CN115180914A - 利用锅炉尾气养护的生物质灰渣免烧砖制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发明。该免烧砖制备方法包括：S1，用清水浸泡清洗生物质灰渣；S2，将生物质灰渣晾干；S3，对生物质灰渣进行筛分破碎循环处理；S4，将筛分破碎循环处理后的生物质灰渣与制砖添加料进行混合，并进行干式搅拌，得到干混合料；S5，对干混合料加水混合再搅拌，得到加湿混合料；S6，对加湿混合料进行陈化处理；S7，采用砖型模具将陈化处理后的加湿混合料压制成免烧砖坯；S8，利用锅炉尾气对免烧砖坯进行高温养护；S9，对高温养护后的免烧砖坯进行自然养护。在本发明的免烧砖制备方法中，采用锅炉尾气来对免烧砖坯进行高温养护，能够节约能源，避免水化反应过度，增强免烧砖的强度，保证免烧砖的体积稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种免烧砖制备方法，尤其涉及一种利用锅炉尾气养护的生物质灰渣免烧砖制备方法。
背景技术
免烧砖是一种利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣或者天然砂、海涂泥等作为主要原料，不经高温煅烧而制造的一种新型砖体材料，是目前国家支持发展和大力推广的节能环保建筑材料。
传统的免烧砖制作工艺中有一道蒸压养护的工序，该道工序就是将免烧砖坯放置在高温高压的蒸汽环境中，以加速免烧砖坯内部的水化反应，使得免烧砖坯能够快速强化。对于免烧砖的传统蒸压养护，通常来说，将压模成型的免烧砖坯放置在专门用于蒸压养护的蒸压釜中，将蒸压釜内的养护温度提升至180℃以上，养护压力维持在1.1MPa以上，从而实现对免烧砖坯的蒸压养护。待蒸压养护一段时间后，免烧砖就可具有一定的强度。
中国专利（CN108793912A）公开了一种生物质灰渣混凝土砌块及其制备方法，其中包括按照质量份数计的以下组份：生物质灰渣360-440份，石灰160-200份，粉煤灰240-300份，水泥100-180份，脱硫石膏10-40份，铝粉0.2-2份和混凝土外加剂1-5份，蒸压养护的温度为180-190°C，压力为1.1-1.2MPa，时间为8-10h。
目前，传统的蒸压养护过程中存在诸多的问题，具体来说：若蒸压釜中的压力控制不当，会引起的免烧砖内部应力不均；蒸压养护压力过高或升压过快，还会使砖体内水分以水蒸气的形式逸出砖体，致使砖体内空隙增多，引起砖体内部结构破坏，强度降低。蒸压养护压力过高或压力控制不当还会使砖体产生蒸养裂缝而使产品不合格的现象，或使砖体的干燥收缩值较大，耐久性较差。蒸压养护过程中，如果控制反应压力不当，还会使砖体中混合材物料的水化反应过度进行，在砖体内部产生硬硅钙石（C6Si6H2）和白钙沸石（C2Si3H2）等强度较低的水化产物，这两种物质的强度都比托贝莫来石（C5Si6H4）低，从而造成砖体整体强度降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发明，该免烧砖制备方法在节约能源的同时还能增强免烧砖的砖体强度，保证免烧砖的体积稳定性。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种发明，所述免烧砖制备方法包括：
S1，用清水浸泡清洗生物质灰渣；
S2，将生物质灰渣晾干；
S3，对生物质灰渣进行筛分破碎循环处理；
S4，将筛分破碎循环处理后的生物质灰渣与制砖添加料进行混合，并进行干式搅拌，得到干混合料；
S5，对干混合料加水混合再搅拌，得到加湿混合料；
S6，对加湿混合料进行陈化处理；
S7，采用砖型模具将陈化处理后的加湿混合料压制成免烧砖坯；
S8，利用锅炉尾气对免烧砖坯进行高温养护；
S9，对高温养护后的免烧砖坯进行自然养护。
进一步地，所述利用锅炉尾气对免烧砖坯进行高温养护，其具体实现方式为，在锅炉的尾气排放口处设置锅炉尾气养护窑，锅炉尾气养护窑内部空间用于放置免烧砖坯，锅炉尾气养护窑外部设置有进气口，进气口与锅炉的尾气排放口连通，锅炉尾气养护窑内部设置有均热布风喷嘴，均热布风喷嘴与进气口连通，均热布风喷嘴朝向锅炉尾气养护窑的内部空间，锅炉尾气养护窑设置有排气口，当需要对免烧砖坯进行高温养护时，将免烧砖坯放置在锅炉尾气养护窑的内部，由锅炉尾气排放口排出的锅炉尾气经由锅炉尾气养护窑的进气口和均热布风喷嘴进入到锅炉尾气养护窑的内部空间中，进入锅炉尾气养护窑内部的锅炉尾气对锅炉尾气养护窑内部放置的免烧砖坯进行高温养护，然后锅炉尾气再经由锅炉尾气养护窑的排气口排放到外部大气中。
进一步地，在对免烧砖坯进行高温养护时，高温养护的温度控制在100～150℃的范围内，湿度控制在65%及以上。
进一步地，所述S3还包括：将生物质灰渣筛分成细粒径生物质灰渣、中粒径生物质灰渣和粗粒径生物质灰渣。
进一步地，所述细粒径生物质灰渣为0.2～2mm粒径的生物质灰渣，所述中粒径生物质灰渣为2～5mm粒径的生物质灰渣，所述粗粒径生物质灰渣为5～20mm粒径的生物质灰渣。
进一步地，所述制砖添加料包括脱硫飞灰、骨料和生石灰。
进一步地，所述将筛分破碎循环处理后的生物质灰渣与制砖添加料进行混合，为，将筛分破碎循环处理后得到的细粒径生物质灰渣、中粒径生物质灰渣和粗粒径生物质灰渣与脱硫飞灰、骨料和生石灰按照预先设定的制砖料混合比例进行混合。
进一步地，所述细粒径生物质灰渣、中粒径生物质灰渣、粗粒径生物质灰渣、脱硫飞灰、骨料和生石灰按照(1～9):(17～42):(8～21):(12～37):(8～21):(6～22)的制砖料混合比例来混合。
进一步地，在对干混合料加水混合时，干混合料与加水按照(96.5～99.7):(0.3～3.5)的混水搅拌比例来混合。
进一步地，所述锅炉为生物质焚烧锅炉；在对生物质灰渣进行筛分破碎循环处理过程中，对生物质灰渣进行磁选处理；对于生物质灰渣进行的磁选处理，采用磁板式、驼峰式或皮带式除铁器来实施；对于生物质灰渣进行的筛分处理，采用滚筒筛、星盘筛或直线振动筛来实施；对于生物质灰渣进行的破碎处理，采用颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式磨或球式磨来实施；对于生物质灰渣和制砖添加料进行的干式搅拌，采用顶入式搅拌机或侧入式搅拌机来实施，搅拌机转速控制在60～100rpm范围内，搅拌时间控制在3～10min范围内；对于干混合料进行的加水混合再搅拌，采用单轴加湿搅拌机或双轴粉尘加湿搅拌机来实施。
在本发明的免烧砖制备方法中，利用锅炉尾气来对免烧砖坯进行高温养护，一方面，有效利用了锅炉尾气的余热资源，从而达到节约能源的效果，另一方面，在常压的工况下，用110～160℃的锅炉尾气来对免烧砖坯进行高温养护，高温养护提供了激发活性所必需的温度，加速了免烧砖坯中的硅质材料和胶结材料中的水化水热合成反应，在免烧砖坯内生成以托贝莫来石（C5Si6H4）和水化硅酸钙（C-S-H(B)）为主的碱性水化产物，部分有水化石榴石，增强免烧砖坯的砖体强度，保证免烧砖坯的体积稳定性。板状结晶型托贝莫来石强度较高，收缩较小。此外，可以有效避免高压引起的免烧砖坯内水分快速蒸发逸出，保证正常的水化反应，减少或避免免烧砖坯内水化反应过度进行，防止生成不利于免烧砖坯强度提升的水化产物，诸如硬硅钙石（C6Si6H2）、白钙沸石（C2Si3H2）等，增强免烧砖成品的砖体强度，保证免烧砖成品的体积稳定性。
本发明的免烧砖制备方法相对现有技术，其有益效果在于：采用锅炉尾气来对免烧砖坯进行高温养护，不但能够节约能源，而且还能促进免烧砖坯内硅质材料和胶结材料中的水化水热合成反应，避免水化反应过度进行，从而增强免烧砖成品的砖体强度，保证免烧砖成品的体积稳定性，提高砖体的耐久性。
附图说明
图1为本发明发明的流程示意图；
图2为本发明的免烧砖制备方法中所采用的锅炉尾气养护窑的结构示意图。
图中：1-锅炉尾气养护窑、11-进气口、12-均热布风喷嘴、13-排气口。
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：
本实施方式提供了一种发明，该免烧砖制备方法在节约能源的同时还能增强免烧砖的砖体强度，保证免烧砖的体积稳定性，提高砖体的耐久性。
本实施方式中所涉及的锅炉为发电厂的生物质焚烧锅炉，该生物质焚烧锅炉用于焚烧生物质物料来产生热量用于发电，在本实施方式中，所述生物质焚烧锅炉采用的是循环流化床锅炉。所述生物质灰渣是生物质焚烧锅炉焚烧生物质物料所产生的灰渣。所述生物质物料是指具有生物质基体的物料，诸如树枝、树皮、玉米秆、麦秆、稻秆、稻壳、豆秆、建筑模板，等等。所述锅炉尾气是指锅炉焚烧物料后排放的烟气。
参见图1，本实施方式的免烧砖制备方法包括如下步骤S1至S9。
S1，用清水浸泡清洗生物质灰渣，清洗前的浸泡时间控制在15～30分钟范围内。
S2，将清洗后的生物质灰渣置于自然条件下晾干。
S3，对自然晾干后的生物质灰渣进行筛分破碎循环处理，将全部的生物质灰渣处理筛分成“细粒径生物质灰渣、中粒径生物质灰渣和粗粒径生物质灰渣”三种粒径的生物质灰渣。
所述筛分破碎循环处理包括步骤S31至S35。
S31，对生物质灰渣进行第一次筛分，该第一次筛分为细粒径筛分，具体来说是0.2～2mm粒径的筛分，从而筛分得到0.2～2mm粒径的生物质灰渣，即细粒径生物质灰渣。
S32，对第一次筛分未通过的生物质灰渣进行第二次筛分，该第二次筛分为中粒径筛分，具体来说是2～5mm粒径的筛分，从而筛分得到2～5mm粒径的生物质灰渣，即中粒径生物质灰渣。
S33，对第二次筛分未通过的生物质灰渣进行第三次筛分，该第三次筛分为粗粒径筛分，具体来说是5～20mm粒径的筛分，从而筛分得到5～20mm粒径的生物质灰渣，即粗粒径生物质灰渣。
S34，对第三次筛分未通过的的粒径大于20mm的生物质灰渣进行破碎处理；在进行破碎处理前，可对生物质灰渣进行磁选处理，以去除铁、铁合金等磁性金属杂质。
S35,将破碎处理后的生物质灰渣重复循环实施S中的第一次筛分、S中的第二次筛分、S中的第三次筛分以及S中的破碎处理，直至将所有的生物质灰渣筛分成细粒径生物质灰渣、中粒径生物质灰渣和粗粒径生物质灰渣。
S4，将“筛分破碎循环处理后得到的细粒径生物质灰渣、中粒径生物质灰渣和粗粒径生物质灰渣”与“脱硫飞灰、骨料和生石灰等制砖添加料”按照预先设定的制砖料混合比例进行混合，并进行干式搅拌，搅拌均匀后得到的混合料称其为干混合料。
在本实施方式中，所述细粒径生物质灰渣、中粒径生物质灰渣、粗粒径生物质灰渣、脱硫飞灰、骨料和生石灰按照(1～9):(17～42):(8～21):(12～37):(8～21):(6～22)的制砖料混合比例来混合。需要说明的是，所述制砖料混合比例为质量比例。
所述脱硫飞灰是由生物质物料经生物质焚烧锅炉焚烧后烟尘中的细灰、采用消石灰对经生物质焚烧锅炉焚烧后产生的烟气进行脱硫处理后生成的以亚硫酸钙、硫酸钙为主、含有少量氢氧化钙、碳酸钙的混合物，所述骨料为钢渣、铝渣、建筑垃圾、砂石、石硝、尾矿砂等中的任意一种或其混合物。
S5，对干混合料加水混合再搅拌，干混合料与加水的比例采用预先设定的混水搅拌比例，得到的混合料称其为加湿混合料。
在本实施方式中，干混合料与加水按照(96.5～99.7):(0.3～3.5)的混水搅拌比例来混合。需要说明的是，所述混水搅拌比例为质量比例。
S6，按照预先设定的陈化时间，对加湿混合料进行陈化处理，所述预先设定的陈化时间控制在30～90分钟范围内。
S7，采用预先准备好的砖型模具将陈化处理后的加湿混合料压制成免烧砖坯。
具体来说，将陈化处理后的加湿混合料装入并填满预先准备好的砖型模具，采用振动器来振动砖型模具，使砖型模具中的加湿混合料更加密实，然后将砖型模具放入到液压成型装置中，将液压成型装置的挤出压力控制在15～25MPa（兆帕）范围内，然后启动液压成型装置，将砖型模具中的加湿混合料压制成免烧砖坯，最后将免烧砖坯从砖型模具中脱模出来，从而得到成型的免烧砖坯。
S8，利用锅炉尾气按照预先设定的高温养护时间对免烧砖坯进行高温养护，所述高温养护时间通常控制在10～72小时范围内，在高温养护过程中对免烧砖坯施加喷淋水；高温养护的温度通常控制在100～150℃的范围内，湿度通常控制在65%及以上。
参见图2，在本实施方式中，“利用锅炉尾气对免烧砖坯进行高温养护”的具体实现方式是，在生物质焚烧锅炉的尾气排放口处设置一个锅炉尾气养护窑1，该锅炉尾气养护窑1呈炉窑构型，其内部空间用于放置需要养护的免烧砖坯，该锅炉尾气养护窑1外部设置有四个进气口11，该四个进气口11均与锅炉的尾气排放口连通，锅炉尾气养护窑1内部设置有数量众多的均热布风喷嘴12，这些均热布风喷嘴12均与所述四个进气口11连通，并且朝向锅炉尾气养护窑1的内部空间，在锅炉尾气养护窑1的一侧还设置有排气口13，该排气口13连通锅炉尾气养护窑1的内部空间与外部大气。当需要对免烧砖坯进行高温养护时，将需要养护的对象免烧砖坯放置在锅炉尾气养护窑1的内部，由生物质焚烧锅炉尾气排放口排出的锅炉尾气经由锅炉尾气养护窑1的进气口11和均热布风喷嘴12进入到锅炉尾气养护窑1的内部空间中，进入锅炉尾气养护窑1内部的锅炉尾气则可对锅炉尾气养护窑1内部放置的免烧砖坯进行加热，即实现对免烧砖坯的高温养护，然后锅炉尾气再经由锅炉尾气养护窑1的排气口13排放到外部大气中。用设置众多均热布风喷嘴12的锅炉尾气养护窑1来对免烧砖坯进行加热，能够使锅炉尾气养护窑1内所有免烧砖坯都能得到均匀的加热效果。
S9，待免烧砖坯经过高温养护后，将高温养护后的免烧砖坯置于自然环境中进行自然养护，将自然养护的温度控制在20～28℃范围内，湿度控制在65～85%的范围内；在自然养护过程中，每天对免烧砖坯喷淋2～3次清水，自然养护14～28天后，免烧砖坯则就成为免烧砖成品，即最终得到利用生物质灰渣制备的免烧砖。
需要说明的是：
对于生物质灰渣进行的筛分处理，可采用滚筒筛、星盘筛、直线振动筛中的任意一种来实施。
对于生物质灰渣进行的磁选处理，可采用磁板式、驼峰式、皮带式除铁器中的任意一种来实施。
对于生物质灰渣进行的破碎处理，可采用颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式磨、球式磨中的任意一种来实施。
对于生物质灰渣和制砖添加料进行的干式搅拌，可采用顶入式搅拌机或侧入式搅拌机来实施，搅拌机转速控制在60～100rpm（转圈数每分钟）范围内，搅拌时间控制在3～10min（分钟）范围内。
对于干混合料进行的加水混合再搅拌，可采用单轴加湿搅拌机或双轴粉尘加湿搅拌机来实施。
在采用振动器振动砖型模具时，振动的振幅控制在1～5mm（毫米）范围内，振动时间控制在5～10 min（分钟）范围内。
在本实施方式中，利用锅炉尾气来对免烧砖坯进行高温养护，这样一来，一方面，有效利用了锅炉尾气的余热资源，从而达到节约能源的效果，另一方面，锅炉尾气的出口温度通常在110～160℃范围内，在常压的工况下，用110～160℃的锅炉尾气来对免烧砖坯进行高温养护，高温养护提供了激发活性所必需的温度，加速了免烧砖坯中的硅质材料和胶结材料中的水化水热合成反应，在免烧砖坯内生成以托贝莫来石（C5Si6H4）和水化硅酸钙（C-S-H(B)）为主的碱性水化产物，部分有水化石榴石，增强免烧砖坯的砖体强度，保证免烧砖坯的体积稳定性。板状结晶型托贝莫来石强度较高，收缩较小。此外，可以有效避免高压引起的免烧砖坯内水分快速蒸发逸出，保证正常的水化反应，减少或避免免烧砖坯内水化反应过度进行，防止生成不利于免烧砖坯强度提升的水化产物，诸如硬硅钙石（C6Si6H2）、白钙沸石（C2Si3H2）等，增强免烧砖成品的砖体强度，保证免烧砖成品的体积稳定性。
在本实施方式中，在将不同粒径的生物质灰渣筛分后作为原料，以建筑垃圾、钢渣等固体废弃物为骨料，并掺入少量生石灰后，压制成型，养护后制得免烧砖成品，在无水泥掺入的情况下，每块免烧砖中生物质灰渣含量在70%以上，生物质灰渣的利用率较高。
在本实施方式中，对不同粒径范围的生物质灰渣，通过适当的配比进行综合利用，不需要将生物质灰渣均研磨至极细的粒径范围内，可降低生物质灰渣研磨破碎的难度，节省能耗。
在本实施方式中，采用消石灰为脱酸剂的脱硫飞灰，并少量掺入生石灰，大量钙离子可以与重金属离子发生离子交换，促使重金属生成沉淀，大大降低重金属的浸出，对环境生态起到保护作用，拓展了免烧砖的应用场景，同时，也可使成型免烧砖变得更密实，进一步的增强其强度。
在本实施方式中，通过浸泡和清洗可以去除生物质灰渣中部分K（钾）、Na（钠）等金属碱，防止制备的免烧砖不出现泛碱现象，同时，还可以去除生物质灰渣中附着的烟气净化过程中生成的硫酸铵等盐分，防止制备过程中免烧砖不出现较大气孔等现象，提升免烧砖的性能。
需要说明的是，在本实施方式中，采用生物质焚烧锅炉的尾气来对免烧砖坯进行高温养护，而在其它实施方式中，也可用其它锅炉的尾气来养护免烧砖坯，诸如供暖锅炉、厂自用锅炉，等等的尾气。
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 (10)
1.一种发明，其特征在于：所述免烧砖制备方法包括：
S1，用清水浸泡清洗生物质灰渣；
S2，将生物质灰渣晾干；
S3，对生物质灰渣进行筛分破碎循环处理；
S4，将筛分破碎循环处理后的生物质灰渣与制砖添加料进行混合，并进行干式搅拌，得到干混合料；
S5，对干混合料加水混合再搅拌，得到加湿混合料；
S6，对加湿混合料进行陈化处理；
S7，采用砖型模具将陈化处理后的加湿混合料压制成免烧砖坯；
S8，利用锅炉尾气对免烧砖坯进行高温养护；
S9，对高温养护后的免烧砖坯进行自然养护。
2.根据权利要求1所述发明，其特征在于：所述利用锅炉尾气对免烧砖坯进行高温养护，其具体实现方式为，在锅炉的尾气排放口处设置锅炉尾气养护窑（1），锅炉尾气养护窑（1）内部空间用于放置免烧砖坯，锅炉尾气养护窑（1）外部设置有进气口（11），进气口（11）与锅炉的尾气排放口连通，锅炉尾气养护窑（1）内部设置有均热布风喷嘴（12），均热布风喷嘴（12）与进气口（11）连通，均热布风喷嘴（12）朝向锅炉尾气养护窑（1）的内部空间，锅炉尾气养护窑（1）设置有排气口（13），当需要对免烧砖坯进行高温养护时，将免烧砖坯放置在锅炉尾气养护窑（1）的内部，由锅炉尾气排放口排出的锅炉尾气经由锅炉尾气养护窑（1）的进气口（11）和均热布风喷嘴（12）进入到锅炉尾气养护窑（1）的内部空间中，进入锅炉尾气养护窑（1）内部的锅炉尾气对锅炉尾气养护窑（1）内部放置的免烧砖坯进行高温养护，然后锅炉尾气再经由锅炉尾气养护窑（1）的排气口（13）排放到外部大气中。
3.根据权利要求1所述发明，其特征在于：在对免烧砖坯进行高温养护时，高温养护的温度控制在100～150℃的范围内，湿度控制在65%及以上。
4.根据权利要求1所述发明，其特征在于：所述S3还包括：将生物质灰渣筛分成细粒径生物质灰渣、中粒径生物质灰渣和粗粒径生物质灰渣。
5.根据权利要求4所述发明，其特征在于：所述细粒径生物质灰渣为0.2～2mm粒径的生物质灰渣，所述中粒径生物质灰渣为2～5mm粒径的生物质灰渣，所述粗粒径生物质灰渣为5～20mm粒径的生物质灰渣。
6.根据权利要求4所述发明，其特征在于：所述制砖添加料包括脱硫飞灰、骨料和生石灰。
7.根据权利要求6所述发明，其特征在于：所述将筛分破碎循环处理后的生物质灰渣与制砖添加料进行混合，为，将筛分破碎循环处理后得到的细粒径生物质灰渣、中粒径生物质灰渣和粗粒径生物质灰渣与脱硫飞灰、骨料和生石灰按照预先设定的制砖料混合比例进行混合。
8.根据权利要求7所述发明，其特征在于：所述细粒径生物质灰渣、中粒径生物质灰渣、粗粒径生物质灰渣、脱硫飞灰、骨料和生石灰按照(1～9):(17～42):(8～21):(12～37):(8～21):(6～22)的制砖料混合比例来混合。
9.根据权利要求1所述发明，其特征在于：在对干混合料加水混合时，干混合料与加水按照(96.5～99.7):(0.3～3.5)的混水搅拌比例来混合。
10.根据权利要求1所述发明，其特征在于：
所述锅炉为生物质焚烧锅炉；
在对生物质灰渣进行筛分破碎循环处理过程中，对生物质灰渣进行磁选处理；对于生物质灰渣进行的磁选处理，采用磁板式、驼峰式或皮带式除铁器来实施；
对于生物质灰渣进行的筛分处理，采用滚筒筛、星盘筛或直线振动筛来实施；
对于生物质灰渣进行的破碎处理，采用颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式磨或球式磨来实施；
对于生物质灰渣和制砖添加料进行的干式搅拌，采用顶入式搅拌机或侧入式搅拌机来实施，搅拌机转速控制在60～100rpm范围内，搅拌时间控制在3～10min范围内；
对于干混合料进行的加水混合再搅拌，采用单轴加湿搅拌机或双轴粉尘加湿搅拌机来实施。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221014 |
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