一种粉煤灰固化方法与装置与流程

本发明属于粉煤灰技术领域，具体涉及一种粉煤灰固化方法与装置。

背景技术：

粉煤灰是煤炭燃烧后产生的工业固体废弃物。传统的粉煤灰固化方法采用水泥等胶结材料，制备成各类建筑材料。另一方面，粉煤灰固化是减少污染的有效手段。

采用水泥、碱性激发剂等胶凝材料固化粉煤灰，不仅成本高，而且存在碱性物质对环境生态带来影响，固化后的粉煤灰只能用于传统的建筑材料领域，不能大规模应用的环境生态建设领域。

随着环保压力增大，许多燃煤电厂采用低氮燃烧技术，粉煤灰烧失量大幅度增加，建筑材料领域应用受到严重限制。包括低氮燃烧粉煤灰、脱硝粉煤灰、脱硫粉煤灰等类似工业固体废弃物综合利用出现巨大困难，粉煤灰污染环境问题长期不能够得到解决。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种粉煤灰固化方法。

本发明所提供的方法包括：将减水剂、催化剂与粉煤灰混合后，混合物依次经陈化、挤压升温、保温保压处理后冷却至室温；所述催化剂为无机盐和无机碱的混合物，所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种或两种以上的混合物，所述无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸钙和硫酸钠中的一种或两种以上的混合物。

优选的，本发明所用减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂，减水剂质量为粉煤灰质量的1％。

优选的，本发明无机盐和无机碱的质量比为1：1，所述催化剂的质量为粉煤灰质量为3-10wt％。

优选的，本发明方法中的陈化时间为4-12小时。

优选的，本发明的保温保压是在10-400mpa、60-300℃条件下保持10-60分钟。

另一方面，本发明还提供了一种粉煤灰固化材料，所提供的材料是采用本发明的方法制得的材料。

进一步，本发明所提供的材料的抗压机械强度为10-500mp。

另一方面，本发明同时提供了一种粉煤灰固化装置。本发明所提供的粉煤灰固化用装置包括施压装置、导热装置和加热装置；所述导热装置包括第一导热板和第二导热板，所述第一导热板和第二导热板平行设置，所述施压装置包括第一压头和第二压头，所述第一压头和第二压头设置在所述第一导热板和第二导热板之间且第一压头和第二压头可在第一导热板和第二导热板之间相对运动；所述第一导热板、第二导热板、第一压头和第二压头的四者围成的中间区域是粉煤灰放置区域；所述加热装置用于加热第一导热板和第二导热板。

某些实施方式中，本发明的加热装置为蒸汽加热管，所述蒸汽加热管布设在所述第一导热板和第二导热板外侧。

本发明的优点为：

本发明采用保温保压处理技术，生产成本低，外加材料少，生产过程绿色环保，为粉煤灰生态利用开辟了新途径。

附图说明

图1为本发明装置的结构参考示意图。

具体实施方式

本发明的挤压升温也称加压升温，是指在对物料施加压力的情况下对物料加热，例如在物料上侧和下侧施加相对方向的压力对物料挤压，同时逐渐加热升温以达到对物料加热的目的。

本发明所述的陈化是指将混合物料放置一定时间后，使得物料之间充分混合。

本发明的室温指室内温度，一般20℃左右(18～25℃)的温度条件。

本发明的导热板处理向待固化物料传递热量外，两个导热板结合两个压头还充当固化模板的作用。

以下是发明人提供的具体实施例，以对本发明做进一步解释说明。

实施例1：

粉煤灰100克、质量浓度为20％氢氧化钠溶液10克、质量浓度为20％的氯化钠溶液10克、聚羧酸减水剂1g混合均匀后，陈化4h后，对混合料挤压(加压)升温，在140℃温度下，200mpa压力下保温保压30分钟后冷却至室温，获得的材料抗压强度：260mpa。

实施例2：

粉煤灰100克、26％氢氧化钾溶液15克、26％的氯化钙溶液15克和聚羧酸减水剂1g混合均匀后，陈化12h后，对混合料挤压(加压)升温，在250℃温度下，350mpa压力下保温保压60分钟后冷却至室温，获得的材料抗压强度：380mpa。

实施例3：

粉煤灰100克，30％氢氧化钙溶液10克，30％的氯化钾溶液10克和萘系减水剂1g混合均匀后，陈化8h后，对混合料挤压(加压)升温，在80℃温度下，280mpa压力下保温保压40分钟后冷却至室温，获得的材料抗压强度：210mpa。

实施例4：

将5克氢氧化钠与5克氯化钙用水溶解后加入100克粉煤灰和1g萘系减水剂混合物中，混合均匀后，陈化1h后，对混合料挤压(加压)升温，在300℃温度下，400mpa压力下保温保压55分钟后冷却至室温，获得的材料抗压强度：500mpa。

实施例5：

将2.5克氢氧化钠、2.5克硫酸钙、粉煤灰100克和聚羧酸减水剂1g混合均匀后，陈化6h后，对混合料挤压(加压)升温，150℃温度下，80mpa压力下保温保压18分钟后冷却至室温，获得的材料抗压强度：116mpa。

实施例6：

将1.5克氢氧化钠、1.5克硫酸钠、粉煤灰100克和聚羧酸减水剂混合均匀后，陈化4h后，对混合料挤压(加压)升温，在60℃温度下，10mpa压力下保温保压10分钟后冷却至室温，获得的材料抗压强度：10mpa。

实施例7：

该实施例的粉煤灰固化用装置除了动力装置等常规工作部件外，如图1所示，其核心结构部分包括施压装置、导热装置和加热装置；导热装置包括第一导热板3和第二导热板6，第一导热板3和第二导热板6左右相对平行设置，也可以根据实际生产需要上下设置；施压装置包括第一压头1和第二压头5，第一压头1和第二压头5设置在第一导热板和第二导热板之间且第一压头和第二压头可在第一导热板和第二导热板之间相对运动对位于四者中间区域的粉煤灰材料2施加压力；加热装置用于加热第一导热板和第二导热板，加热装置可根据实际生产条件选用合适的加热方式。

考虑到粉煤灰的产地多为电厂，为充分利用能源资源，一种实施方式中，加热装置可选用蒸汽加热装置，具体在第一导热板和第二导热板的外侧设置蒸汽管道4。

工作原理：在机械压力施压过程中，粉煤灰物料被加热到60-300℃，保温保压一定时间后，冷却，脱模，即可获得致密固化材料。

技术特征：

技术总结
本发明涉及粉煤灰固化方法与装置。所涉及的粉煤灰固化方法包括：将减水剂、催化剂与粉煤灰混合后，混合物依次经陈化、挤压升温、保温保压处理后冷却至室温。所涉及的装置包括施压装置、导热装置和加热装置；导热装置包括第一导热板和第二导热板且二者平行设置，施压装置包括第一压头和第二压头，第一压头和第二压头设置在第一导热板和第二导热板之间且可相对运动；加热装置用于加热第一导热板和第二导热板。本发明采用保温保压处理技术，生产成本低，外加材料少，生产过程绿色环保，为粉煤灰生态利用开辟了新途径。

技术研发人员：赵鹏;张煜坤;王兆丰
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：2018.08.20
技术公布日：2019.01.08