但是，原料中均添加了额外的粘结剂，包括水泥、生石灰，石膏等来提高强度，减少失水收缩，这就增加了生产成本。
因此，本着提高固体废弃料再利用，减少“三废”对环境污染，降低生产成本的原则，本发明中提出了一种成本低廉、流程简单、性能可靠的粉煤灰蒸压环保砖的制备方法。
发明内容
本发明针对现有技术的缺点和不足，提供一种粉煤灰蒸压环保砖及其制备方法，不需要经过高温烧结，也不需要添加粘结剂，即可达到粉煤灰砖行业规范JC/T239-2014中强度等级MU10的要求。
本发明首先提供一种粉煤灰蒸压环保砖，其原料按重量配比包括以下各组分：粉煤灰40-60份，电石泥10-30份，石屑30-35份。
优选地，粉煤灰种类为C类高钙灰，细度等级为Ⅱ级，其化学成分的质量百分数为SiO2 47.83-58.39，Al2O3 23.72-29.32，CaO 12.43-15.29，MgO 2.53-2.75，Fe2O3 1.36-1.72，Na2O 0.85-1.01，K2O 0.44-0.56，SO3 0.07-0.09，其它0.57-0.69；进一步优选地，粉煤灰化学成分的质量百分数为SiO2 53.26，Al2O3 26.47，CaO 13.81，MgO 2.59，Fe2O3 1.66，Na2O 0.98，K2O 0.52，SO3 0.08，其它0.63。
优选地，电石泥的化学成分的质量百分数为SiO2 5.42-6.85，Ca(OH)2 65.44-81.34，Al2O3 4.45-5.61，Fe2O3 3.9-4.79，TiO2 0.5-0.62，C 5.23-6.31，H 1.72-2.14，S0.55-0.67，其它1.85-2.26；进一步优选地，电石泥化学成分的质量百分数为SiO26.24，Ca(OH)273.04，Al2O3 5.28，Fe2O34.35，TiO2 0.56，C 5.74，H 2.13，S 0.61，其它2.05。
本发明还提供一种粉煤灰蒸压环保砖的制备方法，将收集的粉煤灰、电石泥及石屑进行干燥处理，然后将粉煤灰、电石泥、石屑按配比进行配料后经复合破碎机破碎复合，形成混合料，再经过双轴搅拌机混合搅拌均匀，加水配成含水混合料，随后进行静置完成配料，将配好的混合料送至压砖机，压制成型后放入蒸压釜中，在高温高压蒸汽中养护后制得粉煤灰蒸压环保砖。
进一步地，使用烘干机对粉煤灰、电石泥及石屑进行干燥处理至含水率低于3％。
进一步地，使用复合破碎机进行破碎后的混合物料粒径在10mm以下。
优选地，加水量占混合物料总重量的10％。
优选地，压砖机的成型压力为10.0MPa，压制过程中经过两次排气。尺寸类型为：长240mm，宽115mm，高53mm的实心砖，这种规格符合现代装饰建筑的使用需求。
优选地，蒸压釜蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为105-120℃，蒸养时间为12小时。
本申请还提供一种可以进一步提高粉煤灰蒸压环保砖力学性能的制备方法，其特征在于，将粉煤灰、电石泥、石屑配比中60-80％的石屑与全部电石泥经复合破碎机破碎复合，形成粒径小于4mm的混合料，再经过双轴搅拌机混合搅拌均匀，加水配成含水量在4％左右的第一混合料；将剩余的石屑与全部粉煤灰经复合破碎机破碎复合，形成粒径4-10mm的第二混合料，将第一混合料与第二混合料混合，再经过双轴搅拌机混合搅拌均匀，加水配成整体含水量在10％左右的混合料，随后进行静置完成配料，将配好的混合料送至压砖机，压制成型后放入蒸压釜中，在高温高压蒸汽中养护后制得粉煤灰蒸压环保砖。
本发明环保砖配方的主要成分为工业危废料粉煤灰和电石泥，其中粉煤灰为C类高钙灰，这种粉煤灰是由次烟煤或者褐煤燃烧后产生，不仅具有火山灰性，同时还有一定的胶凝性，因此能够提高砖的强度和稳定性。同时，蒸压养护条件对砖的强度也会有关键的影响，因此为了提高砖的强度，通过实验对蒸压养护条件进行了最优化筛选，从而生产出具有一定强度的粉煤灰蒸压砖，而不需要添加额外的粘结剂。
此外，根据原料的成分含量和性状，电石泥中Ca(OH)2较多，粉煤灰中以SiO2为主，为了增强Ca(OH)2、SiO2和石屑之间的水化反应，提高胶粘效果，本发明从原料的粒度配合、配料顺序、配水量等方面进行优化筛选，将电石泥先与粒度较小、比表面积较大的石屑复合，再与粉煤灰和大骨料石屑复合，进行深度配水消化，有助于进一步提高最终粉煤灰蒸压环保砖的抗压和抗折强度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
粉煤灰和电石泥这两种废料处理不当会引起生态破坏和环境危害，而常规处理方式成本较高且占用土地资源。通过本发明制备的粉煤灰蒸压环保砖，实现了变废为宝且成本很低，强度经过检测能够达到10.0MPa以上，符合规范JC239-2014中强度等级MU10的规定指标，可以用于路沿石、人行道砖等，满足了日常的装饰建筑使用要求。此外，本环保砖的生产制备不需要额外加入如水泥、石膏之类的粘结剂，且制备过程不需要高温烧结，从而减少了二氧化碳等温室气体的排放，简化了制备流程，降低了环境污染，减少了资源浪费，降低了生产成本，增加了经济效益，因此适合大规模的推广使用。
附图说明
此附图说明用来对本发明申请细节的进一步解释，作为本发明申请的一部分，所附示意性实施例及其说明仅用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明环保砖的样品图。
图2为本发明环保砖的制备流程图。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面通过具体实例来进一步描述本发明的技术解决方案。
但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。实施例中所述的粒径小于多少是指可以过相应尺寸的筛孔。
实施例1
本实例包括一种蒸压粉煤灰砖的质量百分数配比，包括：粉煤灰65份，电石泥10份，石屑25份。
按照上述配比并根据以下步骤制备一种粉煤灰环保砖。
步骤一：将收集的粉煤灰、电石泥以及石屑进行干燥处理后至含水率低于3％；
步骤二：按配比进行三仓配料后使用复合破碎机进行粉碎，破碎后的混料粒径小于10mm；
步骤三：将破碎后的混料放入双辊螺旋搅拌机中搅拌均匀；加水至含水率达到10％后进行二次搅拌均匀。
步骤四：将配好的混合物料输送至压砖机进行压制，成型压力为10.0MPa，压制中进行两次排气后得到成型砖胚；
步骤五：将砖胚放入蒸压釜中进行高温高压蒸汽养护8小时，蒸压釜蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为110℃，制得粉煤灰蒸压砖。
实施例2
本实例包括一种蒸压粉煤灰砖的质量百分数配比，包括：粉煤灰51份，电石泥17份，石屑22份。
按照上述配比并根据以下步骤制备一种粉煤灰环保砖。
步骤一：将收集的粉煤灰、电石泥以及石屑进行干燥处理后至含水率低于3％；
步骤二：按配比进行三仓配料后使用复合破碎机进行粉碎，破碎后的混料粒径小于10mm；
步骤三：将破碎后的混料放入双辊螺旋搅拌机中搅拌均匀；加水至含水率达到10％后进行二次搅拌均匀。
步骤四：将配好的混合物料输送至压砖机进行压制，成型压力为10.0MPa，压制中进行两次排气后得到成型砖胚；
步骤五：将砖胚放入蒸压釜中进行高温高压蒸汽养护8小时，蒸压釜蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为105℃，制得粉煤灰蒸压砖。
实施例3
本实例包括一种蒸压粉煤灰砖的质量百分数配比，包括：粉煤灰51份，电石泥17份，石屑32份。
按照上述配比并根据以下步骤制备一种粉煤灰环保砖。
步骤一：将收集的粉煤灰、电石泥以及石屑进行干燥处理至含水率低于3％；
步骤二：按配比进行三仓配料后使用复合破碎机进行粉碎，破碎后的混料粒径小于10mm；
步骤三：将破碎后的混料放入双辊搅拌机中搅拌均匀，加水至含水率达到10％后进行二次搅拌均匀；
步骤四：将配好的混合物料输送至压砖机进行压制，成型压力为10.0MPa，压制中进行两次排气后得到成型砖胚；
步骤五：将砖胚放入蒸压釜中进行高温高压蒸汽养护12h，蒸压釜蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为110℃，制得粉煤灰蒸压砖。
实施例4
本实例包括一种蒸压粉煤灰砖的质量百分数配比，包括：粉煤灰55份，电石泥14份，石屑31份。
按照上述配比并根据以下步骤制备一种粉煤灰环保砖。
步骤一：将收集的粉煤灰、电石泥以及石屑进行干燥处理至含水率低于3％；
步骤二：按配比进行三仓配料后使用复合破碎机进行粉碎，破碎后的混料粒径小于10mm；
步骤三：将破碎后的混料放入双辊搅拌机中搅拌均匀；加水至含水率达到10％后进行二次搅拌均匀。
步骤四：将配好的混合物料输送至压砖机进行压制，成型压力为10.0MPa，压制中进行两次排气后得到成型砖胚；
步骤五：将砖胚放入蒸压釜中进行高温高压蒸汽养护12小时，蒸压釜蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为105℃，制得粉煤灰蒸压砖。
实施例5
本实例包括一种蒸压粉煤灰砖的质量百分数配比，包括：粉煤灰59份，电石泥10份，石屑31份。
按照上述配比并根据以下步骤制备一种粉煤灰环保砖。
步骤一：将收集的粉煤灰、电石泥以及石屑进行干燥处理后至含水率低于3％；
步骤二：按配比进行三仓配料后使用复合破碎机进行粉碎，破碎后的混料粒径小于10mm；
步骤三：将破碎后的混料放入双辊螺旋搅拌机中搅拌均匀；加水至含水率达到10％后进行二次搅拌均匀。
步骤四：将配好的混合物料输送至压砖机进行压制，成型压力为10.0MPa，压制中进行两次排气后得到成型砖胚；
步骤五：将砖胚放入蒸压釜中进行高温高压蒸汽养护12小时，蒸压釜蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为110℃，制得粉煤灰蒸压砖。
实施例6
本实例包括一种蒸压粉煤灰砖的质量百分数配比，包括：粉煤灰51份，电石泥17份，石屑32份。
按照上述配比并根据以下步骤制备一种粉煤灰环保砖。
步骤一：将收集的粉煤灰、电石泥以及石屑进行干燥处理至含水率低于3％；
步骤二：将25.6份的石屑经复合破碎机破碎形成粒径小于3mm的石屑，将6.4份的石屑经复合破碎机破碎形成平均粒径为7mm的石屑,然后将其与粉煤灰和电石泥混合；
步骤三：将破碎后的石屑、粉煤灰、电石泥放入双辊搅拌机中搅拌均匀，加水至含水率达到10％后进行二次搅拌均匀；
步骤四：将配好的混合物料输送至压砖机进行压制，成型压力为10.0MPa，压制中进行两次排气后得到成型砖胚；
步骤五：将砖胚放入蒸压釜中进行高温高压蒸汽养护12h，蒸压釜蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为110℃，制得粉煤灰蒸压砖。
实施例7
本实例包括一种蒸压粉煤灰砖的质量百分数配比，包括：粉煤灰51份，电石泥17份，石屑32份。
按照上述配比并根据以下步骤制备一种粉煤灰环保砖。
步骤一：将收集的粉煤灰、电石泥以及石屑进行干燥处理至含水率低于3％；
步骤二：将25.6份的石屑与17份电石泥混合，经复合破碎机破碎复合，形成粒径小于3mm的混合料，再经过双轴搅拌机混合搅拌均匀，加水至含水率达到10％后进行二次搅拌均匀得到第一混合料；
步骤三：将剩余的石屑经复合破碎机破碎形成平均粒径为7mm的石屑，然后与第一混合料和粉煤灰混合，经过双轴搅拌机混合搅拌均匀，加水至整体含水率达到10％后进行二次搅拌均匀；
步骤四：将配好的混合物料输送至压砖机进行压制，成型压力为10.0MPa，压制中进行两次排气后得到成型砖胚；
步骤五：将砖胚放入蒸压釜中进行高温高压蒸汽养护12h，蒸压釜蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为110℃，制得粉煤灰蒸压砖。
实施例8
本实例包括一种蒸压粉煤灰砖的质量百分数配比，包括：粉煤灰51份，电石泥17份，石屑32份。
按照上述配比并根据以下步骤制备一种粉煤灰环保砖。
步骤一：将收集的粉煤灰、电石泥以及石屑进行干燥处理至含水率低于3％；
步骤二：将25.6份的石屑与17份电石泥混合，经复合破碎机破碎复合，形成粒径小于3mm的混合料，再经过双轴搅拌机混合搅拌均匀，加水至含水率达到4％后进行二次搅拌均匀得到第一混合料；
步骤三：将剩余的石屑经复合破碎机破碎形成平均粒径为7mm的石屑，然后与第一混合料和粉煤灰混合，经过双轴搅拌机混合搅拌均匀，加水至整体含水率达到10％后进行二次搅拌均匀；
步骤四：将配好的混合物料输送至压砖机进行压制，成型压力为10.0MPa，压制中进行两次排气后得到成型砖胚；
步骤五：将砖胚放入蒸压釜中进行高温高压蒸汽养护12h，蒸压釜蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为110℃，制得粉煤灰蒸压砖。
实施例1-8制备的粉煤灰蒸压砖测试结果见表1。
Figure BDA0003062699150000081
Figure BDA0003062699150000091
从表1中实验结果可以看出，实例3-8制备的粉煤灰蒸压砖平均抗压强度均高于10MPa，平均抗折强度均高于2.5MPa，符合粉煤灰砖行业规范JC/T239-2014中强度等级MU10的要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种粉煤灰蒸压环保砖，其特征在于，原料按重量配比包括以下各组分：粉煤灰40-60份，电石泥10-30份，石屑30-35份。
2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰蒸压环保砖，其特征在于，所述粉煤灰类型为C类高钙灰，其化学成分的质量百分数为SiO2 47.83-58.39，Al2O323.72-29.32，CaO 12.43-15.29，MgO 2.53-2.75，Fe2O3 1.36-1.72，Na2O 0.85-1.01，K2O 0.44-0.56，SO3 0.07-0.09，其它0.57-0.69；优选地，进一步优选地粉煤灰化学成分的质量百分数为SiO2 53.26，Al2O326.47，CaO 13.81，MgO 2.59，Fe2O31.66，Na2O 0.98，K2O 0.52，SO3 0.08，其它0.63。
3.根据权利要求1所述的一种粉煤灰蒸压环保砖，其特征在于，所述电石泥化学成分的质量百分数为SiO2 5.42-6.85，Ca(OH)2 65.44-81.34，Al2O34.45-5.61，Fe2O3 3.9-4.79，TiO2 0.5-0.62，C 5.23-6.31，H 1.72-2.14，S 0.55-0.67，其它1.85-2.26；优选地，电石泥化学成分的质量百分数为SiO26.24，Ca(OH)273.04，Al2O3 5.28，Fe2O34.35，TiO2 0.56，C5.74，H 2.13，S 0.61，其它2.05。
4.一种权利要求1所述的粉煤灰蒸压环保砖的制备方法，其特征在于：将收集的粉煤灰、电石泥及石屑进行干燥处理，然后将粉煤灰、电石泥、石屑按配比进行配料后经复合破碎机破碎复合，形成混合料，再经过双轴搅拌机混合搅拌均匀，加水配成含水混合料，随后进行静置完成配料，将配好的混合料送至压砖机，压制成型后放入蒸压釜中，在高温高压蒸汽中养护后制得粉煤灰蒸压环保砖。
5.根据权利要求4所述的一种粉煤灰蒸压环保砖的制备方法，其特征在于，使用复合破碎机进行破碎后的混合物料粒径在10mm以下。
6.根据权利要求4所述的一种粉煤灰蒸压环保砖的制备方法，其特征在于，加水量占混合物料总重量的10％。
7.一种权利要求4所述的粉煤灰蒸压环保砖的制备方法，其特征在于，所述含水混合料的配料过程为：将原料配比中石屑的60-80％与电石泥经复合破碎机破碎复合，形成粒径小于4mm的混合料，再经过双轴搅拌机混合搅拌均匀，加水配成含水量在4％左右的第一混合料；将剩余石屑碎形成粒径4-10mm的石屑，然后与第一混合料和粉煤灰混合，经过双轴搅拌机混合搅拌均匀，加水至整体含水率达到10％后进行二次搅拌均匀配成含水混合料。
8.根据权利要求4或7所述的一种粉煤灰蒸压环保砖的制备方法，其特征在于，使用烘干机对粉煤灰、电石泥及石屑进行干燥处理至含水率低于3％。
9.根据权利要求4或7所述的一种粉煤灰蒸压环保砖的制备方法，其特征在于，压砖机压制成型压力为10.0MPa，压制过程中经过两次排气。
10.根据权利要求4或7所述的一种粉煤灰蒸压环保砖的制备方法，其特征在于，蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为105-120℃，蒸养时间为12小时。
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