本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种利用改性粉煤灰制备保温砖的方法。
背景技术：
粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：sio2、al2o3、feo、fe2o3、cao、tio2等。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。但粉煤灰可资源化利用，现今也有将粉煤灰应用到保温砖的制备中，能够减轻炉墙厚度、缩短烧成时间、降低燃料消耗、提高热效率、降低成本，但是对保温砖使用性能的改善效果不够显著，粉煤灰与其他原料成分之间的相容性较差。
《一种粉煤灰保温砖及其生产方法》（申请号为201710892255.7）中公开了一种粉煤灰保温砖及其生产方法。此发明制备的保温砖密度为0.55g/cm3，气孔率为58.8%，导热系数为0.13w/m·k，平均抗压强度为4.0mpa，其保温效果一般，耐火度和抗压强度也没有很大的突破。
《一种建筑用的高性能保温砖及其制备方法》（申请号为201810160451.x）中公开了一种建筑用的高性能保温砖及其制备方法。此发明制备的保温砖抗压强度优异，耐火性好，并且使用寿命长，但是该方法制备的保温砖力学品质较差，原料之间的相容性较差，保温效果一般。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种利用改性粉煤灰制备保温砖的方法，其方法原料搭配合理，制备的保温砖耐火度高，热导率低，保温性能好，平均抗压强度高，使用寿命长，具有很好的市场推广应用价值。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用改性粉煤灰制备保温砖的方法，包括如下步骤：
（1）改性粉煤灰的制备：
a.将粉煤灰投入酸液中进行浸泡，浸泡时保持酸液中的温度为67~73℃，浸泡处理20~24min后滤出备用；
b.将操作a中酸液处理后的粉煤灰投入碱液中进行浸泡，浸泡时保持碱液中的温度为56~62℃，浸泡处理26~30min后滤出备用；
c.将操作b中碱液处理后的粉煤灰放入到低能质子辐照箱内进行辐照处理，辐照处理的时间为2~3min；
d.将操作c中辐照处理后的粉煤灰投入改性液a中进行浸泡处理，同时用功率为760~800w的微波进行处理，处理10~12min后滤出备用；
e.将操作d中改性液a处理后的粉煤灰投入预冷的真空冷冻干燥箱内，冷冻干燥时干燥箱内的真空度控制为10~12pa，冷冻处理的温度为-16~-12℃，冷冻处理的时间为5~6min，干燥的温度为60~70℃，干燥处理的时间为20~24min；
f.将操作e中真空冷冻干燥后的粉煤灰置于粉碎机中进行粉碎处理，粉碎机的转速为600~700rpm，粉碎处理24~28min后，过20目筛后得改性粉煤灰备用；
（2）改性云母粉的制备：
a.将云母粉投入改性液b中进行浸泡，浸泡时保持改性液b中的温度为80~90℃，浸泡处理的时间为32~38min，浸泡处理的同时进行特定频率的超声波处理；
b.将操作a中改性液b处理后的云母粉投入煅烧炉中进行煅烧处理，煅烧处理时保持煅烧炉内的温度为800~820℃，煅烧处理的时间为8~14min；
c.将操作b中煅烧处理后的云母粉置于粉碎机内进行粉碎处理，粉碎机的转速为1200~1600rpm，粉碎处理30~40min后，过80目筛得改性云母粉备用；
（3）原料称取：
按对应重量份称取下列原料备用：步骤（1）所得改性粉煤灰40~50份、步骤（2）所得改性云母粉23~27份、烧石24~30份、轻质土18~22份、硅烷偶联剂8~12份、玻璃纤维7~9份、自来水80~90份；
（4）粉碎处理：
将步骤（3）中称取的烧石、轻质土、硅烷偶联剂、玻璃纤维共同投入粉碎机内进行粉碎处理，粉碎机的转速为300~400rpm，粉碎处理30~40min后，过10目筛得混合粉末备用；
（5）和料：
将步骤（3）称取的步骤（1）所得改性粉煤灰、步骤（2）所得改性云母粉、自来水共同投入搅拌罐内，然后将步骤（4）所得混合粉末投入搅拌罐内，搅拌罐的转速控制为230~260rpm，搅拌时保持搅拌罐内的温度为65~75℃，搅拌罐内的压力控制为0.4~0.5mpa，搅拌处理2~3h后得混合料；
（6）成型：
将步骤（5）中搅拌混匀的混合料送入成型机中制成砖块配体，经养护即得成品。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的酸液中各成分及对应重量份为：盐酸30~36份、酒石酸12~16份、去离子水240~290份。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的碱液中各成分及对应重量份为：氢氧化钠23~27份、季铵碱5~7份、去离子水250~300份。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的低能质子辐照处理时控制辐照的能量为200~220kev，束流为1.2~1.3×1012cm-2·s-1，注入量为3~4×1017p/cm2。
进一步的，步骤（1）操作d中所述的改性液a中各成分及对应重量份为：壬基酚聚氧乙烯醚4~6份、聚乙二醇6~8份、十四烷基三甲基溴化铵12~14份、十六烷基磺酸钠9~11份、硝酸钆2~4份、去离子水280~300份。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的改性液b中各成分及对应重量份为：碳酸二甲酯6~8份、硫酸二甲酯5~9份、脂肪酸甘油酯10~14份，脂肪酸山梨坦7~9份、去离子水190~230份。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的超声波的频率为45~51khz。
粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5~300μm，并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%~80%，但有很强的吸水性，广泛应用于保温砖等建筑领域，但是其与其他原料之间的相容性一般，其加工性能限制了其进一步的推广应用。对此，本发明针对上述缺陷问题进行了优化改进，最终制得的改性粉煤灰可很好的用于保温砖的制作中。其中，先用酸液和碱液对粉煤灰进行浸泡处理，打开粉煤灰封闭的孔道，增大粉煤灰的比表面积和孔隙率，紧接着利用质子束对粉煤灰进行刻蚀辐照，使得粉煤灰内部组织变形、断裂，并毛化了粉煤灰，提升了整体的表面粗糙度，为后续的处理奠定了基础，然后将粉煤灰投入改性液a中进行浸泡处理，改性液a中的阳离子型十四烷基三甲基溴化铵和阴离子型十六烷基磺酸钠复配使用，改善修饰粉煤灰表面的反应活性，壬基酚聚氧乙烯醚起到乳化渗透的作用，聚乙二醇、硝酸钆能够在粉煤灰的表面形成巨大的分子网状结构，增强其与其他原料成分之间的相容性，同时还提升了粉煤灰的吸附、保温、耐火等使用品质，在改性液a改性处理的同时进行微波处理，在微波能的作用下，分子运动速度加快，粒子间相互摩擦及碰撞，促进分子之间的相互接触，并能产生大量热能，促进改性液a的作用，改性液a处理后，将粉煤灰在超低温环境下进行粉碎，冷冻处理提升了微波处理的温差，增强了对于粉煤灰的改性效果，同时小功率的微波对于粉煤灰的力学特性损害较小，硬度等性能得到很好的保留，最终有效提升了粉煤灰作为保温砖原料的性能指标，提高了力学特性。在保温砖的制备原料中还添加了改性云母粉，先是将云母粉投入改性液b进行浸泡改性处理，改性液b中的各成分配合使用，改变云母粉与其他成分的相容性，在改性的同时进行超声波处理，改性液中的微小液泡在声波作用下被激活，发生一系列动力学的过程，产生空化泡，空化泡在介质中以非线性的形式振荡若干个周期，从而使改性液中其它粒子周到空化泡周围的微流在振荡中产生较大的切向力，促进改性液b中的活性成分渗透进云母粉中改善云母粉作为保温砖原料成分的使用特性，经过煅烧以脱去云母粉中部分结晶水，使云母粉沿解离面的垂直方向产生显著的膨胀而分层，可以提高耐火性。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明方法原料搭配合理，制备的保温砖耐火度高，热导率低，保温性能好，平均抗压强度高，使用寿命长，具有很好的市场推广应用价值。
具体实施方式
实施例1
一种利用改性粉煤灰制备保温砖的方法，包括如下步骤：
（1）改性粉煤灰的制备：
a.将粉煤灰投入酸液中进行浸泡，浸泡时保持酸液中的温度为67℃，浸泡处理20min后滤出备用；
b.将操作a中酸液处理后的粉煤灰投入碱液中进行浸泡，浸泡时保持碱液中的温度为56℃，浸泡处理26min后滤出备用；
c.将操作b中碱液处理后的粉煤灰放入到低能质子辐照箱内进行辐照处理，辐照处理的时间为2min；
d.将操作c中辐照处理后的粉煤灰投入改性液a中进行浸泡处理，同时用功率为760w的微波进行处理，处理10min后滤出备用；
e.将操作d中改性液a处理后的粉煤灰投入预冷的真空冷冻干燥箱内，冷冻干燥时干燥箱内的真空度控制为10pa，冷冻处理的温度为-16℃，冷冻处理的时间为5min，干燥的温度为60℃，干燥处理的时间为20min；
f.将操作e中真空冷冻干燥后的粉煤灰置于粉碎机中进行粉碎处理，粉碎机的转速为600rpm，粉碎处理24min后，过20目筛后得改性粉煤灰备用；
（2）改性云母粉的制备：
a.将云母粉投入改性液b中进行浸泡，浸泡时保持改性液b中的温度为80℃，浸泡处理的时间为32min，浸泡处理的同时进行特定频率的超声波处理；
b.将操作a中改性液b处理后的云母粉投入煅烧炉中进行煅烧处理，煅烧处理时保持煅烧炉内的温度为800℃，煅烧处理的时间为8min；
c.将操作b中煅烧处理后的云母粉置于粉碎机内进行粉碎处理，粉碎机的转速为1200rpm，粉碎处理30min后，过80目筛得改性云母粉备用；
（3）原料称取：
按对应重量份称取下列原料备用：步骤（1）所得改性粉煤灰40份、步骤（2）所得改性云母粉23份、烧石24份、轻质土18份、硅烷偶联剂8份、玻璃纤维7份、自来水80份；
（4）粉碎处理：
将步骤（3）中称取的烧石、轻质土、硅烷偶联剂、玻璃纤维共同投入粉碎机内进行粉碎处理，粉碎机的转速为300rpm，粉碎处理30min后，过10目筛得混合粉末备用；
（5）和料：
将步骤（3）称取的步骤（1）所得改性粉煤灰、步骤（2）所得改性云母粉、自来水共同投入搅拌罐内，然后将步骤（4）所得混合粉末投入搅拌罐内，搅拌罐的转速控制为230rpm，搅拌时保持搅拌罐内的温度为65℃，搅拌罐内的压力控制为0.4mpa，搅拌处理2h后得混合料；
（6）成型：
将步骤（5）中搅拌混匀的混合料送入成型机中制成砖块配体，经养护即得成品。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的酸液中各成分及对应重量份为：盐酸30份、酒石酸12份、去离子水240份。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的碱液中各成分及对应重量份为：氢氧化钠23份、季铵碱5份、去离子水250份。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的低能质子辐照处理时控制辐照的能量为200kev，束流为1.2×1012cm-2·s-1，注入量为3×1017p/cm2。
进一步的，步骤（1）操作d中所述的改性液a中各成分及对应重量份为：壬基酚聚氧乙烯醚4份、聚乙二醇6份、十四烷基三甲基溴化铵12份、十六烷基磺酸钠9份、硝酸钆2份、去离子水280份。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的改性液b中各成分及对应重量份为：碳酸二甲酯6份、硫酸二甲酯5份、脂肪酸甘油酯10份，脂肪酸山梨坦7份、去离子水190份。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的超声波的频率为45khz。
实施例2
一种利用改性粉煤灰制备保温砖的方法，包括如下步骤：
（1）改性粉煤灰的制备：
a.将粉煤灰投入酸液中进行浸泡，浸泡时保持酸液中的温度为70℃，浸泡处理22min后滤出备用；
b.将操作a中酸液处理后的粉煤灰投入碱液中进行浸泡，浸泡时保持碱液中的温度为59℃，浸泡处理28min后滤出备用；
c.将操作b中碱液处理后的粉煤灰放入到低能质子辐照箱内进行辐照处理，辐照处理的时间为2.5min；
d.将操作c中辐照处理后的粉煤灰投入改性液a中进行浸泡处理，同时用功率为780w的微波进行处理，处理11min后滤出备用；
e.将操作d中改性液a处理后的粉煤灰投入预冷的真空冷冻干燥箱内，冷冻干燥时干燥箱内的真空度控制为11pa，冷冻处理的温度为-14℃，冷冻处理的时间为5.5min，干燥的温度为65℃，干燥处理的时间为22min；
f.将操作e中真空冷冻干燥后的粉煤灰置于粉碎机中进行粉碎处理，粉碎机的转速为650rpm，粉碎处理26min后，过20目筛后得改性粉煤灰备用；
（2）改性云母粉的制备：
a.将云母粉投入改性液b中进行浸泡，浸泡时保持改性液b中的温度为85℃，浸泡处理的时间为35min，浸泡处理的同时进行特定频率的超声波处理；
b.将操作a中改性液b处理后的云母粉投入煅烧炉中进行煅烧处理，煅烧处理时保持煅烧炉内的温度为810℃，煅烧处理的时间为11min；
c.将操作b中煅烧处理后的云母粉置于粉碎机内进行粉碎处理，粉碎机的转速为1400rpm，粉碎处理35min后，过80目筛得改性云母粉备用；
（3）原料称取：
按对应重量份称取下列原料备用：步骤（1）所得改性粉煤灰45份、步骤（2）所得改性云母粉25份、烧石27份、轻质土20份、硅烷偶联剂10份、玻璃纤维8份、自来水85份；
（4）粉碎处理：
将步骤（3）中称取的烧石、轻质土、硅烷偶联剂、玻璃纤维共同投入粉碎机内进行粉碎处理，粉碎机的转速为350rpm，粉碎处理35min后，过10目筛得混合粉末备用；
（5）和料：
将步骤（3）称取的步骤（1）所得改性粉煤灰、步骤（2）所得改性云母粉、自来水共同投入搅拌罐内，然后将步骤（4）所得混合粉末投入搅拌罐内，搅拌罐的转速控制为245rpm，搅拌时保持搅拌罐内的温度为70℃，搅拌罐内的压力控制为0.45mpa，搅拌处理2.5h后得混合料；
（6）成型：
将步骤（5）中搅拌混匀的混合料送入成型机中制成砖块配体，经养护即得成品。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的酸液中各成分及对应重量份为：盐酸33份、酒石酸14份、去离子水275份。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的碱液中各成分及对应重量份为：氢氧化钠25份、季铵碱6份、去离子水275份。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的低能质子辐照处理时控制辐照的能量为210kev，束流为1.25×1012cm-2·s-1，注入量为3.5×1017p/cm2。
进一步的，步骤（1）操作d中所述的改性液a中各成分及对应重量份为：壬基酚聚氧乙烯醚5份、聚乙二醇7份、十四烷基三甲基溴化铵13份、十六烷基磺酸钠10份、硝酸钆3份、去离子水290份。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的改性液b中各成分及对应重量份为：碳酸二甲酯7份、硫酸二甲酯7份、脂肪酸甘油酯12份，脂肪酸山梨坦8份、去离子水210份。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的超声波的频率为48khz。
实施例3
一种利用改性粉煤灰制备保温砖的方法，包括如下步骤：
（1）改性粉煤灰的制备：
a.将粉煤灰投入酸液中进行浸泡，浸泡时保持酸液中的温度为73℃，浸泡处理24min后滤出备用；
b.将操作a中酸液处理后的粉煤灰投入碱液中进行浸泡，浸泡时保持碱液中的温度为62℃，浸泡处理30min后滤出备用；
c.将操作b中碱液处理后的粉煤灰放入到低能质子辐照箱内进行辐照处理，辐照处理的时间为3min；
d.将操作c中辐照处理后的粉煤灰投入改性液a中进行浸泡处理，同时用功率为800w的微波进行处理，处理12min后滤出备用；
e.将操作d中改性液a处理后的粉煤灰投入预冷的真空冷冻干燥箱内，冷冻干燥时干燥箱内的真空度控制为12pa，冷冻处理的温度为-12℃，冷冻处理的时间为6min，干燥的温度为70℃，干燥处理的时间为24min；
f.将操作e中真空冷冻干燥后的粉煤灰置于粉碎机中进行粉碎处理，粉碎机的转速为700rpm，粉碎处理28min后，过20目筛后得改性粉煤灰备用；
（2）改性云母粉的制备：
a.将云母粉投入改性液b中进行浸泡，浸泡时保持改性液b中的温度为90℃，浸泡处理的时间为38min，浸泡处理的同时进行特定频率的超声波处理；
b.将操作a中改性液b处理后的云母粉投入煅烧炉中进行煅烧处理，煅烧处理时保持煅烧炉内的温度为820℃，煅烧处理的时间为14min；
c.将操作b中煅烧处理后的云母粉置于粉碎机内进行粉碎处理，粉碎机的转速为1600rpm，粉碎处理40min后，过80目筛得改性云母粉备用；
（3）原料称取：
按对应重量份称取下列原料备用：步骤（1）所得改性粉煤灰50份、步骤（2）所得改性云母粉27份、烧石30份、轻质土22份、硅烷偶联剂12份、玻璃纤维9份、自来水90份；
（4）粉碎处理：
将步骤（3）中称取的烧石、轻质土、硅烷偶联剂、玻璃纤维共同投入粉碎机内进行粉碎处理，粉碎机的转速为400rpm，粉碎处理40min后，过10目筛得混合粉末备用；
（5）和料：
将步骤（3）称取的步骤（1）所得改性粉煤灰、步骤（2）所得改性云母粉、自来水共同投入搅拌罐内，然后将步骤（4）所得混合粉末投入搅拌罐内，搅拌罐的转速控制为260rpm，搅拌时保持搅拌罐内的温度为75℃，搅拌罐内的压力控制为0.5mpa，搅拌处理3h后得混合料；
（6）成型：
将步骤（5）中搅拌混匀的混合料送入成型机中制成砖块配体，经养护即得成品。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的酸液中各成分及对应重量份为：盐酸36份、酒石酸16份、去离子水290份。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的碱液中各成分及对应重量份为：氢氧化钠27份、季铵碱7份、去离子水300份。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的低能质子辐照处理时控制辐照的能量为220kev，束流为1.3×1012cm-2·s-1，注入量为4×1017p/cm2。
进一步的，步骤（1）操作d中所述的改性液a中各成分及对应重量份为：壬基酚聚氧乙烯醚6份、聚乙二醇8份、十四烷基三甲基溴化铵14份、十六烷基磺酸钠11份、硝酸钆4份、去离子水300份。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的改性液b中各成分及对应重量份为：碳酸二甲酯8份、硫酸二甲酯9份、脂肪酸甘油酯14份，脂肪酸山梨坦9份、去离子水230份。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的超声波的频率为51khz。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，省去步骤（1）改性粉煤灰的制备的整个操作，并将步骤（3）和步骤（5）中的改性粉煤灰换成等质量份未经改性的市售的粉煤灰。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（1）改性粉煤灰的制备的整个操作，并省去步骤（3）和步骤（5）中的改性粉煤灰，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，省去步骤（2）改性云母粉的制备的整个操作，并省去步骤（3）和步骤（5）中的改性云母粉，除此外的方法步骤均相同。
对照组
申请号为：201810160451.x公开的一种建筑用的高性能保温砖及其制备方法。
为了对比本发明效果，分别用实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组的方法制备保温砖，然后对每组保温砖进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
由上表1可以看出，本发明方法原料搭配合理，制备的保温砖耐火度高，热导率低，保温性能好，平均抗压强度高，具有很好的市场推广应用价值。