專利名稱：用“粘性”粉煤灰作結(jié)合劑的全粉煤灰燒結(jié)陶瓷制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出用“粘性”和無粘性兩種粉煤灰混合，通過加水相互結(jié)合和處理后生產(chǎn)全粉煤灰燒結(jié)陶瓷制品。屬于建筑用的材料、陶瓷制品、陶瓷制品原料制備和處理的技術(shù)領(lǐng)域。
目前國內(nèi)外粉煤灰綜合利用途徑如天津市硅酸鹽制品廠的粉煤灰陶粒、蘇聯(lián)專利SU1537-665A“Ceramic Mixture for e.g.Bricks Prodn”、中國專利87101036“全廢渣內(nèi)墻面磚的制造方法”、EPRI ProceedingsShanghai 1991 Ash Utilization Conference V.1 Ash Use Overview，Building Products中第7-3頁、清楚說明粉煤灰燒結(jié)制品都是在無粘性粉煤灰中摻加少量至100%重量比天然泥等粘性硅酸鹽結(jié)合料、加或不加無煙煤粉、炭素渣等內(nèi)燃料、經(jīng)配料混合均勻后加水制成各種類型的磚、球等坯料，按一般工藝干燥焙燒成各種類型的磚、陶粒等建筑陶瓷制品。本發(fā)明成功地利用電廠生產(chǎn)體積安定性不合格、通常被認(rèn)為不能單獨用作粘結(jié)料的“粘性”粉煤灰代替其他粘性硅酸鹽材料作結(jié)合料，產(chǎn)生了非顯而易見的積極效果。
我國火力發(fā)電廠每年排放超過二千萬立方米的粉煤灰。侵占農(nóng)田、污染環(huán)境、造成公害。利用粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)陶瓷建筑材料等制品。變廢為寶有大的經(jīng)濟價值。對發(fā)展電力和建筑工業(yè)有幫助。
粉煤灰有無粘性和“粘性”兩種。無粘性粉煤灰的化學(xué)成份組成是SiO244～59%、Al2O314～38%、Fe2O34～17%、CaO 2～12%、MgO 0.2～3.6%。我國大部份煤的灰屬于這種類型?！罢承浴狈勖夯业牡湫蛠碓词俏覈罅刻N藏、并具有遠(yuǎn)運條件的優(yōu)質(zhì)工業(yè)用煤-東勝、神木煤。國家要求新建擴建的大型電廠盡量燒用東勝、神木煤。因此不少城市甚至同一電廠(如上海吳涇、石洞口)同時擁有兩種粉煤灰。東勝、神木煤灰的化學(xué)成份組成是SiO27～51%、Al2O32～18%、Fe2O35～24%、CaO 13～30%、MgO 1～3%。東勝、神木煤粉在爐膛中燃燒時，灰中的游離氧化鈣受到1400℃以上高溫過燒導(dǎo)致粉煤灰體積安定性不合格。粉料加水硬結(jié)成坯體后人工干燥時周圍濕度很大、再次遇到濕蒸汽中的水份時會因過燒石灰消化緩慢滯后水化膨脹而部份開裂，使制品損壞。“粘性”粉煤灰中氧化鈣、氧化鎂、三氧化二鐵含量高，導(dǎo)致軟化溫度和熔化溫度之間的溫差小。東勝、神木煤灰該溫差僅10至30℃。材料的燒結(jié)范圍是低于熔化溫度、線收率達(dá)理論值95%以上的完成燒結(jié)溫度和接近軟化溫度、線收縮率≤6%的開始燒結(jié)溫度二者的差數(shù)。用“粘性”粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)制品，燒結(jié)范圍窄，不滿足燒結(jié)時各部位的溫差要求。
按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)粉煤灰燒結(jié)制品必需引進(jìn)大量外來原料。電廠所在地一般沒有粘土礦或足夠的硼泥粘合料。長距離搬運大量粘土礦物來結(jié)合粉煤灰會增加燒結(jié)制品的成本、治理污染的投資及廠房占地面積。為此長久渴望一種沒有上述缺點的綜合利用新制品。
本發(fā)明的目的是提供一種新的陶瓷制品用電廠廢料粉煤灰，除平均含炭量＜6%干基重量比時需添加少量內(nèi)燃料外，不加外來的硅酸鹽結(jié)合料得全粉煤灰燒結(jié)陶瓷制品;提出用無粘性和“粘性”兩種粉煤灰混合、包括鍋爐混燒具有無粘性灰和“粘性”灰兩種煤種后得到的混合灰，讓它們加水后相互處理，相互改善物理化學(xué)性能。除需要時少量內(nèi)燃料外，全部用粉煤灰作原料。其設(shè)想是無粘性粉煤灰的主要礦物組成是玻璃體。它是一種無定形物質(zhì)，有較高的化學(xué)活性、主要由活性氧化硅和活性氧化鋁所組成，能和“粘性”粉煤灰中過燒石灰緩期消化生成的氫氧化鈣起化學(xué)反應(yīng)生成新生物質(zhì)，提高膨脹穩(wěn)定性和抗裂性，降低水化熱，防止坯料粉化。用“粘性”粉煤灰作無粘性粉煤灰的結(jié)合劑，混合料中氧化鈣、氧化鎂和三氧化二鐵的含量比無粘性粉煤灰增加不多，有合格的燒結(jié)范圍，混合料可達(dá)塑性指數(shù)7，能按普通工藝成型和燒成陶瓷制品。實踐證明此設(shè)想打開了用同一城市二種灰生產(chǎn)建材技術(shù)之門。
實施本發(fā)明首先要委托測試“粘性”和無粘性粉煤灰的化學(xué)成份組成重量比，根據(jù)燒結(jié)建筑材料對硅酸鹽原料化學(xué)成份的要求Al2O3＞10%以保證制品的力學(xué)強度、Fe2O3＜10%以免降低制品的燒成溫度范圍和耐火度、CaO＜10%以保證較寬的燒結(jié)范圍、MgO＜3%以免制品后期膨脹開裂，得到粗配混料中“粘性”粉煤灰最大重量比a%，然后用30∶70、40∶60至a∶100-a重量比“粘性”粉煤灰∶無粘性粉煤灰混合均勻，加至22±2%濕基水分后測試其塑性指數(shù)、燒結(jié)范圍，選擇塑性指數(shù)7以上、燒結(jié)范圍50℃以上配料范圍作為工業(yè)試驗時的原料制備配料方案。
坯體強度對設(shè)備能否適應(yīng)是本發(fā)明材料生產(chǎn)中的重要問題。需要進(jìn)行工業(yè)性試驗，選擇軌道平整的燒結(jié)設(shè)備、寬矮的窯斷面、碼坯機、真空擠泥機等設(shè)備有助于低塑性原料的生產(chǎn)。用造紙黑液等有機結(jié)合劑、稀釋后的水玻璃等化學(xué)結(jié)合劑代水可增加坯體強度。按普通工藝成型和燒成陶瓷制品。
與目前國內(nèi)外粉煤灰綜合利用途徑相比，全粉煤灰燒結(jié)陶瓷制品不用外來原料。處理一定數(shù)量粉煤灰的投資和占地面積少，還有下列優(yōu)點“粘性”粉煤灰因煤中揮發(fā)物多，燃燒后殘?zhí)苛可伲灰獰o粘性粉煤灰用量大于一半、熱值在1000千卡/千克以上就可以不要內(nèi)燃煤;每產(chǎn)十萬噸產(chǎn)品可少占農(nóng)田三十畝。節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤近七千噸。全粉煤灰燒結(jié)陶瓷建筑材料容重1300千克/米3，能減輕自重及施工勞動強度20%。節(jié)省一半基本建設(shè)投資;導(dǎo)熱系數(shù)低可改善建筑物的隔熱和吸聲性能，減少建筑物的長年空調(diào)電耗。
不同煤種的灰燒制的陶瓷制品有不同的顏色淮南煤為黃色、新汶煤為紫色等。也可通過摻加20%重量比以下含不同金屬氧化物的工業(yè)廢料、著色劑來改變產(chǎn)品顏色，美化城市建筑。
全粉煤灰燒結(jié)陶瓷建筑材料成本低、質(zhì)量好，能徹底替代粘土改變建筑材料生產(chǎn)面貌，減少污染，節(jié)約耕地和能耗，為電廠建設(shè)提供條件，在社會、經(jīng)濟和技術(shù)上有特殊效果。
實施實例用化學(xué)成份組成為SiO256.6%、Fe2O35.6%、Al2O332.6%、CaO 2%、MgO 0.5%的楊樹浦電廠無粘性干粉煤灰和化學(xué)成份組成為SiO245%、Fe2O311%、Al2O314%、CaO 14%、MgO1%的石洞口第二電廠“粘性”干粉煤灰計算得“粘性”粉煤灰的最大重量比a＝66.7。按35∶65，50∶50，65∶35重量比混料后測得塑性指數(shù)分別為5，7，7.5，選擇50∶50配料比，算得Al2O323%、CaO 8%、Fe2O38.3%、MgO 0.8%都符合燒結(jié)制品對原料的要求。試驗求得燒結(jié)范圍＝完成燒結(jié)溫度-開始燒結(jié)溫度＝1180℃-1120℃＝60℃也能夠滿足燒結(jié)建材制品對原料的要求。試驗測得燒結(jié)試塊的抗壓強度分別為25、22兆帕，抗折強度為2.4、2兆帕;比重為1300千克/米3，抗25次凍融循環(huán)試驗合格，顏色為米褐色、米色。
權(quán)利要求
一種用“粘性”粉煤灰作結(jié)合料的全粉煤灰燒結(jié)陶瓷(包括建筑材料)制品，其特征在于1、除需要時添加少量內(nèi)燃料外，不加外來的硅酸鹽結(jié)合料，用“粘性”和無粘性兩種粉煤灰混合，通過加水相互處理改善性能后經(jīng)干燥焙燒生產(chǎn)的全粉煤灰燒結(jié)陶瓷(包括建筑材料)制品。2、根據(jù)權(quán)利要求1.所述的材料，其特征在于原料制備時添加造紙黑液等有機結(jié)合劑或稀釋后的水玻璃等化學(xué)結(jié)合劑以改善坯料的塑性和強度。3、根據(jù)權(quán)利要求1.、2.所述的材料，其特征在于添加20%重量比以下含不同金屬氧化物的工業(yè)廢料、著色劑來改變產(chǎn)品顏色。4、根據(jù)權(quán)利要求1.、2.、3.所述的材料，其特征在于“粘性”和無粘性兩種粉煤灰的混合是通過產(chǎn)生“粘性”粉煤灰和無粘性粉煤灰的兩種煤種共同在鍋爐爐膛中燃燒之后完成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全部用粉煤灰生產(chǎn)的燒結(jié)陶瓷(包括建筑材料)制品，均勻混合“粘性”和無粘性兩種粉煤灰，加水后相互結(jié)合時由無粘性粉煤灰中活性氧化硅、活性氧化鋁和“粘性”粉煤灰中經(jīng)1400℃以上高溫過燒石灰緩期消化生成的氫氧化鈣起化學(xué)反應(yīng)，提高膨脹穩(wěn)定性和抗裂性后干燥、焙燒成制品。加造紙黑液等有機、稀釋后的水玻璃等化學(xué)結(jié)合劑能改善坯料的塑性和強度。本發(fā)明制品原料成本低、能耗少、強度高、容重輕、投資省，減輕施工勞動強度，改善隔熱吸聲性能，美化建筑、對電力和建筑工業(yè)有益。
文檔編號C04B35/18GK1075310SQ9311233
公開日1993年8月18日 申請日期1993年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月8日
發(fā)明者陳聘珍 申請人:陳聘珍