专利名称：用于制造结构部件的粒料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轻型建筑材料的生产方法，尤其涉及一种用作建筑材料的轻型粒料的生产方法，以及这种粒料。
已经公开了许多种有关用作混凝土的轻型粒料的粘土生产方法，通常，这种方法包括对鼓胀的粘土进行制粒和热处理。
粘土的热膨胀或鼓胀既是粘土的天然性质，也是由于添加了各种膨胀化学试剂而引起的。由于与制砖使用的普通粘土相比，这种特殊的粘土是稀少的，并且膨胀剂很贵，所以生产膨胀粘土颗粒的过程是非常昂贵的，它需要相当可观的投资费用。
将煤灰混在粘土中用作建筑材料是众所周知的，在粘土砖中，煤灰通常是粘土总重量的4-6%。这样做的目的是为了有助于粘土制品的烧制，因为煤燃烧后，可以使粘土内部的热量均匀分布。另外，粘土中本身存在的碳酸盐物质是有害的，必须把它烧掉。英国第149347号专利说明书描述了一种制粒方法，该方法就包括了将这种不希望有的碳酸盐物质燃烧掉。
在粘土中加入碳是为了在烧制粘土时，将粘土予热，英国专利说明书1356443号描述了这种方法，该专利是关于用粘土生产轻型建筑粒料。粘土被制成小颗粒，然后再烧制。但是煤对最终生产的粒料的轻质特性不起什么作用。
在另一方法中粒料是这样制成的，将原料在控制的压力下制成液态状，以限制气体的逸出，然后将该液浆分成小液滴，将该液滴放入可膨胀压力下的不同位置中，使其膨胀。
本发明的目的是提供一种简单、有效的生产轻型建筑材料的方法，尤其是一种轻型粒料的生产方法。
本发明提供一种生产轻型建筑材料的方法，该方法包括将粘土与足够量的煤粉混合在一起形成混合物，在该混合物的内部产生一些有煤的区域，使该混合物有所设计的孔隙密度。随后烧制该混合物，使煤粉烧掉，并使粘土变硬，煤烧掉所产生的煤渣就形成了一个轻质孔隙区，该孔隙区分布在所制成的混合物的其余粘土中。
最好在烧制之前就将该混合物制成小颗粒，这些颗粒在一个足以使其表面玻璃化或融化的温度下烧制，以封闭表面的孔隙，减少该颗粒的孔隙度。
粘土中含有60%的氧化硅，20%的氧化铝以及10%的氧化铁，煤粉可以占混合物总重量的40%～70%，其中至少60%的煤粉的粒径应当在150～1000微米的范围内。
在减少气体的工艺过程中，颗粒用作原料在降低压力的情况下进行加热，以释放煤中的挥发性成份。
以更高的温度，用蒸汽对颗粒状物质再次进行加热，使颗粒中含有的碳转化成一氧化碳和氢气。
使粒料中残余的碳进一步与可控制量的氧气发生反应，以提供足够的热量，达到剩余粘土的烧结温度。
本发明还提供了一种根据上述方法制成的建筑材料。
下面参照附图
描述本发明的实施例。附图表示的是一种轻质粒料生产方法的工艺草图。
实施例1描述了一种实施本发明的方法。
实施例1
一种传统的制砖粘土，大约含有60%的SiO2，20%的Alo2和10%的Feo2，该粘土与来自煤矿的优质煤粉混合在一起，该煤粉中的粒径有60%在150～1000微米之间，在所制成的混合物中，煤的重量占70%，将该混合物弄湿并制成粒状，由太阳晒干。
然后，将制成的颗粒放入砖窑中烧制，这时，把它们作为燃料点燃并燃烧。
用这种方法制得的粘土颗粒是坚硬的，而且质量很轻，其中的煤粉基本上烧掉了。对这些颗粒的测试表明，煤粉在煤的内部形成一些小的区域或小煤囊，当煤烧掉以后，留下了质量轻的空间，该空间或者充满所放出的煤气或空气，或者充满煤燃烧的灰渣，或者充满上述所有或部分东西。
然后，对这些颗粒物质进一步烧制，使其表面玻璃化，即使表面融化并密封住，以减少颗粒的孔隙度。然后将其和一种粘性掺和料混合在一起，模制成型并使其固化一段时间，即制成了一种轻型砖。该砖具有良好的强度特性。颗粒物质最后的密度大约为420kg/m3由于颗粒中含煤量很高，在回收煤的气化产品中，它还可以作为一种物质燃烧。
颗粒物质的这种作用，能使它作为下一工序的副产品烧掉。下面结合附图对这种情况的实施例进行描述。
如图所示，生产过程的第一步是在研磨机(1)中，将煤和粘土研磨成适当小的颗粒，煤的粒径确定了粒料空隙的最大体积。一般有70%的煤的粒径为1000微米。
然后将成一定比例的煤和粘土在混合器(2)中混合在一起。
在煤与粘土的混合物通过挤压成型机(3)之前，先在混合物中加入少量水，把混合物调湿。剂压成型的颗粒是园柱形的，其直径等于园柱体的长度。用这种方法将颗粒造型，以提高造粒机(4)的造粒速度。
在造粒过程中，粘土是煤的粘合剂。在造粒机(4)中，园柱形的颗粒被滚成球形颗粒，形成了粒径从6毫米到30毫米各种大小的颗粒。
当考虑到大气污染时，可在混合物中随意加入一些石灰粉，在这一过程的后面阶段，当减少压力对这些颗粒进行加热时，由于石灰参与化学反应，因而可以阻止腐蚀性含硫气体的生成。另外，石灰还可以避免各个颗粒之间的粘连。
在颗粒干燥机(5)中，用热空气(100℃)对煤/粘土颗粒进行干燥。由于粘土的粘结作用，该过程可以使颗粒更硬，多余的水从颗粒中除去，这样做可以在随后更高温度的过程中避免颗粒内部产生蒸汽，因为颗粒内部产生的蒸汽会使颗粒破碎。
然后使颗粒物质进入一组摇动或旋转的炉窑及一个流化床加热炉。
在第一个砖窑(6a、6b)中，对颗粒物质进行予加热，温度升高到大约600℃，使颗粒物质中的煤灰变成焦炭，此时，生成了碳氢化合物的挥发物，该气态碳氢化物被送到一个冷凝器(10)中，回收作为燃料或化学反应试剂在常规的反应中使用。该砖窑所需要的热能主要由热空气提供(大约1100℃)，这种气体主要是下一个砖窑(6c)中由于碳气化所产生的氢气和一氧化碳气体。
在第二个砖窑(6c)中，对经过焦炭化处理的颗粒物质进行气化，在砖窑中通入蒸汽和空气，按照众所周知的水煤气反应从碳产生气态燃料的过程，蒸汽和空气与颗粒中的部分碳发生化学反应，生成氢气和一氧化碳混合物。这一吸热反应需要另外补充热能，通过使颗粒中的碳与限定量的氧发生反应，就可以在砖窑内产生所需的热能，控制氧气的量，使颗粒物质的温度高到大约1100℃，从而保证不超过粘土的玻璃化或融化温度。
在这一过程的关键阶段，颗粒物质中的碳粒完全烧完，在剩余的粘土颗粒中留下均匀分布的充满灰/空气的空隙。这些粘土中的空隙减少了颗粒物质的密度，使这种多孔性粘土颗粒适合作为轻型粒料。高温可以使颗粒中的粘土烧结，使粘土变得非常坚硬。
此时将多孔性的颗粒物质冷却，然后就可以作为轻质粒料用了。
在某些使用场合中，颗粒物质的孔隙度可能是有害的，这时，希望封闭颗粒物质外表面的孔隙，也希望在控制粘土的玻璃化或融化能同时增加烧结温度，进一步使颗粒物质硬化。
将这些多孔性物质送入一个流化床加热炉(7)或旋转砖窑中，在该加热炉中小心控制温度，使温度升到高于粘土的玻璃化温度，不过在该温度下，仅仅使颗粒物质停留足以使表面粘土玻璃化的时间。此时，颗粒物质的表面粘土融化了，封住了颗粒物质表面的孔隙。由于一层很薄的玻璃似的外壳包住了颗粒物质，于是该颗粒物质就成了无孔隙的了。
当表面玻璃化时，为了防止颗粒之间的粘连，可以加入一些细小的石灰粉末，该石灰粉末会薄薄地包在颗粒的表面上。
在流化床加热炉或旋转窑中所需要的热能来自于热的气体燃料，主要是在摇动砖窑气化器(6c)中产生的氢气和一氧化碳。
在转动的砖炉(8)中，对颗粒物质进行冷却，放出的热量由热交换器(9)吸收，该热交换器(9)为颗粒干燥机(5)蒸汽发生器(9)提供热空气。流化床加热炉(7)或旋转砖窑中排出的热气体也通过该热交换器中。上述过程不仅可以自己供热，而且蒸汽或热气体还能输出足够的多余能量为其它场合供热。
这种有效地利用煤燃烧后的多余产物，可以降低生产轻型粘土粒料的费用，实际上这种粒料就是煤燃烧的副产品，这样做不仅解决了大量无用煤渣的处理问题，而且还可以生产出造价低的轻型粒料。
权利要求
1.一种生产轻型建筑材料的方法，包括将粘土粉末与足够的煤粉混合在一起，在混合物的内部形成体现期望的孔隙度的煤的区域，将该混合物制成一定形状，然后烧制该混合物，使煤粉基本上烧尽和粘土变硬，烧尽的煤的残余物就形成了质量轻的孔隙区，该孔隙区均匀地分布在所制成的混合物中其余粘土的内部。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在烧制之前，先将上述混合物制成小颗粒。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于上述颗粒物质在足够使该颗粒物质外表面玻璃化或融化的温度下烧制，以封闭颗粒物质外表面的孔隙，减少该颗粒物质的孔隙度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述粘土含有60%的氧化硅、20%的氧化铝和10%的氧化铁。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于煤粉在混合物中的重量百分比至少在40%～70%的范围内。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于60%的煤粉粒径在150～1000微米之间。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于在去除气体的过程中，颗粒物质被用作原料，在降低压力的情况下对这些颗粒物质进行加热处理，以挥发煤中的挥发性成份。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于用蒸汽以更高的温度对颗粒进一步加热，使得颗粒物质中所含的碳转化为氢气和一氧化碳。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于使颗粒物质中剩余的碳与控制量的氧气进一步反应，以提供足够的热量，使温度达到剩余粘土颗粒的烧结温度。
10.一种根据上述任何一个权利要求所述方法制得的建筑材料。
全文摘要
一种生产轻型建筑材料如粒料的方法，包括将粘土粉与高百分比的煤粉混合在一起，在混合物的内部形成有煤的小区域，该小区域代表了所期望的孔隙度，将上述混合物造成小颗粒，然后对其进行烧制，使煤烧尽，粘土变硬，烧掉的煤在坚硬的粘土中留下了轻质的孔隙区，这样即制成了轻型建筑材料或粒料。
文档编号C04B14/12GK1065056SQ91102340
公开日1992年10月7日 申请日期1991年3月15日 优先权日1990年3月15日
发明者杰拉尔德·A·德比-路易斯 申请人:奈杰尔·弗兰克兰