专利名称：用“粘性”粉煤灰作结合剂的全粉煤灰烧结陶瓷制品的制作方法
技术领域：
本发明提出用“粘性”和无粘性两种粉煤灰混合，通过加水相互结合和处理后生产全粉煤灰烧结陶瓷制品。属于建筑用的材料、陶瓷制品、陶瓷制品原料制备和处理的技术领域。
目前国内外粉煤灰综合利用途径如天津市硅酸盐制品厂的粉煤灰陶粒、苏联专利SU1537-665A“Ceramic Mixture for e.g.Bricks Prodn”、中国专利87101036“全废渣内墙面砖的制造方法”、EPRI ProceedingsShanghai 1991 Ash Utilization Conference V.1 Ash Use Overview，Building Products中第7-3页、清楚说明粉煤灰烧结制品都是在无粘性粉煤灰中掺加少量至100%重量比天然泥等粘性硅酸盐结合料、加或不加无烟煤粉、炭素渣等内燃料、经配料混合均匀后加水制成各种类型的砖、球等坯料，按一般工艺干燥焙烧成各种类型的砖、陶粒等建筑陶瓷制品。本发明成功地利用电厂生产体积安定性不合格、通常被认为不能单独用作粘结料的“粘性”粉煤灰代替其他粘性硅酸盐材料作结合料，产生了非显而易见的积极效果。
我国火力发电厂每年排放超过二千万立方米的粉煤灰。侵占农田、污染环境、造成公害。利用粉煤灰生产烧结陶瓷建筑材料等制品。变废为宝有大的经济价值。对发展电力和建筑工业有帮助。
粉煤灰有无粘性和“粘性”两种。无粘性粉煤灰的化学成份组成是SiO244～59%、Al2O314～38%、Fe2O34～17%、CaO 2～12%、MgO 0.2～3.6%。我国大部份煤的灰属于这种类型。“粘性”粉煤灰的典型来源是我国大量蕴藏、并具有远运条件的优质工业用煤-东胜、神木煤。国家要求新建扩建的大型电厂尽量烧用东胜、神木煤。因此不少城市甚至同一电厂(如上海吴泾、石洞口)同时拥有两种粉煤灰。东胜、神木煤灰的化学成份组成是SiO27～51%、Al2O32～18%、Fe2O35～24%、CaO 13～30%、MgO 1～3%。东胜、神木煤粉在炉膛中燃烧时，灰中的游离氧化钙受到1400℃以上高温过烧导致粉煤灰体积安定性不合格。粉料加水硬结成坯体后人工干燥时周围湿度很大、再次遇到湿蒸汽中的水份时会因过烧石灰消化缓慢滞后水化膨胀而部份开裂，使制品损坏。“粘性”粉煤灰中氧化钙、氧化镁、三氧化二铁含量高，导致软化温度和熔化温度之间的温差小。东胜、神木煤灰该温差仅10至30℃。材料的烧结范围是低于熔化温度、线收率达理论值95%以上的完成烧结温度和接近软化温度、线收缩率≤6%的开始烧结温度二者的差数。用“粘性”粉煤灰生产烧结制品，烧结范围窄，不满足烧结时各部位的温差要求。
按照现有技术生产粉煤灰烧结制品必需引进大量外来原料。电厂所在地一般没有粘土矿或足够的硼泥粘合料。长距离搬运大量粘土矿物来结合粉煤灰会增加烧结制品的成本、治理污染的投资及厂房占地面积。为此长久渴望一种没有上述缺点的综合利用新制品。
本发明的目的是提供一种新的陶瓷制品用电厂废料粉煤灰，除平均含炭量＜6%干基重量比时需添加少量内燃料外，不加外来的硅酸盐结合料得全粉煤灰烧结陶瓷制品;提出用无粘性和“粘性”两种粉煤灰混合、包括锅炉混烧具有无粘性灰和“粘性”灰两种煤种后得到的混合灰，让它们加水后相互处理，相互改善物理化学性能。除需要时少量内燃料外，全部用粉煤灰作原料。其设想是无粘性粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体。它是一种无定形物质，有较高的化学活性、主要由活性氧化硅和活性氧化铝所组成，能和“粘性”粉煤灰中过烧石灰缓期消化生成的氢氧化钙起化学反应生成新生物质，提高膨胀稳定性和抗裂性，降低水化热，防止坯料粉化。用“粘性”粉煤灰作无粘性粉煤灰的结合剂，混合料中氧化钙、氧化镁和三氧化二铁的含量比无粘性粉煤灰增加不多，有合格的烧结范围，混合料可达塑性指数7，能按普通工艺成型和烧成陶瓷制品。实践证明此设想打开了用同一城市二种灰生产建材技术之门。
实施本发明首先要委托测试“粘性”和无粘性粉煤灰的化学成份组成重量比，根据烧结建筑材料对硅酸盐原料化学成份的要求Al2O3＞10%以保证制品的力学强度、Fe2O3＜10%以免降低制品的烧成温度范围和耐火度、CaO＜10%以保证较宽的烧结范围、MgO＜3%以免制品后期膨胀开裂，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∶无粘性粉煤灰混合均匀，加至22±2%湿基水分后测试其塑性指数、烧结范围，选择塑性指数7以上、烧结范围50℃以上配料范围作为工业试验时的原料制备配料方案。
坯体强度对设备能否适应是本发明材料生产中的重要问题。需要进行工业性试验，选择轨道平整的烧结设备、宽矮的窑断面、码坯机、真空挤泥机等设备有助于低塑性原料的生产。用造纸黑液等有机结合剂、稀释后的水玻璃等化学结合剂代水可增加坯体强度。按普通工艺成型和烧成陶瓷制品。
与目前国内外粉煤灰综合利用途径相比，全粉煤灰烧结陶瓷制品不用外来原料。处理一定数量粉煤灰的投资和占地面积少，还有下列优点“粘性”粉煤灰因煤中挥发物多，燃烧后残炭量少，但只要无粘性粉煤灰用量大于一半、热值在1000千卡/千克以上就可以不要内燃煤;每产十万吨产品可少占农田三十亩。节约标准煤近七千吨。全粉煤灰烧结陶瓷建筑材料容重1300千克/米3，能减轻自重及施工劳动强度20%。节省一半基本建设投资;导热系数低可改善建筑物的隔热和吸声性能，减少建筑物的长年空调电耗。
不同煤种的灰烧制的陶瓷制品有不同的颜色淮南煤为黄色、新汶煤为紫色等。也可通过掺加20%重量比以下含不同金属氧化物的工业废料、着色剂来改变产品颜色，美化城市建筑。
全粉煤灰烧结陶瓷建筑材料成本低、质量好，能彻底替代粘土改变建筑材料生产面貌，减少污染，节约耕地和能耗，为电厂建设提供条件，在社会、经济和技术上有特殊效果。
实施实例用化学成份组成为SiO256.6%、Fe2O35.6%、Al2O332.6%、CaO 2%、MgO 0.5%的杨树浦电厂无粘性干粉煤灰和化学成份组成为SiO245%、Fe2O311%、Al2O314%、CaO 14%、MgO1%的石洞口第二电厂“粘性”干粉煤灰计算得“粘性”粉煤灰的最大重量比a＝66.7。按35∶65，50∶50，65∶35重量比混料后测得塑性指数分别为5，7，7.5，选择50∶50配料比，算得Al2O323%、CaO 8%、Fe2O38.3%、MgO 0.8%都符合烧结制品对原料的要求。试验求得烧结范围＝完成烧结温度-开始烧结温度＝1180℃-1120℃＝60℃也能够满足烧结建材制品对原料的要求。试验测得烧结试块的抗压强度分别为25、22兆帕，抗折强度为2.4、2兆帕;比重为1300千克/米3，抗25次冻融循环试验合格，颜色为米褐色、米色。
权利要求
一种用“粘性”粉煤灰作结合料的全粉煤灰烧结陶瓷(包括建筑材料)制品，其特征在于1、除需要时添加少量内燃料外，不加外来的硅酸盐结合料，用“粘性”和无粘性两种粉煤灰混合，通过加水相互处理改善性能后经干燥焙烧生产的全粉煤灰烧结陶瓷(包括建筑材料)制品。2、根据权利要求1.所述的材料，其特征在于原料制备时添加造纸黑液等有机结合剂或稀释后的水玻璃等化学结合剂以改善坯料的塑性和强度。3、根据权利要求1.、2.所述的材料，其特征在于添加20%重量比以下含不同金属氧化物的工业废料、着色剂来改变产品颜色。4、根据权利要求1.、2.、3.所述的材料，其特征在于“粘性”和无粘性两种粉煤灰的混合是通过产生“粘性”粉煤灰和无粘性粉煤灰的两种煤种共同在锅炉炉膛中燃烧之后完成的。
全文摘要
本发明公开了一种全部用粉煤灰生产的烧结陶瓷(包括建筑材料)制品，均匀混合“粘性”和无粘性两种粉煤灰，加水后相互结合时由无粘性粉煤灰中活性氧化硅、活性氧化铝和“粘性”粉煤灰中经1400℃以上高温过烧石灰缓期消化生成的氢氧化钙起化学反应，提高膨胀稳定性和抗裂性后干燥、焙烧成制品。加造纸黑液等有机、稀释后的水玻璃等化学结合剂能改善坯料的塑性和强度。本发明制品原料成本低、能耗少、强度高、容重轻、投资省，减轻施工劳动强度，改善隔热吸声性能，美化建筑、对电力和建筑工业有益。
文档编号C04B35/18GK1075310SQ9311233
公开日1993年8月18日 申请日期1993年2月8日 优先权日1993年2月8日
发明者陈聘珍 申请人:陈聘珍