专利名称：人工轻质集料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种将由燃煤发电厂的燃煤锅炉及诸如此类所产生的粉煤灰回收后，用作建筑物及公共工程中使用的人工轻质集料，从而有效利用这种粉煤灰的方法，还涉及由上述方法制成的人工轻质集料。
有效利用由燃煤发电厂的燃煤锅炉及诸如此类所产生的粉煤灰目前仍是一个较大的难题。
在松散材料处理这方面，有效利用粉煤灰，将其用作大量需要的人工轻质集料是非常适合的。
然而，将由燃煤发电厂的燃煤锅炉所产生的粉煤灰通过烧结过筛法，使部分成分形成集料，从而将粉煤灰用作集料，迄今仍是很受限制的。
其原因在于，对于燃煤发电厂的燃煤锅炉及诸如此类，为了减少粉煤灰粘结到锅炉管或锅炉壁上，选择和使用了可产生高熔点粉煤灰的煤。即，由燃煤发电厂的燃煤锅炉及诸如此类所产生的粉煤灰通常是高熔点的，为了由这种粉煤灰生成轻质集料，就必须将这种粉煤灰与大量低熔点的粘土或页岩混合并焙烧。获得大量的这种粘土和页岩是很困难的。而且，开采、运输、预处理和混合这种粘土和页岩需要较大的花费。因此，增加了人工轻质集料的制造成本。而且，由于每单位制品的粉煤灰利用率低，那么，从有效利用粉煤灰这方面来看，这种利用是不理想的。特别是，利用粉煤灰制造的人工轻质集料的绝对干燥比重约为1.2～1.4，而制造绝对干燥比重为1.0～05的轻人工轻质集料的技术不存在。因此，这种利用是有限的。
本发明的一个目的是提供一项技术，它通过添加一种很容易获得的低成本的添加剂，以便在较低温度下，以较低成本制造一种高比强度，高质量的人工轻质集料。
进而，本发明的一个目的是通过减少添加剂的使用量，从而增加每单位制品粉煤灰的利用率，这样增加了粉煤灰的利用效率。
再有，本发明的一个目的是增加其轻质度，从而提供一种极轻的人工轻质集料，从而扩展其用途。
使由燃煤锅炉产生的粉煤灰与一种降低熔点作用剂、一种烧结剂和一种发泡剂混合以获得一种混合物，粉碎该混合物，这样平均粒径至多15微米，因此获得一种粉状制品，给该粉状制品加水并进行造粒以获得颗粒，然后在一个转窑中，在1000℃至1250℃的温度范围内焙烧，以得到1.0～0.5的绝对干燥比重颗粒的步骤来制造本发明的人工轻质集料。而且，本发明的制造人工轻质集料的方法包括使由燃煤锅炉产生的粉煤灰与一种降低熔点作用剂、一种烧结剂和一种发泡剂或者一种调节还原程度的材料混合以获得一种混合物，粉碎该混合物，这样平均粒径至多15微米以获得一种粉状制品，给该粉状制品加水并进行造粒以获得颗粒，然后在一个转窑中，在1000℃至1250℃的温度范围内，焙烧颗粒。这里，在焙烧之前可以进行干燥。
发泡剂包括氧化铁，该氧化铁含量使得粉煤灰中Fe2O3的含量范围以重量百分比计占1％～10％，还包括含量范围以重量百分比计占粉煤灰的0.2％～10％的含碳材料，和含量范围以重量百分比计占粉煤灰的0％～1％的碳化硅。特别是，在焙烧以得到1.0～0.5的绝对干燥比重的情况下，最好添加氧化铁，该氧化铁含量使得粉煤灰中Fe2O3的含量范围以重量百分比计占3％～10％，含量范围以重量百分比计占粉煤灰的0.1％～1％的碳化硅，和含量范围以重量百分比计占粉煤灰的0.2％～10％的含碳材料。典型的含碳材料是煤或焦炭。
通过将一种碱金属化合物与粉煤灰混合，使得Na2O和K2O的总量以重量百分比计分别或均在30％～50％的范围内，在1000℃～1200℃的温度范围内加热和熔化该混合物以形成一种玻璃状物，然后冷却和破碎上述玻璃状物，从而制成降低熔点作用剂。
然后，降低熔点作用剂最好添加到粉煤灰中，使得Na2O和K2O的总量范围以重量百分比计，占焙烧制品的2％～6％。在此，碱金属化合物最好是碳酸钠或碳酸钾。
还原程度调节材料是用来调节集料内部的还原程度，它最好由含量范围以重量百分比计占粉煤灰的0.2％～10％的含碳材料制成。典型的含碳材料是煤或焦炭。
本发明在粉煤灰中添加物质以制成降低熔点作用剂，即通过将一种碱金属化合物与粉煤灰混合，使得Na2O和K2O的总量以重量百分比计分别或均在30％～50％的范围内，并在1000℃～1200℃的温度范围内进行加热和熔化，以形成一种玻璃状物，然后冷却和破碎，从而制成这种制品。这样，转化的Na2O和K2O的总量范围以重量百分比计，占焙烧制品的2％～6％。结果，粉煤灰的熔点降至1000℃～1200℃的温度范围内，在该温度工业上是合理的，焙烧比较容易。接着，添加用作发泡剂的氧化铁、碳化硅和平均粒径等于或小于10微米的含碳材料例如煤或焦炭。因此，可焙烧一种第一人工轻质集料，该第一人工轻质集料具有高比强度和低吸水率以及约0.5～1.5的绝对干燥比重。
或者，添加用作还原程度调节材料的平均粒径至多10微米的含碳材料例如煤或焦炭，该还原程度调节材料的含量以重量百分比计占粉煤灰的0.2％～10％，因此，可焙烧一种第二人工轻质集料，该第二人工轻质集料具有高比强度和低吸水率以及约1.5～2.0的绝对干燥比重。
在粉煤灰中添加氧化铁，这样，在粉煤灰中Fe2O3的含量范围以重量百分比计占1％～10％。特别是，在绝对干燥比重为0.5～1.0的的情况下，Fe2O3含量以重量百分比计至少在3％，而添加到粉煤灰中的碳化硅含量以重量百分比计占0.1％～1％。而且，使用的含碳材料的含量以重量百分比计占粉煤灰的0.2％～10％。这里，含碳材料还用来调节焙烧时粒状颗粒内的还原情况。
对于一个特定的工作实例，将碳酸钠、碳酸钾和粉煤灰混合，然后在1000℃～1200℃的温度范围内进行加热和熔化，以形成一种玻璃状物，其中Na2O和K2O的总量以重量百分比计分别或均在30％～50％的范围内，然后冷却和破碎，从而制成降低熔点作用剂。
根据本发明的一种制造人工轻质集料的方法，首先，相对于以重量计为100份的作为原材料的粉煤灰，在附加比例中，添加0.2～5份作为烧结剂的膨润土，且添加前述降低熔点作用剂，这样，转化成的Na2O和K2O的总量范围以重量百分比计，占焙烧制品的2％～6％。
而且，在产生第一人工轻质集料的情况下，以前述比例添加发泡剂。或者，在产生第二人工轻质集料的情况下，添加以重量百分比计占0.2％～10％的含碳材料例如煤或焦炭，以便调节集料内部还原程度。
然后，将以这种方式获得的混合物粉碎以达到平均粒径至多15微米。接着，通过添加水并对粉状制品造粒而获得颗粒。其后，必要时在干燥之后，在1000℃～1250℃焙烧颗粒。
在本发明中使用的造粒方法可以是利用一种盘式制粒机或一种挤压制粒机可以简单的获得一种预定直径的颗粒。而且，为了焙烧，如果希望连续的操作和均匀的质量，最好是使用一种转窑。
下面讨论降低熔点作用剂。
对于粉煤灰，通常情况下，生成液相以开始烧结时的温度非常高，达到1400℃～1500℃。由于焙烧设备的耐火性，能量耗费和发泡剂的选择方面的困难，在1400℃～1500℃焙烧人工轻质集料不现实。至今，在焙烧这种高耐火性的原材料的情况下，通常有一种方法，即大量添加作为降低熔点作用剂的天然矿物，例如低耐火性和包括大量碱金属或废玻璃例如玻璃瓶等的粘土或页岩。本发明对添加的粘土和页岩的效果的调查结果证实，在形成这些粘土和页岩的成分中，具有少量的碱金属的形成液相的温度明显的低。
然而，如果在粉煤灰中添加包括大量碱金属的工业化学产品，只有粒状粉煤灰的颗粒表面熔化，而不能焙烧到其内部。这是因为作为可有效降低熔点的碱金属的工业制品的钠盐和钾盐主要是可溶于水的部分，在干燥粒状颗粒的步骤中，碱金属集中在颗粒表面，因此，在焙烧时，只有颗粒表面熔化，而不能焙烧其内部。
从对于防止工业碱金属化合物集中在颗粒表面的方法的调查结果可以发现，当将一种碱金属化合物例如碳酸钠或碳酸钾与粉煤灰混合，并在1000℃～1200℃的温度范围内进行加热和熔化，以形成一种玻璃状物，使Na2O和K2O的总量以重量百分比计分别或均在30％～50％的范围内，然后冷却和粉碎，并添加到粉煤灰中，使Na2O和K2O的总量范围以重量百分比计，占焙烧制品的2％～6％，然后，在1000℃～1250℃的温度焙烧，此时，获得一种中心均匀发泡的高强度人工轻质集料。
对于本发明，用于降低熔点作用剂的碱金属化合物例如碳酸钠或碳酸钾以低成本作为工业化学产品大量生产，因此，本发明在成本方面是有利的。而且，当加热碱金属族的碳酸盐或碳酸氢盐时，不产生有害气体，这样是理想的。通过给粉煤灰中添加碱金属化合物，由碱金属和二氧化硅制得很难溶于水的一种玻璃状物，由于粉煤灰作为制造玻璃状物的二氧化硅的来源。那么，粉煤灰还可以用于降低熔点作用剂。因此，粉煤灰的处理率可以提高，而且不需要新的来源，因此这是很理想的。
对于降低熔点作用剂，Na2O或K2O的总量以重量百分比计分别或均在30％或以下，生成玻璃的熔点温度超过1200℃。因此，设备和保养费用变大，而能量耗费也高。而且，由于碱金属的包含百分比也下降，降低熔点作用剂的用量变大，因此这是不希望的。而且，如果Na2O或K2O的总量以重量百分比计分别或均超过50％，那么，形成的玻璃状物的水溶性增加，因此只有粒状颗粒的表面很容易变软，而颗粒内部不能焙烧。因此，这是不希望的。
对于本发明的人工轻质集料，之所以添加一种降低熔点作用剂以使转化的Na2O和K2O的总量范围以重量百分比计，占焙烧制品的2％～6％，是因为根据含碳材料的种类，粉煤灰的化学成分不同，以重量百分比计，它包括SiO250％～55％,Al2O3；25％～30％,Na2O；0.2％～2％,K2O；0.2％～1％，并且通过以前述用量添加碱金属族，熔点大大降低，且熔化温度范围扩大。
如果在人工轻质集料中的Na2O或K2O的总量以重量百分比计小于2％，焙烧温度变成1250℃或更大，这样是不实用的。而且，如果增加到大于6％，熔点的降低效果极小，由于添加剂的增加从而制造费用增加，这是不希望的。
下面说明用来获得第一人工轻质集料的发泡剂。
当为了造粒而向粉煤灰添加水时，那么，根据造粒方法，干燥的颗粒的堆积比重几乎变为1.5～1.9。当该颗粒在1000℃～1250℃焙烧时，绝对干燥比重变为约1.5～2.0。结果，为了制得人工轻质集料的绝对干燥比重约为0.5～1.5，在粉煤灰中添加一种发泡剂。
对于发泡剂的氧化铁，高度氧化的赤铁矿是理想的。使氧化铁的粒径等于或小于10微米的原因是在焙烧期间通过含碳材料和碳化硅而促进还原反应。而且，在焙烧期间制造人工集料中Fe2O3的含量以重量百分比计在1％或更大的原因是因为如果小于此，则发泡剂的效果极小，且人工轻质集料的绝对干燥比重不能减少到约1.0～1.5。而且，为了制得绝对干燥比重为0.5～1.0,Fe2O3的含量以重量百分比计必须在3％或更大，因此，碳化硅充分反应。由于碳化硅分解产生的碳的发泡效果，轻质很明显。另一方面，即使在焙烧过的集料中的Fe2O3的含量以重量百分比计超过10％，由于发泡而轻质效果不会增加。这里，氧化铁的比重远大于粉煤灰的比重，且如果没有促进发泡，人工轻质集料的绝对干燥比重可增加。
当通过加热粒状颗粒而大量产生液相时，碳化硅与氧化铁(Fe2O3)发生反应并以很好的效果产生CO和CO2气体。这种CO和CO2气体得到捕捉并促进颗粒内气泡的涨大。当碳化硅的含量小于0.1％，绝对干燥比重为0.5～1.0的轻质效果不够充分，而且不能达到绝对干燥比重等于或小于1.0。另一方面，即使超过10％，轻质效果不会增加。
对于含碳材料，如下所述，在烧结期间调节颗粒内部还原程度的效果很强，而且它与氧化铁反应以获得发泡反应。
下面描述为了获得第二人工轻质集料用来调节还原程度的一种材料。
通过添加的含碳材料使粒状颗粒的内部保持一种还原气氛的原因在于为将粉煤灰中包含的氧化铁即赤铁矿还原成方铁矿或磁铁矿，这样降低母体的熔点，使颗粒表面氧化，增加耐火性以便在加热时减缓颗粒的熔化，增加焙烧温度，并促进内部烧结以增加集料强度和减少吸水率。
对于添加比例以重量百分比计在0.2％或更小的含碳材料，颗粒内部还原的状态无法保持，因此不能获得颗粒内部熔点降低的效果。而且，如果含碳材料的添加比例超过10％，那么，未燃烧的碳保持在颗粒内部，且由于剩余碳与二氧化硅的反应较弱，有可能人工轻质集料的强度下降，而吸水率增加。这是不希望的。
当为了造粒将水添加到粉煤灰中，然后根据造粒方法，干燥颗粒的堆积比重变为约1.5～1.9。如果颗粒在1000℃～1250℃与一种调节还原程度的材料一起焙烧，然后获得一种具有约1.5～2.0的绝对干燥比重及一些焙烧收缩的高强集料。
本发明现在要谈论下面的工作实例。
工作实例1～65是关于第一人工轻质集料，而工作实例66～94是关于第二人工轻质集料。粉煤灰，膨润土，赤铁矿，碳化硅和焦炭的化学成分在表1中表示。而且，通过使表1中的粉煤灰与作为碱金属原材料的碳酸钠和碳酸钾的第一试剂等级制品混合，在表2所示的条件下在一预定温度下在电炉内加热10分钟，从炉内取出并冷却，然后磨成粉状从而制得降低熔点作用剂。前述原材料以表3所示的成分收集并称重，然后在一种球磨机中研磨并混合。磨成粉状的原材料的粒径分布通过一个激光衍射型粒径分布仪来测量，并在表3中表示。
将水添加到获得的粉状的原材料，并在一个盘式制粒机内造粒成约5～15毫米直径的球形，然后干燥，之后颗粒送到一个转窑(内直径500毫米长度4800毫米的砖砌衬)中焙烧。在焙烧后人工轻质集料中碱金属的化学成分如表3所示。
焙烧的人工轻质集料的绝对干燥比重和吸水率根据JIS A1110来测量，且对于直径约10毫米的人工轻质集料测量粉碎强度。获得的结果和焙烧温度如表4所示。绝对干燥比重约1.0～1.5，因此，获得几乎与一种工业人工轻质集料的为1.2～1.4的绝对干燥比重相同的人工轻质集料。而且，在绝对干燥比重为1.2～1.3时的粉碎强度是11N～15N，相对照的工业人工轻质集料对应值是5N～6N，即使在绝对干燥比重为1.0时，仍有7N～8N，得到极高比强度的人工轻质集料。24小时吸水率降至约5％。在降低熔点作用剂极少且在焙烧过的人工轻质集料中碱金属化合物的总重以重量百分比计小于2％情况下，即使焙烧温度增加到1210℃～1260℃，颗粒的焙烧不够充分，因此绝对干燥比重超过1.55，这比目标值(1.5)高，粉碎强度低，吸水率高。在降低熔点作用剂充分且在焙烧过的人工轻质集料中碱金属化合物的总重以重量百分比计超过6％情况下，颗粒表面在低温下熔化，且焙烧温度降到1050℃～1120℃，因此颗粒的内部焙烧不够充分。这样，粉碎强度降至2N～4N，而吸水率增加到10％～11％。即使碱金属化合物的总重以重量百分比计在2～6％，在赤铁矿添加量极少的情况下，尽管强度增加而吸水率也减小，但绝对干燥比重超过1.55，这比目标值(1.5)高。因此轻质不够充分。碱金属化合物的总重以重量百分比计在2～6％，即使赤铁矿添加量以重量百分比计超过10％，但比重，强度或吸水率没有改进效果。在不添加含碳材料的情况下，不会促进烧结，因此，绝对干燥比重高，在低强度时吸水率高。如果含碳材料的添加量以重量百分比计超过10％，绝对干燥比重增加到约1.65，比强度降至6N～8N。前述原材料以表5中的成分经收集和称重，然后在球磨机中磨成粉状并混合。通过激光衍射型粒径分布仪测量的粉状的原材料的粒径分布表示在表5中。
将水添加到获得的粉状的原材料，并在一个盘式制粒机内造粒成约5～15毫米直径的球形，然后干燥，之后颗粒送到一个转窑(内直径500毫米长度4800毫米的砖砌衬)中焙烧。在焙烧后人工轻质集料中碱金属的含量和由铁转换所得的Fe2O3含量如表5所示。
焙烧的人工轻质集料的比重和吸水率根据JIS A1110来测量，且对于直径约10毫米的人工轻质集料测量粉碎强度。获得的结果和焙烧温度如表6所示。绝对干燥比重约0.5～1.0，因此，获得一种极轻的人工轻质集料。而且，接近绝对干燥比重为0.5的粉碎强度是3N，然而，接近绝对干燥比重为1.0的粉碎强度是7N～8N，得到极高比强度的人工轻质集料。在绝对干燥比重为0.5时，24小时吸水率为12％～13％，在绝对干燥比重为1.0时，24小时吸水率为6％。在降低熔点作用剂极少且在焙烧过的人工轻质集料中碱金属化合物的总重以重量百分比计小于2％情况下，即使焙烧温度增加到1300℃，颗粒的焙烧不够充分，因此即使添加发泡剂，绝对干燥比重高达1.21，粉碎强度低至2.2N，吸水率高增加到14.2。在降低熔点作用剂充分且在焙烧过的人工轻质集料中碱金属化合物的总重以重量百分比计超过6％情况下，颗粒表面在低温下熔化，且焙烧温度降到1000℃，因此颗粒的内部焙烧不够充分。这样，绝对干燥比重增加到1.37，该值高于目标值(1.0)，粉碎强度降至2.7N，而吸水率增加到13.1％。即使碱金属化合物的总重以重量百分比计在2～6％，且赤铁矿添加量使在焙烧后Fe2O3的包含比例超过10％，绝对干燥比重或强度没有显著变化，且赤铁矿含量增加效果不明显。
在不添加碳化硅的情况下，绝对干燥比重变为1.15，没有降到目标值(1.0)。在此，本实例包括仅通过含碳材料实施赤铁矿还原的工作实例。即使碳化硅添加量以重量百分比计超过1％，也不会改进降低绝对干燥比重的的效果。在焦炭(含碳材料)完全没有添加的情况下，在人工轻质集料内部进行氧化，因此气泡的涨大最小，绝对干燥比重为1.44，没有达到目标值(1.0)。如果焦炭(含碳材料)的添加量以重量百分比计超过1％人工轻质集料的表面的氧化程度变成最小，这样，焙烧温度不能增加。因此，比重增加而强度降至6N～8N。前述原材料以表7所示的成分收集并承重，然后在一种球磨机中磨成粉状并混合。磨成粉状的原材料的粒径分布通过一个激光衍射型粒径分布仪来测量，并在表7中表示。
将水添加到获得的粉状的原材料，并在一个盘式制粒机内造粒成约5～15毫米直径的球形，然后干燥，之后颗粒送到一个转窑(内直径500毫米长度4800毫米的砖砌衬)中焙烧。在焙烧后人工轻质集料中碱金属的化学成分如表7所示。焙烧的人工轻质集料的比重和吸水率根据JIS A1110来测量，且对于直径约10毫米的人工轻质集料测量粉碎强度。获得的结果和焙烧温度如表8所示。绝对干燥比重约1.5～2.0。而且粉碎强度是15N～40N，相对照的工业人工轻质集料对应值是5N～6N，得到极高比强度的人工轻质集料。24小时吸水率也降至约0.3％～4％。在降低熔点作用剂极少且在焙烧过的人工轻质集料中碱金属化合物的总重以重量百分比计小于2％情况下，即使焙烧温度增加到1250℃～1270℃，颗粒的焙烧不够充分，因此粉碎强度低，吸水率高。在降低熔点作用剂充分且在焙烧过的人工轻质集料中碱金属化合物的总重以重量百分比计超过6％情况下，颗粒表面在低温下熔化，这样，焙烧温度不能增加到接近1000℃。因此，由于颗粒的内部焙烧不够充分，这样，粉碎强度降至5N～9N，而吸水率增加到5％～8％。即使碱金属化合物的总重以重量百分比计在2～6％，在没有添加含碳材料(焦炭)的情况下，颗粒内部不在还原状态，因此不会促进液相的形成，这样不会获得足够的强度。碱金属化合物的总重以重量百分比计在2～6％，如果赤铁矿添加量以重量百分比计超过10％，则绝对干燥比重，强度或吸水率没有改进效果，这是糟糕的。
对于本发明，按照上面所述，利用粉煤灰可有效的制造一种低成本高质量的人工轻质集料，该粉煤灰由燃煤锅炉产生以作为原材料。结果，粉煤灰可重复利用作为要求质量轻的建筑材料等，以代替回收时作为工业废料来处理。因此，它对环境保护和能量的稳定供应的贡献是显而易见的。组分 粉煤灰 膨润土赤铁矿 碳化硅 焦炭SiO256.2 65.8 1.03 143.25 7.56Al2O332.1 13.2 97.83.24Fe2O33.57 1.55CaO 0.59 0.55MgO 1.41.8Na2O0.22 1.59K2O 0.48 1.7SO30.48 0.61C 29.06 88.3I.L. 13.42总量 94.56 100.09 98.83 172.31 99.71[表2]降低熔点 粉煤灰碳酸钠 碳酸钾 热处理后的热处理温度作用剂 碱金属 ℃NO. (重量％) (重量％)(重重％) (重量％)1-170 30 021.0 12001-258 42 031.9 12001-350 50 038.1 11001-440 60 048.0 10001-530 70 058.9 10002-170 0 3023.8 12002-260 0 4032.6 12002-350 0 5041.9 11002-445 0 5546.9 10002-530 0 7062.7 10003-170 15 1522.7 12003-260 20 2031.1 12003-350 25 2540.2 11003-444 28 2846.1 10003-530 35 3561.0 1000材料组成颗粒 颗粒尺寸粉煤灰降低熔点膨润土赤铁矿 焦炭Na2O+K2O(重量％)作用剂(重量％) (重量％) (重量％) (重量％)(μm)No.比例实施例1 89 4 1 33 2.192 831-2101 33 4 133 78 151 33 5.69对比实施例1 9031 33 1.7 132 76 171 33 6.3 133 861-2101 03 4.1 104 74 101123 3.9 145 86 101 30 4.196 75 101 3 11 4.3 11实施例4 8941 33 2.495 8581 33 4 96 81 121 33 5.7 127 871-3 81 13 4 138 7881103 3.9 119 8781 31 3.9810 7881 3 10 4.27对比实施例7 9121 33 1.6 118 79 141 33 6.4 129 8881 03 4 1510 761-3 81123 3.9 1011 8881 30 3.9 1212 7781 3 11 4.2 12实施例11 9031 33 2.3 1412 871-4 61 33 3.8 1013 83 101 33 5.8 10对比实施例13 9121 33 1.8 1214 88 121 33 6.9 1015 901-4 61 03 3.9 1216 7861123 3.7 1117 9061 30 3.7718 7961 3 11 4 10实施例14 8941 33 2.19续1584 2-291333.9101678 151335.910实施例1790 31332.1121886 2-371333.9111982 111335.612实施例2090 31332.2122186 2-471334.2112283 101335.7 9实施例2389 41332.1102483 3-2 101334 82578 151335.711实施例2690 31332 112785 3-381334.2112881 121333.910实施例2990 31332.2113086 3-471334.2133183 101335.710绝对干燥粉碎强度(N)吸水率焙烧温度比重 (24小时)(D.B.％) (℃)实施例1 1.44 18 4.7 12302 1.13 10 5.8 11803 0.98 7 6.1 1150对比实施例1 1.58 3 8.8 12602 1.61 3 10.2 11203 1.78 21 4.3 12004 1.22 12 5.4 11605 1.55 4 8.1 12006 1.63 8 5.7 1110实施例4 1.39 16 4.8 12005 1.15 10 5.7 11606 1.10 9 6.0 11207 1.26 13 5.2 11908 1.11 10 5.8 11409 1.26 12 5.3 117010 1.29 15 5.0 1150对比实施例7 1.62 3 9.7 12408 1.66 2 11.4 10709 1.74 23 4.3 118010 1.19 11 5.5 114011 1.57 4 8.4 118012 1.65 6 6.7 1140实施例111.51 21 4.5 1180121.33 15 5.0 1140131.26 11 5.4 1110对比实施例131.60 2 11.1 1210141.81 4 7.9 1050151.59 19 4.5 1160161.27 11 5.4 1120171.58 3 9.5 1150181.64 6 6.4 1130实施例141.42 18 4.7 1190151.12 9 5.9 1150161.05 8 6.2 1120续171.39174.71170181.12105.81130190.95 96.01100201.50204.51150211.23125.31110221.19115.51070231.43194.61200241.14 95.91160251.06 86.31130261.45204.61180271.14105.81140281.12 95.91100291.53234.41160301.26135.21100311.21115.41080材料组成 颗粒 颗粒尺寸粉煤灰降低熔点膨润土 赤铁矿 碳化硅 焦炭 Na2O+K2O Fe2O3(重量％)作用剂(重量％)(重量％)(重量％)(重量％)(重量％)(重量％)(μm)No.比例E-3286.5 413 0.5 5.0 2.16.8 1233 80.51-2 1013 0.5 5.0 4.16.7 1234 75.5 1513 0.5 5.0 5.86.6 14E-3586.5 413 0.5 5.0 2.46.8 123677.9 1011 0.1 10.0 5.14.6 123782.5 1011 0.5 5.0 4.94.6 113886.8 1011 1.0 0.2 4.74.6 103975.91-3 1013 0.1 10.0 5.16.8 144080.6 1013 0.5 5.0 4.96.7 144184.8 1013 1.0 0.2 4.76.6 114272.9 1016 0.1 10.0 5.0 10.0 124377.5 1016 0.5 5.0 4.99.8 134481.8 1019 1.0 0.2 4.79.5 124576.5 1513 0.5 5.0 6.96.6 10C-1988.5 213 0.5 5.0 1.66.8 142072.5 1813 0.5 5.0 8.26.5 112186.5 1017 0.5 5.0 4.8 10.8 112281.01-3 1013 0.0 5.0 4.96.7 152379.8 1013 1.2 5.0 4.96.7 102485.5 1013 0.5 0.0 4.76.6 122573.5 1013 0.5 12.0 5.26.8 12E-4686.5 413 0.5 5.0 2.86.8 114782.51-4 813 0.5 5.0 4.96.7 144878.5 1213 0.5 5.0 7.06.6 13E-4986.5 413 0.5 5.0 2.16.8 135080.52-2 813 0.5 5.0 4.36.7 135175.5 1513 0.5 5.0 6.06.6 11E-5286.5 413 0.5 5.0 2.66.8 115377.9 1011 0.1 10.0 5.54.6 145482.5 1011 0.5 5.0 4.94.6 135586.8 1011 1.0 0.2 5.14.6 125675.9 1013 0.1 10.0 5.56.8 105780.52-3 1013 0 5 5.0 5.36.7 135884.8 1013 1.0 0.2 5.16.5 125972.9 1016 0.1 10.0 5.5 10.0 15续6077.5 10160.55.05.39.8136181.8 10161.00.25.19.5146275.5 15130.55.07.56.610E-6386.54130.55.02.86.8126482.5 2-4 8130.55.04.86.7126578.5 12130.55.06.86.612*E实施例C对比实施例绝对干燥 粉碎强度(N)吸水率 焙烧温度比重 (24小时)(D.B.％) (℃)实施例320.69 4.8 9.2 1250330.51 3.0 11.8 1050340.56 3.5 10.9 1020实施例350.72 5.1 8.8 1190360.97 7.6 6.3 1070370.88 6.4 7.2 1070380.75 5.2 9.0 1080390.89 6.2 8.1 1030400.53 3.2 11.5 1030410.52 3.0 12.7 1030420.91 7.0 8.9 1020430.48 2.9 12.3 1020440.50 2.8 13.0 1030450.54 3.3 11.4 1020对比实施例191.21 2.2 14.2 1300201.37 9.7 3.1 1000210.56 3.5 11.1 1030221.15 10.1 4.7 1030230.53 3.2 11.5 1030241.44 5.0 16.7 1030250.67 3.4 11.6 1030实施例460.85 6.6 7.3 1130470.63 4.3 10.1 1030480.78 5.3 8.5 1020实施例490.64 4.2 9.0 1250500.50 3.2 11.0 1040510.57 3.6 12.0 1020实施例520.72 5.3 8.6 1160530.97 6.6 6.7 1070540.88 6.6 7.2 1070550.75 4.2 9.0 1070560.89 5.7 8.1 1020570.53 3.2 11.5 1030580.52 2.8 12.7 1030590.91 5.9 6.9 1020续60 0.482.912.1102061 0.502.613.0102062 0.543.311.41020实施例63 0.796.08.4 113064 0.624.010.1103065 0.724.78.6 1020材料组成 颗粒 颗粒尺寸粉煤灰降低熔点膨润土焦炭 Na2O+K2O(重量％)作用剂(重量％) (重量％) (重量％)(μm)No.比例实施例66924 1 3 2.1 1167861-210 1 3 4.1 126881 15 1 3 5.7 10对比实施例26933 1 3 1.892779 17 1 3 6.2 1128891-210 1 0 4 92978 10 111 4.3 10实施例69 92 4 1 3 2.4970888 1 3 4 97184 12 1 3 5.7 1072901-3 8 1 1 4 1173818 110 4.28对比实施例30942 1 3 1.6 113182 14 1 3 6.5 1232918 1 04 1133801-310 111 4.39实施例74933 1 3 2.3875901-4 6 1 3 3.987686 10 1 3 5.97对比实施例34942 1 3 1.8 113584 12 1 3 6.9 1136931-4 6 1 0 3.8 1337826 111 4.1 14实施例77924 1 3 2.2778872-2 9 1 3 3.977981 15 1 3 5.99实施例80933 1 3 2.2 1181892-3 7 1 3 3.9 108285 11 1 3 5.68实施例83903 1 3 2.2884892-4 7 1 3 4.3 148586 10 1 3 5.88续实施例8692 4132.1108786 3-210134 108881 15135.7 9实施例8993 3132 109088 3-3 8134.2119184 12135.914实施例9293 3132.3119389 3-4 7134.2 99486 10135.7 7绝对干燥 粉碎强度(N) 吸水率焙烧温度比重 (24小时)(D.B.％) (℃)实施例661.89 37 0.9 1240671.78 28 1.9 1130681.52 15 3.9 1000对比实施例261.63 10 6.0 1270271.57 7 7.1 1010281.80 4 3.6 1140291.74 19 2.6 1140实施例691.97 36 0.3 1230701.80 28 1.8 1150711.61 16 3.0 1050721.79 29 1.7 1140731.73 27 2.1 1130对比实施例301.84 8 4.5 1270311.57 5 5.5 1000321.70 4 5.0 1150331.65 13 4.2 1110实施例741.94 37 0.5 1220751.75 28 2.0 1130761.56 18 3.6 1030对比实施例341.79 10 3.9 1250351.58 9 7.8 990361.78 3 4.0 1140371.65 25 3.7 1130实施例771.93 37 0.6 1230781.76 28 2.3 1130791.54 17 3.5 1020801.92 36 0.7 1230811.77 27 2.0 1130821.59 19 3.3 1050831.95 38 0.5 1230841.78 31 1.7 1130851.71 24 2.4 1130861.97 39 0.3 1240871.78 26 2.2 1140续881.60223.11050892.00400.21250901.73272.51130911.59203.51030921.76271.71130931.73252.31120941.61193.21060
权利要求
1．一种人工轻质集料，通过以下步骤制得将粉煤灰与一种降低熔点作用剂、一种烧结剂和一种发泡剂混合以获得一种混合物，粉碎该混合物使其平均粒径至多为15微米以获得一种粉状制品，形成所述粉状制品的小团体，然后在1000℃至1250℃的温度范围内，焙烧所述小团体以产生1.0～0.5的绝对干燥比重的上述人工轻质集料。
2．一种制造人工轻质集料的方法，其步骤包括使粉煤灰与一种降低熔点作用剂、一种烧结剂和含碳材料混合以获得一种混合物，粉碎该混合物，以获得一种平均粒径至多15微米的粉状制品，形成所述粉状制品的小团体，然后在1000℃至1250℃的温度范围内，焙烧所述小团体。
3．如权利要求2所述的制造人工轻质集料的方法，其特征在于所述含碳材料的含量范围以重量百分比计占粉煤灰的0.2％～10％
4．如权利要求2所述的制造人工轻质集料的方法，其特征在于，在混合物中还混入氧化铁。
5．如权利要求4所述的制造人工轻质集料的方法，其特征在于，在混合物中混入碳酸氢盐。
6．如权利要求4和5中任一所述的制造人工轻质集料的方法，其特征在于，该氧化铁含量范围以重量百分比计占粉煤灰的1％～10％，含碳材料含量范围以重量百分比计占粉煤灰的0.2％～10％，和碳化硅的含量范围以重量百分比计占粉煤灰的0％～1％。
7．如权利要求2至6中任一所述的制造人工轻质集料的方法，其特征在于降低熔点作用剂是通过以下步骤制得的将一种碱金属化合物与粉煤灰混合，使得在混合物中，Na2O和K2O的总量以重量百分比计分别或均在30％～50％的范围内，在1000℃～1200℃的温度范围内加热和熔化上述混合物以形成一种玻璃质材料，然后冷却和破碎该玻璃质材料。
8．如权利要求2至6中任一所述的制造人工轻质集料的方法，其特征在于所述降低熔点作用剂是通过以下步骤制得的将一种碱金属化合物与粉煤灰混合，使得在混合物中，Na2O和K2O的总量以重量百分比计分别或均在30％～50％的范围内，在1000℃～1200℃的温度范围内加热和熔化该混合物以形成一种玻璃质材料，然后冷却和破碎该玻璃质材料；而且，降低熔点作用剂添加到粉煤灰中，使得Na2O和K2O的总量范围以重量百分比计占焙烧制品的2％～6％。
9．如权利要求7和8中任一所述的制造人工轻质集料的方法，其特征在于所述碱金属化合物是碳酸钠或碳酸钾。
10．如权利要求2所述的制造人工轻质集料的方法，其特征在于所述小团体是颗粒，且转窑用作焙烧炉。
11．一种用于人工轻质集料的降低熔点作用剂，它是通过以下步骤制得的将一种碱金属化合物与粉煤灰混合，使得在混合物中，Na2O和K2O的总量以重量百分比计分别或均在30％～50％的范围内，在1000℃～1200℃的温度范围内加热和熔化上述混合物以形成一种玻璃质材料，然后冷却和破碎该玻璃质材料。
12．如权利要求11所述的一种用于人工轻质集料的降低熔点作用剂，其特征在于所述碱金属化合物是碳酸钠或碳酸钾。
全文摘要
由燃煤锅炉产生的粉煤灰与一种包括碳酸钠和碳酸钾的降低熔点作用剂,一种包括膨润土的烧结剂和一种包括碳化硅和含碳材料的发泡剂混合,或者与一种包括碳酸钠和碳酸钾的降低熔点作用剂,一种包括膨润土的烧结剂和一种包括含碳材料的用来调节还原程度的材料混合,以获得一种混合物。然后,粉碎该混合物使得平均粒径至多15微米以获得一种粉状制品。然后将水添加到该粉状制品中,该粉状制品经造粒以获得颗粒,之后颗粒在一个转窑内在1000℃～1250℃的温度范围内焙烧,这样绝对干燥比重变成1.5～0.5。
文档编号C03C1/00GK1218014SQ9812433
公开日1999年6月2日 申请日期1998年10月7日 优先权日1997年10月7日
发明者川本幸次, 须藤真悟 申请人:住友金属矿山株式会社