专利名称：高强度粉煤灰自燃烧结砖及其制造方法
技术领域：
本发明属于建筑用烧结砖技术领域，尤其涉及粉煤灰烧结砖及其制造方法。
进入九十年代，我国的电力工业得到迅速发展，尤以燃煤的火力发电为主，致使粉煤灰的排放量急剧增长，预计到2000年，我国粉煤灰排放量将超过1.5亿吨/年。如不加以利用，将占用大量的储灰场地，还污染环境。尤其是含碳量超过8％的高碳粉煤灰更被视为不可利用的废物。
用粉煤灰作主原料取代粘土生产粉煤灰砖，可节约大量的耕地和能源，又有利于环境保护。我国1997年12月7日公开的发明专利说明书CN1167671A记载了高掺量粉煤灰粘土烧结砖的生产工艺，其粉煤灰掺量为60-85％，粘土为15-40％，从理论和生产实践可知，粘土的塑性指数IP≤25，我国大部分地区粘土的IP＜20，其掺入粉煤灰的极限量应≤60％。而且，从保护我国有限的耕地资源出发，若以15-40％的粘土掺入量来生产烧结砖不符合我国国情。1996年5月8日中国专利公开说明书CN1121902A记载了无粘土粉煤灰烧结砖及其制法，其组合物配比为粉煤灰80-97％，钙质膨润土3-20％，工艺条件是将混合料熟化，用半干压法成型坯体，干燥入窑，烧结为成品。该工艺对粉煤灰和钙质膨润土化学成分有特殊要求，即其中Al2O3≤30％，这在一定程度上限制了粉煤灰的利用。此外，该工艺选用的粘结剂为塑性指数较低IP≤30的钙质膨润土，在粉煤灰高掺合量的条件下，只能适应于生产力低，成本高的半干压法成型，生产的烧结砖强度较低，强度平均值为12.23Mpa。
本发明的目的是针对上述存在的问题，提出了一种粉煤灰掺量高，对其化学成分无特殊要求，充分利用自燃发热烧结，产品强度高的粉煤灰自燃烧结砖及其制造方法。
本发明的技术方案
高强度粉煤灰自燃烧结砖，其组分及含量(重量％)为粉煤灰 60-90％钠基膨润土 5-20％骨料 5-20％。
其优选的配比为粉煤灰 65-75％钠基膨润土 15-20％骨料10-15％。
所述的粉煤灰为发热量4000-5000KJ/kg的高碳粉煤灰，所述骨料为煤矸石渣和炼铁炉渣任选一种。
该高强度粉煤灰自燃烧结砖的制造方法，包括原料制备→混料→困料→制坯→干燥→烧成→出窑，粉煤灰运至料场堆放，自然脱水至水分≤23％，钠基膨润土粉碎至≤0.088mm，骨料颗粒配比为1-5mm，中间颗粒(2-4mm)＞50％；将原料按比例输入配料机进行掺配，再输入高速双轴搅拌机拌合，然后输入一次轮碾中进行压合搅拌，水分控制在＜25％，时间＞10分钟，再对混合料进行困料，时间≥20小时，再输入二次轮碾压合搅拌，时间＞5分钟，坯料水分＜20％进行制坯；砖坯干燥温度＞200℃，干燥周期＞20小时，入窑烧成前砖坯水分＜6％；烧成温度控制在1050-1200℃，烧成时间≥24小时。
制坯可采用压制成型法，坯料的塑性指数要求≥8，压制成型的压力为12-16Mpa；也可采用挤制成型法，坯料的塑性指数要求≥10，挤制成型的压力≥2.5Mpa。
粉煤灰为细小无胶结性的松散颗粒，在不用粘土的情况下，必须选用高塑性指数的粘结材料，才能使其成型。本发明选用高塑性指数(IP＞33)的钠基膨润土为粘结剂，以实现粉煤灰和骨料的高掺配量。
残碳量较高的粉煤灰颗粒由细小的玻璃珠、多孔玻璃体和多孔碳粒组成，当掺和量较大，采用压制或挤制成型时，坯料有明显的反弹力，极易使砖坯断面产生分层，导致砖坯及最终制品的强度降低。为获得制品的高强度，本发明适应主原料粉煤灰的这一特性，通过添加一定组分的细颗粒骨料，来抑制制坯时坯料的反弹力，减少砖坯断面分层。此外，在坯体中，骨料还能起到骨架的作用，可增加砖的强度。本发明所用的骨料选用煤矸石渣或炼铁炉渣，其化学性质与粉煤灰相近，在高温燃烧中能够与粉煤灰基体烧结结合，使制品产生良好的力学性能。
本发明要求主原料粉煤灰的发热量为4000-5000KJ/kg，这样可充分利用粉煤灰中的残碳自燃烧结。
本发明生产的粉煤灰烧结砖不用粘土，大量利用粉煤灰、煤矸石或炉渣，使其变废为宝，钠基膨润土资源丰富，该粉煤灰烧结砖生产成本低，综合利用效益显著。经辽宁省建材产品质量监督检验站检验，该产品已达到GB5101-93烧结普通砖Mu15强度等级，检验结果如下平均抗压强度 R＝17.2Mpa冻融后平均抗压强度R＝14.8Mpa冻融后干质损失P损＝0.21％吸水率平均值 18.4％容重 1493kg/m3。
附图
为本发明粉煤灰烧结砖的生产工艺流程图。
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1按粉煤灰∶骨料∶钠基膨润土＝80％∶8％∶12％的重量配比。如附图所示，首先，粉煤灰自然脱水，混料前水分≤23％，钠基膨润土粉碎至≤0.088mm，骨料颗粒配比为1-5mm，中间颗粒(2-4mm)＞50％；将原料按比例输入箱式配料机进行掺配，拌合后的混合料再输入高速双轴搅拌机拌合，然后输入一次轮碾中进行压合搅拌，水分控制在＜25％，时间＞10分钟，再对混合料进行困料，时间≥20小时，再输入二次轮碾压合搅拌，时间＞5分钟，通过轮碾能使坯料中各组分与水分迅速均化，从而有效地缩短困料的时间；当坯料水分＜20％，塑性指数达到要求，即IP＝8-12时，即可进行制坯；制坯可采用压制成型，坯料的塑性指数要求≥8，压制成型的压力为12-16Mpa；也可采用挤制成型，坯料的塑性指数要求≥10，真空挤制成型的压力≥2.5Mpa；砖坯采用窑温余热干燥，干燥温度＞200℃，干燥周期＞20小时；入窑烧成前砖坯水分＜6％；烧成温度控制在1050-1200℃，烧成时间≥24小时，冷却出窑即为粉煤灰烧结砖成品。
实施例2按粉煤灰∶骨料∶钠基膨润土＝70％∶15％∶15％重量配比，工艺条件同实施例1。
权利要求
1.一种高强度粉煤灰自燃烧结砖，其组分及含量(重量％)为粉煤灰 60-90％钠基膨润土5-20％骨料 5-20％。
2.根据权利要求1所述的粉煤灰自燃烧结砖，其特征在于其优选的配比为粉煤灰 65-75％钠基膨润土 15-20％骨料 10-15％。
3.根据权利要求1或2所述的粉煤灰自燃烧结砖，其特征在于所述的粉煤灰为发热量4000-5000KJ/kg的高碳粉煤灰，所述骨料为煤矸石渣和炼铁炉渣任选一种。
4.一种权利要求1所述的高强度粉煤灰自燃烧结砖的制造方法，包括原料制备→混料→困料→制坯→干燥→烧成→出窑，其特征在于a、粉煤灰运至料场堆放，自然脱水至水分≤23％，钠基膨润土粉碎至≤0.088mm，骨料颗粒配比为1-5mm，中间颗粒(2-4mm)＞50％；b、将原料按比例输入配料机进行掺配，再输入高速双轴搅拌机拌合，然后输入一次轮碾中进行压合搅拌，水分控制在＜25％，时间＞10分钟，再对混合料进行困料，时间≥20小时，再输入二次轮碾压合搅拌，时间＞5分钟；c、坯料水分＜20％进行制坯；d、砖坯干燥温度＞200℃，干燥周期＞20小时，入窑烧成前砖坯水分＜6％；e、烧成温度控制在1050-1200℃，烧成时间≥24小时。
5.根据权利要求4所述的高强度粉煤灰自燃烧结砖的制造方法，其特征在于所述的制坯采用压制成型法，坯料的塑性指数要求≥8，压制成型的压力为12-16Mpa。
6.根据权利要求4所述的高强度粉煤灰自燃烧结砖的制造方法，其特征在于所述的制坯采用挤制成型法，坯料的塑性指数要求≥10，挤制成型的压力≥2.5Mpa。
全文摘要
本发明涉及一种高强度粉煤灰自燃烧结砖及其制造方法,其组分及含量(重量%)为:粉煤灰60—90%,骨料5—20%,钠基膨润土5—20%。骨料为煤矸石渣或炼铁炉渣。该烧结砖的制造方法是根据要求将粉煤灰、骨料和钠基膨润土按比例掺配,拌合,输入一次轮碾中压合搅拌,困料,再输入二次轮碾,坏料水分< 20%,IP=8—12时,制坯,干燥后入窑烧成,温度1050—1200℃,时间≥24小时。本发明大量利用粉煤灰,生产成本低,综合利用效益显著。产品达到GB5101—93烧结普通砖Mu15强度等级。
文档编号C04B33/135GK1252393SQ9811440
公开日2000年5月10日 申请日期1998年10月23日 优先权日1998年10月23日
发明者张立宏, 崔燕虎, 张永金, 付强, 徐恒海 申请人:鞍钢实业发展总公司一炼钢实业总厂