CN1373340A - 一种粉煤灰陶粒的烧结方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种以工业废渣粉煤灰为主料的陶粒烧结方法及设备,特别是不用外加燃料烧成的粉煤灰陶粒。方法分三步:配料制球、烧结、出料;粉煤灰生料球含原状粉煤灰80－90%、粘土5－10%、粘接剂2－5%、助熔剂2－3%,固化剂余量;分段烧结:预热-烧结-冷却;利用生料球中残余碳自燃,靠风机注入窑内足够的氧气,最终达到1150－1250℃烧结温度;设备为环状、密闭、组装式烧结窑,拆卸方便、投资少见效快,生产无污染且成本低。

Description

一种粉煤灰陶粒的烧结方法及其设备

本发明涉及一种以工业废渣粉煤灰为主要原料的粉煤灰陶粒烧结方法及其设备，属工业废渣综合利用领域。

我国是以火力发电为主的国家，目前每年排放粉煤灰1.53亿吨，大量的粉煤灰作为废渣堆积，占用土地，污染环境，造成公害。利用粉煤灰生产陶粒，变废为宝是有相当大的经济价值的。

目前，国内外主要使用以煤、焦炭和重油为燃料的烧结设备生产粉煤灰陶粒，如烧结窑法、回转窑法、立窑法，但采用上述设备生产时均不同程度存在几个方面的问题，即粉煤灰陶粒在窑中是动的，不可避免的有部分粉煤灰陶粒摔碎、挤碎、压碎、碰碎，以至使粉煤灰陶粉受到骤热、骤冷，烧结时间短，造成产品质量下降，还由于上述窑体为整体式的，安装维护不方便，且设备结构复杂，出入料不方便，更重要的是设备投资大，电能热能耗量大(每生产1立方米粉煤灰陶粒电耗35-50千瓦·小时，热耗50-110kg标煤)掺入粉煤灰量较少(一般为60％-80％)，从而成本高(每立方米陶粒70-120元)。

本发明的目的是提供一种不用外加燃料，如煤、焦炭或重油，粉煤灰陶粒的烧结窑及烧结方法，其结构简单、组装拆卸方便、物料进出方便、体轻保温、节能效果好、无污染、烧结料质量好、成本低。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种粉煤灰陶粒的烧结方法及其烧结设备，包括建粉煤灰陶粒烧结窑、制造生料球、烧结、出料过程，其特点在于：

a.所述的窑为一个由多个壁板组成的组合式环形隧道窑；

b.由原状粉煤灰、粘土、粘结剂、助熔剂、固化剂组合成混合料，其各组份配比为：原状粉煤灰80％-90％、粘土5％-10％、粘接剂2％-5％、助熔剂2％-3％、其余为固化剂；将配好的混合料搅拌均匀，制成球状，形成粉煤灰陶粒生料球；

c.将所述粉煤灰陶粒生料球放入封闭的所述组合式隧道窑中，进行分段烧结处理；

第一段为预热带：将所述粉煤灰陶粒生料球进行干燥和预热，用隧道窑烧结时余热使其升温至600-800℃，进入第二段；

第二段为烧结带，通过所述隧道窑的进风口向窑内喷入热空气，使所述生料球中的残余碳能得到完全燃烧，最高温度达到1150-1250℃，进入第三段；

第三段为冷却带，降低窑内温度，使生成的粉煤灰陶粒外壁形成了一层坚硬的外壳体；

d.出料，将已烧结好的粉煤灰陶粒所在的隧道窑两侧壁板打开，将所述粉煤灰陶粒推出所述窑体。

上述的烧结方法，其特点在于：在第一、二段进行干燥预热和烧结工序的热气是来自于由所述隧道窑烧结时产生的余热和残留碳完全燃烧所产生的热量；

上述的烧结方法，其特点在于：所述预热带∶烧结带∶冷却带比例为5∶4∶3。

上述的烧结方法，其特点在于：所述粘土为可塑性粘土，所述粘接剂为工业废泥、工业废水及废渣中一种或两种以上，所述助熔剂为铁合金废渣、电炉渣及高炉渣，所述固化剂由含硫酸钙的工业废石膏，所述粉煤灰陶粒生料球中含残余碳为5％-10％。

这种制备粉煤灰陶粒的烧结设备，是由充有粉煤灰陶粒的窑体、窑盖、窑底、通风道和风机组成的烧结窑，其特点在于：所述窑体、窑盖、窑底组成一个环状、封闭、组合型隧道窑，所述窑体主要由窑体支架、外层壁板、内层壁板、隔板组成，所述窑盖为一个带有均匀分布通风孔和下料孔的环状的窑顶铺面，所述窑底为一个留有空隙的环状的窑底铺面，所述隔板将所述隧道窑分隔为空气压力不同的、使粉煤灰燃烧产生的热气流在所述隧道窑中流动的两部分；在所述窑顶铺面上还安装有一个带有闸板的并与所述通风孔相通的多管通风管道，所述通风管道可与风机联通。

上述的烧结窑，其特点在于：所述窑体支架是由多根窑柱与内外两根环形横梁联接固定而成，所述窑柱支架采用捣打灌注而成的耐火混凝土，所述外层壁板、内层壁板为多个由加入钢纤维的耐热混凝土构成的弧形板，相邻的外层壁板或内层壁板之间的缝隙由泥料填充密封，所述外层壁板或内层壁板上端固定有至少一个连接所述窑顶铺面的挂勾，所述窑顶铺面为一个由钢丝网、钢纤维和耐火混凝土制成的构件，所述窑顶铺面在环状顶面上沿内外圈边缘留有挂接所述外层壁板或内层壁板的凸起。

上述的烧结窑，其特点在于：所述的窑底铺面由耐热混凝土砖铺垫，相邻的耐热混凝土砖之间留有的空隙为2-5cm。

上述的烧结窑，其特点在于：所述通风管道和所述风机安装在所述隧道窑的中心，所述通风管道的闸板安装在插入所述通风孔一端管道的端部。

上述的烧结窑，其特点在于：所述外层壁板外侧或内层壁板外侧或所述隔板外侧还设置有壁板支架。

上述的烧结窑，其特点在于：所述隔板充有粉煤灰陶粒的内侧上方的所述通风孔通过所述通风管道和开启的闸板与所述风机连通，在所述隔板外侧位置的所述隧道窑部分还开有一个出料通道。

采用上述粉煤灰陶粒烧结窑，由于是组合式密闭的隧道窑，可以十分方便地拆卸或安装两侧壁板，完成组窑，由于这种独特结构，在烧结粉煤灰陶粒时，不用外加燃料，当窑内充满了粉煤灰陶粒后，只需一次点火，靠风机注入窑内足够的氧气，利用隔板分段控制热气流流动，促使生料球中的残留碳自燃，充分燃烧至1150-1250℃，粉煤灰陶粒烧成，打开烧结窑两侧的壁板，将烧结好的陶粒用推土机推出窑体；以此类推，利用开启风门闸板将烧结后的热风循环吹到下一段工序，充分利用余热，余温，利用陶粒自身的燃烧，往复工作。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明

图1是本发明粉煤灰陶粒烧结窑的外形示意图

图2是图1所示烧结窑中窑支架联接示意图

图3是图1所示烧结窑部分正剖面图

图4是本发明粉煤灰陶粒烧结窑窑盖和通风管口示意图

图5是图1所示烧结窑窑中壁板与窑盖联接示意图

图6是本发明粉煤灰陶粒烧结窑窑顶入料口与通风管口示意图

图7是本发明粉煤灰陶粒烧结窑窑底结构示意图

在图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7中，该烧结窑由窑体支架1，窑柱11、环状横梁12、外层壁板2，内层壁板3，壁板挂勾21，壁板支架22，窑顶铺面4，外缓凸起41，通风孔42，闸板43，下料孔44，下料孔孔盖45，通风管道46、窑底铺面5，空隙51、风机6、隔板7、出料通道8组成。

在图1中，该烧结窑为高2m，宽2m，周长为60m的椭园环形窑。窑壁板分为外层壁板2和内层壁板3，它是多个由加入钢纤维的耐热混凝土构成的弧形板，板规格为2m×2m，板厚为100mm，与窑体支架1、窑柱11和环形横梁12组成窑体，并与窑顶铺面4和窑底铺面5组合为一个环状、封闭的隧道窑，相邻的外层壁板或内层壁板之间的缝隙由泥料填充密封。通风管道46和风机6安装在窑体中间。

在图2中，窑体支架1由窑柱11和环形横梁12组成，窑柱11与内外两根环形横梁12通过钢板镙钉联接固定在一起，相邻两个窑柱11间距为2M，窑柱支架1采用耐火混凝土捣打灌注而成，窑顶铺面4是由钢丝网、钢纤维和耐火混凝土制成的。

在图1、图4、图5中，在窑顶铺面4上均匀分布有多个通风孔42和下料孔44，下料孔44开在相邻的两个通风孔42之间，通风孔42为钢管，通风管46可插入通风孔42之中，通过通风管46与安置在窑架中心的风机6连通。

在图5、图6中，窑顶铺面4在环状顶面上沿内，外圈边缘上铸有两圈凸起41，外层壁板2和内层壁板3上安有2个挂勾21，通过挂勾21外层壁板2和内层壁板3可固定在窑顶铺面4上。通风管道46的管口处安装有闸板43，闸板43可根据工作需要开启或关闭通风管46，通风管道46的管口插入通风孔43中，通风管46的另一端与风机6相联。

在图7中，环状的窑底铺面5是用耐热混凝土砖铺垫，砖与砖之间留有2～5cm的空隙51作为窑的下通风口，通过空隙51可用窑外的鼓风机吹入热风。

在图3中，在环形隧道窑中间安装了一个隔板7，隔板7将隧道窑分隔为两部分，内侧充有粉煤灰陶粒，外侧通过一个出料通道8与窑外大气相通，由于隔板7内侧处于负压状态，使粉煤灰陶粒燃烧产生的热气流在环形隧道窑中流动。在实现工作中，环形隧道窑被分为3个工况，即25m预热带，20m的烧结带，15m的冷却带，将隔板7外侧的两侧壁板摘下作为出料通道8，利用推土机将粉煤灰陶粒烧结料成品推出。由于隔板7内外侧空气压力不同，粉煤灰中生陶球通过自燃产生的热气流在环形隧道中流动，在风机和通风道的作用下，窑内达到1150-1250℃的烧结温度。

利用本发明所述烧结窑生产粉煤灰陶粒，第一步配料，由电厂废弃的原状粉煤灰86％与可塑性好的粘土8％、工业废泥粘结剂2％、铁合金废渣助熔剂2％与含硫酸钙的工业废石膏固化剂2％混合搅拌均匀，用成盘机将料制成球状，形成粉煤灰生料球，粉煤灰生料球中含残余碳为5-10％；加入助熔剂的目的是为了增强粉煤灰陶粒的强度，因此，粘土的可塑性极为重要，所用的粘土可塑性好，助熔剂可少加或不加，而粘土的可塑性差，则要加入适量的助熔剂；第二步，将粉煤灰生料球由下料孔投入至由外壁板与内壁板及隔板形成的封闭的窑腔内，将窑内充满生料球后，进行分段烧结；第一阶段为预热带，将所述粉煤灰陶粒生料球干燥和预热，利用窑外风机通过管道向窑内风道吹入自然风，使粉煤灰生自燃至600℃，进入第二阶段；第二阶段为烧结带，通过隧道窑的进风口向窑内喷入热空气，使生料球中的残余碳得到充分燃烧，最高温度达到1150-1250℃，进入第三阶段；第三阶段为冷却带，撤掉热风，逐渐降低窑内温度，使生成的粉煤灰陶粒外壁形成了一层坚硬的外壳体；第三步，出料，将已烧结好的粉煤灰陶粒所在的两侧壁板从挂勾上摘下，用推土机或其它机械将烧成的粉煤灰陶粒推出窑体，在第一阶段进入第二阶段时，打开风道闸板，将烧结后的热风吹入第二阶段，利用隧道窑内烧结时产生的余热继续燃烧，直至达到烧结温度；本发明的粉煤灰烧结窑长60m，其中预热带为25m，烧结带为20m，冷却带为15m；依此类推，烧结好一段，将烧结好的粉煤灰陶粒用推土机推出，利用开启闸板将烧结后的热风循环吹到下一段工序，充分利用余热，余温，利用陶粒自身的燃烧，往复工作。

本发明的优点就在于该烧结窑投资少，仅为传统投资的20％，投产快，建厂时间为传统时间的1/3，安装简便，可循环烧窑，生产无污染，余热可充分利用，生产规模可以从1万立方米到100万立方米，成本低，每立方米30～40元，可为发电厂处理大量的粉煤灰废渣，利国利民更利于环境保护的要求。

Claims (10)

1.一种粉煤灰陶粒烧结方法，包括建粉煤灰陶粒烧结窑、制造生料球、烧结、出料过程，其特征在于：

a.所述的窑为一个由多个壁板组成的组合式环形隧道窑；

b.由原状粉煤灰、粘土、粘结剂、助熔剂、固化剂组合成混合料，其各组份配比为：原状粉煤灰80％-90％、粘土5％-10％、粘接剂2％-5％、助熔剂2％-3％、其余为固化剂；将配好的混合料搅拌均匀，制成球状，形成粉煤灰陶粒生料球；

c.将所述粉煤灰陶粒生料球放入封闭的所述组合式隧道窑中，进行分段烧结处理；

第一段为预热带：将所述粉煤灰陶粒生料球进行干燥和预热，使其升温至600-800℃，进入第二段；

第二段为烧结带，通过所述隧道窑的进风口向窑内喷入热空气，使所述生料球中的残留碳能得到完全燃烧，最高温度达到1150-1250℃，进入第三阶段；

第三段为冷却带，降低窑内温度，使生成的粉煤灰陶粒外壁形成了一层坚硬的外壳体；

d.出料，将已烧结好的粉煤灰陶粒所在的隧道窑两侧壁板打开，将所述粉煤灰陶粒推出所述窑体。

2.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于：所述第一阶段进行干燥预热的热气来自于由所述隧道窑烧结时产生的余热；所述第二阶烧结时的热量来自于残留碳完全燃烧。

3.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于：所述预热带∶烧结带∶冷却带比例为5∶4∶3。

4.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于：所述粘土为可塑性粘土，所述粘结剂为工业废泥、工业废水及废渣中一种或两种以上，所述助熔剂为铁合金废渣、电炉渣及高炉渣，所述固化剂由含硫酸钙的工业废石膏，所述粉煤灰陶粒生料球中含残留碳为5％-10％。

5.一种制备粉煤灰陶粒的烧结设备，是由充有粉煤灰陶粒的窑体、窑盖、窑底、通风道和风机组成，其特征在于：所述窑体、窑盖、窑底组成一个环状、封闭、组合型隧道窑，所述窑体主要由窑体支架(1)、外层壁板(2)、内层壁板(3)、隔板(7)组成，所述窑盖为一个带有均匀分布通风孔(42)和下料孔(44)的环状的窑顶铺面(4)，所述窑底为一个留有空隙(51)的环状的窑底铺面(5)，所述隔板(7)将所述隧道窑分隔为空气压力不同的、粉煤灰燃烧产生的热气流在所述隧道窑中流动的两部分；在所述窑顶铺面(4)上还安装有一个带有闸板(43)的并与所述通风孔(42)相通的多管通风管道(46)，所述通风管道(46)可与风机(6)联通。

6.根据权利要求5所述的烧结设备，其特征在于：所述窑体支架(1)是由多根窑柱(11)与内外两根环形横梁(12)联接固定而成，所述窑柱支架(1)采用捣打灌注而成的耐火混凝土，所述外层壁板(2)、内层壁板(3)为多个由加入钢纤维的耐热混凝土构成的弧形板，相邻的外层壁板(2)或内层壁板(3)之间的缝隙由泥料填充密封，所述外层壁板(2)或内层壁板(3)上端固定有至少一个连接所述窑顶铺面(4)的挂勾(21)，所述窑顶铺面(4)为一个由钢丝网、钢纤维和耐火混凝土制成的构件，所述窑项铺面(4)在环状顶面上沿内外圈边缘留有挂接所述外层壁板(2)或内层壁板(3)的凸起(41)。

7.根据权利要求5所述的烧结设备，其特征在于：所述的窑底铺面(5)由耐热混凝土砖铺垫，相邻的耐热混凝土砖之间留有的空隙(51)为2-5cm。

8.根据权利要求5所述的烧结设备，其特征在于：所述通风管道(46)和所述风机(6)安装在所述隧道窑的中心，所述通风管道(46)的闸板(43)安装在插入所述通风孔(42)一端管道的端部。

9.根据权利要求5所述的烧结设备，其特征在于：所述外层壁板(2)外侧或内层壁板(3)外侧或所述隔板(7)外侧还设置有壁板支架(22)。

10.根据权利要求5所述的烧结窑，其特征在于：所述隔板(7)充有粉煤灰陶粒的内侧上方的所述通风孔(42)通过所述通风管道(46)和开启的闸板(43)与所述风机(6)连通，在所述隔板(7)外侧位置的所述隧道窑部分还开有一个出料通道(8)。

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