CN113563035A - 生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法 - Google Patents

生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,包括步骤:1、将生物质炉渣进行筛分分选,得到粗炉渣和细炉渣;2、对粗炉渣进行磁选,分选出铁类金属,将磁选后的粗炉渣与细炉渣混合,得到粗细炉渣骨料;3、将粗细炉渣骨料与飞灰、生石灰和其他骨料混合搅拌,再加入水搅拌混合;4、将混合物原料置于消化仓内消化;5、搅拌消化好的混合物原料;6、将搅拌均匀后混合物原料输送至液压成型机浇注模块中,并压制成型,得到环保免烧砖;7、将压制成型的环保免烧砖置于蒸压釜内蒸养,蒸养后取出自然养护得到蒸压免烧砖。本申请能采用生物质灰渣等固废为原料,实现了固废的资源化利用,制备得到的蒸压免烧砖具有良好的结构强度和环保性能。

Description

生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法
技术领域
本发明涉及一种固体废弃物资源化利用方法,尤其涉及一种生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法。
背景技术
我国的农林生物质资源丰富,2018年我国农林生物质能源构成中,农业、林业废弃物资源量分别达4 亿吨、3.5亿吨,折算成标煤量共计约4亿吨。近年来,生物质燃料(秸秆、蔗渣、林业废弃物等)进行直燃发电及热电联产的应用越来越普及。
生物质焚烧会产生大量灰渣(约20%),目前灰渣被生物质电厂视为一般固体废弃物,其处置大多采取的是铺路、制砖等建材类的处置方式,该处置方式对灰渣的利用率较低,难以产生较高的经济价值,同时还需要电厂负担一些处置费用,提高了灰渣处置的成本。
另外,由于生物质焚烧灰渣呈碱性,含有大量的硅(SiO2)、钙(CaO)等化合物,这些硅钙系组分是建筑材料的主要成分。因此,合理利用生物质焚烧灰渣生产建筑材料,对于其变废为宝实现资源化利用、减少企业经济负担具有重要意义。现有技术中采用生物质焚烧灰渣制备免烧砖时,由于生物质飞灰和炉渣的掺配比例越高,制备得到的免烧砖的强度越低,为了确保用作建筑材料的免烧砖的抗压强度(10MPa左右),生物质焚烧灰渣的掺配比例不超过50%。
中国发明专利ZL201610788191.1公开了一种生物质灰渣砖及其制备方法与应用,该生物质灰渣砖通过不同粒径的灰渣与水泥混合,经搅拌、成型、自然养护后制备得到生物质灰渣砖。该生物质灰渣砖的制备需要添加水泥原料才能达到建筑用砖的各项标准,生产成本高。
中国发明专利申请CN201910407223.2公开了一种利用生物质飞灰和炉渣制砖方法,该免烧砖通过炉渣磁选、两级清洗后,经晒干、破碎、筛分,再与飞灰、水泥等原料进行混合搅拌、成型、自然养护制得。该砖块也需要添加水泥原料,且原料中的炉渣需要清洗,生产成本大大增加。同时,为了避免免烧砖的强度不佳,该免烧砖中生物质飞灰和炉渣的掺配比例较低,仅为42.8-50%,需要添加较多的水泥等其他原料以保证免烧砖的强度达到使用标准要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,能采用生物质灰渣等固废为原料,实现了固废的资源化利用,制备得到的蒸压免烧砖具有良好的结构强度和环保性能。
本发明是这样实现的:
一种生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:将生物质炉渣进行筛分分选,得到粗炉渣和细炉渣;
步骤2:对粗炉渣进行磁选,分选出铁类金属,将磁选后的粗炉渣与细炉渣混合,得到粗细炉渣骨料;
步骤3:将粗细炉渣骨料与飞灰、生石灰和其他骨料混合搅拌,再加入水搅拌混合;
步骤4:将混合物原料置于消化仓内消化;
步骤5:二次搅拌消化好的混合物原料;
步骤6:将搅拌均匀后混合物原料输送至液压成型机浇注模块中,并压制成型,得到环保免烧砖;
步骤7:将压制成型的环保免烧砖置于蒸压釜内蒸养,蒸养后取出自然养护得到蒸压免烧砖。
所述的步骤1中,粗炉渣的粒径为4.75-10mm,细炉渣的粒径为0.15-4.75mm。
所述的步骤3中,粗炉渣、细炉渣、飞灰、生石灰和其他骨料的混合比例为:(0-8):(3-20):(50-80):(8-10):(10-20)。
所述的其他骨料包括河沙、河砂、海砂、山谷砂、建筑垃圾、砂石、小米石、陶粒、膨胀矿渣中的至少一种。
所述的步骤3中,混合物原料中水固比为0.3-0.5。
所述的步骤4中,消化仓内的消化温度为60-90℃,消化时间为3-4小时。
所述的步骤7中,蒸压釜蒸养的时间为6-8小时,自然养护的时间为28天。
在所述的蒸压釜内,通过压力为1.3-1.5MPa、温度为190-200℃的水蒸气蒸压养护环保免烧砖。
所述的蒸压免烧砖的抗压强度为11.1-17.3MPa,抗折强度为2.6-3.4MPa,重金属的浸出毒性低于排放限值。
本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
1、本发明由于采用生物质灰渣为原料,并添加生石灰、少量建筑垃圾等材料制备蒸压免烧砖,实现了生物质灰渣的资源化利用和可循环利用,在减少环境污染的基础上实现了灰渣固废资源化利用,且在提高生物质灰渣惨配比例(最高可达80%)的基础上保证了免烧砖的抗压强度,抗压强度可达到11.1-17.3MPa,以满足承重等要求。
2、本发明由于采用了“筛分+磁选+混料搅拌+消化+二次搅拌+压制成型+蒸压养护+自然养护”的免烧砖工艺方法,不仅可以稳定物料中的重金属等有害物质,以满足环保要求,还可以增强免烧砖强度,大大提高了产品性能。
3、本发明由于采用生石灰、建筑垃圾等材料制备蒸压免烧砖,无需添加水泥原料,不仅降低了免烧砖的制备成本,也避免了水泥砖防水、抗压等性能不佳导致的使用范围受限的问题,本发明的免烧砖具有免烧结、低能耗、生产周期短、原料成本低、设备简单、易于产业化等优点,以及良好的保温、防火、轻质、隔热性能,能应用于人行道路、路肩、园林、承重墙体等建筑结构中。
本发明采用生物质灰渣为原料,并添加少量生石灰、建筑垃圾等材料制备蒸压免烧砖,不仅实现了固废的资源化利用,也使得制备得到的蒸压免烧砖具有良好的结构强度和环保性能,能应用于铺设道路人行道、路肩、园林建设、承重墙体等建筑工程中,具有巨大的推广意义及市场空间。
附图说明
图1是本发明生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1,一种生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:将生物质炉渣进行筛分分选,得到粗炉渣和细炉渣,由于金属类杂质大多存在于粒径较大的粗炉渣中,分选粗炉渣和细炉渣便于后续的磁选金属类杂质操作,减小磁选工作量。
所述的粗炉渣的粒径为4.75-10mm,细炉渣的粒径为0.15-4.75mm。
优选的,炉渣可采用生物质经循环流化床或炉排炉焚烧产生的炉渣,生物质炉渣可采用滚筒筛、星盘筛、直线振动筛中的一种进行筛分分选。
步骤2:对粗炉渣进行磁选,分选出铁类金属,将磁选后的粗炉渣与细炉渣混合,得到粗细炉渣骨料。取出铁类金属的目的是保证制备的免烧砖中无金属杂质,确保砖块成型。
步骤3:将粗细炉渣骨料与飞灰、生石灰和其他骨料混合并置于搅拌罐中通过搅拌机强力搅拌3-5min,再加入水搅拌混合2-3min,确保物料的充分、均匀混合,得到混合物原料。采用飞灰、生石灰、建筑垃圾等原料制备蒸压免烧砖,不仅能确保蒸压免烧砖的抗压、抗折强度,也能使各种固体废弃物得到充分的资源化利用,降低生产成本,单块免烧砖的制备成本可降低20-30%。现有技术的水泥砖的防火、保温、防水性能较差,仅能用于非承重的应用场合,通过生石灰、建筑垃圾等原料替代现有技术的水泥原料,既能利用原料内部硅钙反应来增强免烧砖的强度,也无需采用水泥凝结成型,适用范围更广。
所述的粗炉渣、细炉渣、飞灰、生石灰和其他骨料的混合比例为:(0-8):(3-20):(50-80):(8-10):(10-20)。
所述的其他骨料包括河沙、河砂、海砂、山谷砂、建筑垃圾、砂石、小米石、陶粒、膨胀矿渣中的至少一种,易于取材,且成本低。
所述的混合物原料中水固比为0.3-0.5,即加入的水与粗细炉渣骨料与飞灰、生石灰和其他骨料的混合物的比例为0.3-0.5,有利于混合物原料中的硅钙反应,确保砖块成型且不松散。
优选的,飞灰可采用生物质经循环流化床或炉排炉焚烧产生的飞灰,充分资源化利用固体废弃物。搅拌机可采用卧式双轴搅拌机。
步骤4:将混合物原料置于消化仓内消化,使混合物原料中的硅钙反应生成硅酸盐,增加最终制备得到的免烧砖的结构强度。
优选的,所述的消化仓内的消化温度为60-90℃,消化时间为3-4小时,消化仓采用连续式消化仓。
步骤5:将消化好的混合物原料输送至搅拌机,二次搅拌3-5min,确保各物料分布均匀。
步骤6:将搅拌均匀后混合物原料输送至液压成型机浇注模块中,并压制成型,得到环保免烧砖。
步骤7:将压制成型的环保免烧砖置于蒸压釜内蒸养6-8小时,蒸养后取出自然养护28天,得到蒸压免烧砖,通过水化反应进一步增加蒸压免烧砖的抗压强度,且实现了重金属的稳定化,确保免烧砖的环保性能达标。
在所述的蒸压釜内,通过压力为1.3-1.5MPa、温度为190-200℃的水蒸气蒸压养护环保免烧砖。
所述的蒸压免烧砖的抗压强度为11.1-17.3MPa,抗折强度为2.6-3.4MPa,重金属的浸出毒性全部低于相应的排放限值。本发明制备的蒸压免烧砖具有良好的隔热、防火、保温、轻质等特点,能用于铺设道路人行道、路肩、园林建设等,在一定条件下可用于承重结构墙体中。
实施例1:
步骤1:取用生物质经循环流化床或炉排炉焚烧产生的炉渣,将生物质炉渣通过滚筒筛进行筛分分选,得到粒径为4.75-10mm的粗炉渣和粒径为0.15-4.75mm的细炉渣。
步骤2:对粗炉渣进行磁选,分选出铁类金属,将磁选后的粗炉渣与细炉渣混合,得到粗细炉渣骨料。
步骤3:取生物质经循环流化床或炉排炉焚烧产生的飞灰,将粗炉渣、细炉渣与飞灰、生石灰和其他骨料(采用河沙)按4:4:70:10:12混合并置于搅拌罐中通过卧式双轴搅拌机强力搅拌5min,在加入水搅拌混合2min,水固比为0.3,得到混合物原料。
步骤4:将混合物原料置于连续式消化仓内消化4小时,消化温度为90℃。
步骤5:将消化好的混合物原料输送至搅拌机,搅拌5min。
步骤6:将搅拌均匀后混合物原料输送至液压成型机浇注模块中,并压制成型,得到环保免烧砖。
步骤7:将压制成型的环保免烧砖置于蒸压釜内,通过压力为1.3MPa、温度为190℃的水蒸气恒温蒸养8小时,蒸养后取出自然养护28天,得到蒸压免烧砖。
本实施例中生物质灰渣的掺配比例达到78%,制备得到的蒸压免烧砖平均抗压强度达到12.4MPa,平均抗折强度达到2.7MPa,可用于铺设道路人行道、路肩、园林建设等。
按照标准《固体废物再生利用污染防治技术导则》(HJ 1091-2020)中规定的免烧砖有害物质检测执行GB 30760标准(按照GB/T 30810测定方法)进行重金属浸出检测,对本实施例1制备的蒸压免烧砖样品进行重金属浸出实验,检测结果如表1所示(其中,ND表示未检出)。
表1 实施例1制备的蒸压免烧砖的浸出毒性(mg/L)
Figure DEST_PATH_IMAGE001
从表1可知,浸出毒性检测结果中,蒸压免烧砖样品仅有部分毒性元素被检出,但蒸压免烧砖样品中检出的重金属元素含量均远远低于水泥窑协同处置固体废物技术规范(GB 30760-2014)所规定标准值,因此,采用本发明制备的蒸压免烧砖无有害元素,无生态风险,属于环境友好型产品。
实施例2:
步骤1:取用生物质经循环流化床或炉排炉焚烧产生的炉渣,将生物质炉渣通过滚筒筛进行筛分分选,得到粒径为4.75-10mm的粗炉渣和粒径为0.15-4.75mm的细炉渣。
步骤2:对粗炉渣进行磁选,分选出铁类金属,将磁选后的粗炉渣与细炉渣混合,得到粗细炉渣骨料。
步骤3:取生物质经循环流化床或炉排炉焚烧产生的飞灰,将粗炉渣、细炉渣与飞灰、生石灰和其他骨料(采用河沙)按5:15:60:10:10混合并置于搅拌罐中通过卧式双轴搅拌机强力搅拌5min,在加入水搅拌混合2min,水固比为0.3,得到混合物原料。
步骤4:将混合物原料置于连续式消化仓内消化4小时,消化温度为60℃。
步骤5:将消化好的混合物原料输送至搅拌机,搅拌5min。
步骤6:将搅拌均匀后混合物原料输送至液压成型机浇注模块中,并压制成型,得到环保免烧砖。
步骤7:将压制成型的环保免烧砖置于蒸压釜内,通过压力为1.3MPa、温度为190℃的水蒸气恒温蒸养8小时,蒸养后取出自然养护28天,得到蒸压免烧砖。
本实施例中生物质灰渣的掺配比例达到80%,制备得到的蒸压免烧砖平均抗压强度达到11.1MPa,平均抗折强度达到2.6MPa,可用于铺设道路人行道、路肩、园林建设、承重墙体等建筑工程中。
按照标准《固体废物再生利用污染防治技术导则》(HJ 1091-2020)中规定的免烧砖有害物质检测执行GB 30760标准(按照GB/T 30810测定方法)进行重金属浸出检测,对本实施例2制备的蒸压免烧砖样品进行重金属浸出实验,检测结果如表2所示(其中,ND表示未检出)。
表2 实施例2制备的蒸压免烧砖的浸出毒性(mg/L)
Figure 498501DEST_PATH_IMAGE002
从表2可知,浸出毒性检测结果中,蒸压免烧砖样品仅有部分毒性元素被检出,但蒸压免烧砖样品中检出的重金属元素含量均远远低于水泥窑协同处置固体废物技术规范(GB 30760-2014)所规定标准值,因此,采用本发明制备的蒸压免烧砖无有害元素,无生态风险,属于环境友好型产品。
实施例3:
步骤1:取用生物质经循环流化床或炉排炉焚烧产生的炉渣,将生物质炉渣通过滚筒筛进行筛分分选,得到粒径为4.75-10mm的粗炉渣和粒径为0.15-4.75mm的细炉渣。
步骤2:对粗炉渣进行磁选,分选出铁类金属,将磁选后的粗炉渣与细炉渣混合,得到粗细炉渣骨料。
步骤3:取生物质经循环流化床或炉排炉焚烧产生的飞灰,将粗炉渣、细炉渣与飞灰、生石灰和其他骨料(采用河沙)按5:5:40:30:20混合并置于搅拌罐中通过卧式双轴搅拌机强力搅拌5min,在加入水搅拌混合2min,水固比为0.3,得到混合物原料。
步骤4:将混合物原料置于连续式消化仓内消化4小时,消化温度为60℃。
步骤5:将消化好的混合物原料输送至搅拌机,搅拌5min。
步骤6:将搅拌均匀后混合物原料输送至液压成型机浇注模块中,并压制成型,得到环保免烧砖。
步骤7:将压制成型的环保免烧砖置于蒸压釜内,通过压力为1.3MPa、温度为190℃的水蒸气恒温蒸养8小时,蒸养后取出自然养护28天,得到蒸压免烧砖。
本实施例中生物质灰渣的掺配比例为50%,制备得到的蒸压免烧砖平均抗压强度达到17.3MPa,平均抗折强度达到3.4MPa,可用于铺设道路人行道、路肩、园林建设等。
按照标准《固体废物再生利用污染防治技术导则》(HJ 1091-2020)中规定的免烧砖有害物质检测执行GB 30760标准(按照GB/T 30810测定方法)进行重金属浸出检测,对本实施例3制备的蒸压免烧砖样品进行重金属浸出实验,检测结果如表3所示(其中,ND表示未检出)。
表3 实施例3制备的蒸压免烧砖的浸出毒性(mg/L)
Figure DEST_PATH_IMAGE003
从表3可知,浸出毒性检测结果中,蒸压免烧砖样品仅有部分毒性元素被检出,但蒸压免烧砖样品中检出的重金属元素含量均远远低于水泥窑协同处置固体废物技术规范(GB 30760-2014)所规定标准值,因此,采用本发明制备的蒸压免烧砖无有害元素,无生态风险,属于环境友好型产品。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围,因此,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,其特征是:包括以下步骤:
步骤1:将生物质炉渣进行筛分分选,得到粗炉渣和细炉渣;
步骤2:对粗炉渣进行磁选,分选出铁类金属,将磁选后的粗炉渣与细炉渣混合,得到粗细炉渣骨料;
步骤3:将粗细炉渣骨料与飞灰、生石灰和其他骨料混合搅拌,再加入水搅拌混合;
步骤4:将混合物原料置于消化仓内消化;
步骤5:二次搅拌消化好的混合物原料;
步骤6:将搅拌均匀后混合物原料输送至液压成型机浇注模块中,并压制成型,得到环保免烧砖;
步骤7:将压制成型的环保免烧砖置于蒸压釜内蒸养,蒸养后取出自然养护得到蒸压免烧砖。
2.根据权利要求1所述的生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,其特征是:所述的步骤1中,粗炉渣的粒径为4.75-10mm,细炉渣的粒径为0.15-4.75mm。
3.根据权利要求1所述的生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,其特征是:所述的步骤3中,粗炉渣、细炉渣、飞灰、生石灰和其他骨料的混合比例为:(0-8):(3-20):(50-80):(8-10):(10-20)。
4.根据权利要求1或3所述的生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,其特征是:所述的其他骨料包括河沙、河砂、海砂、山谷砂、建筑垃圾、砂石、小米石、陶粒、膨胀矿渣中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,其特征是:所述的步骤3中,混合物原料中水固比为0.3-0.5。
6.根据权利要求1所述的生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,其特征是:所述的步骤4中,消化仓内的消化温度为60-90℃,消化时间为3-4小时。
7.根据权利要求1所述的生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,其特征是:所述的步骤7中,蒸压釜蒸养的时间为6-8小时,自然养护的时间为28天。
8.根据权利要求1或7所述的生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,其特征是:在所述的蒸压釜内,通过压力为1.3-1.5MPa、温度为190-200℃的水蒸气蒸压养护环保免烧砖。
9.根据权利要求1所述的生物质灰渣蒸压免烧砖的制备方法,其特征是:所述的蒸压免烧砖的抗压强度为11.1-17.3MPa,抗折强度为2.6-3.4MPa,重金属的浸出毒性低于排放限值。
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