专利名称：一种增钙灰渣免烧砖及其生产方法
技术领域：
本发明属于工业废渣资源化利用技术领域，具体涉及一种利用电厂旋风炉增钙粉煤灰、增钙渣(简称增钙灰渣)制成的蒸养免烧砖及其生产方法。
背景技术：
增钙灰渣是电厂旋风炉排出的废料。在燃煤中掺入少量石灰石，磨细后喷入旋风炉膛，高温下煤灰和石灰石熔融呈液体状态排出，水淬成玻璃体为增钙渣，随炉膛烟气进入电除尘器后收集下来的粉煤灰称为增钙粉煤灰，以下简称为增钙灰渣。增钙灰渣含有大量的CaO-SiO2-Al2O3玻璃体，是一种具有微集料效应、火山灰效应和形态效应的复合效应掺合料。
目前，增钙灰渣大部分用作生产水泥的原料，或代替砂子作为骨料，也有报道用来研制路面砖、路面基层材料、玻璃原料等。文献中报道过利用增钙灰渣研制承重与非承重空心砌块(王树茵等，“利用增钙灰渣研制承重和非承重空心砌块”，天津建设科技，1998(2)9～12)。空心砌块成型原理为水泥制品原理，采用振动成型，需要调整频率、振幅和振压时间，成型工艺复杂，而且水泥制品主要是以水泥作为胶结料，增钙灰渣主要充当骨料或集料。空心砌块由于强度低，一般只作为非承重的墙体材料。
免烧砖的强度形成原理是通过合适的原料配比，一般不外加水泥作为胶结料，在高压成型作用下使物料充分接触，在高温、高压蒸汽养护的条件下，利用原料中的活性SiO2、活性Al2O3与CaO相互之间发生水化胶凝反应，在短时间内达到终强度。由于免烧砖充分发挥了原料内部成分的潜在活性，制得的免烧砖的强度和其他性能都要优于普通水泥砌块，完全可以作为承重的墙体材料。而且不外加水泥，大部分原料是工业废渣，成本大大降低。至今为止仍未见有不外加水泥生成增钙灰渣免烧砖的研究和报道。
利用增钙灰渣生产免烧砖，会遇到以下问题。(1)增钙渣颗粒形状不规则，多呈菱角状，针、片状物质较多；粒径级配不合理，其中颗粒粒径在1～5mm之间的粗渣约占80％；并且稍大颗粒中存在大量裂纹，材料的内聚力相当差。在高掺量情况下，砖坯成型困难，设备磨损大。因此在实际生产中必须采取降低掺量、外掺石屑等措施，但是成本也随之升高。即使如此，大量存在裂纹缺陷的颗粒存在于砖坯中，对蒸养后的产品强度也有较大影响。(2)因为高钙粉煤灰含有10％的游离CaO，其常温下遇水不能像生石灰那样立即消化，而需在60～70℃下遇水才能很快发生水化反应，因此在气温较低时，不掺入生石灰粉或掺量低的情况下，会导致消化温度不够，物料消化时间延长，将严重影响生产。(3)成型方法如果仿照制作混凝土的方法采用振动成型，需要调整频率、振幅和振压时间，成型工艺复杂，产品生产速度较慢，不适用于砖厂应用。
发明内容
本发明的目的在于克服以上不足，提供一种增钙灰渣免烧砖及其制备方法；本发明无需外加骨料和水泥，消化时间短，并且成型工艺简单，产品生产速度快。
本发明提供的一种增钙灰渣免烧砖，其特征在于该免烧砖由以下重量配比的原料混合制成增钙粉煤灰20％～30％增钙渣55％～75％生石灰5％～15％石膏0％～3％。
上述增钙灰渣免烧砖的制备方法为1、将增钙渣进行破碎处理，使增钙渣中细渣的重量百分比为75～90％；2、将增钙粉煤灰与破碎后的增钙渣、生石灰和石膏按上述比例混合，混合过程中加水，之后送入密闭消化窑中，再向消化窑中通入蒸压釜的尾汽，进行消化处理4～5小时；3、采用压砖机压制成型，成型压力为20～80MPa，脱模后送入蒸压釜中蒸养5～12h，蒸汽压力为0.8～1.4MPa，温度为120～180℃，出釜后即得到成品。
本发明实施以后，与现有产品相比，具有以下优点1、本发明生产的增钙灰渣免烧砖比现有砌块产品的成本将会大大降低，因为增钙灰渣免烧砖中不外加水泥作为粘结料。
2、本发明实施了增钙灰渣破碎预处理，增加了增钙渣细粉料的含量，不用外加石硝来调节骨料的粒径级配，增钙灰渣的消耗量增大，能达到90％以上。这不但能够降低成本，而且对于消耗电厂灰渣，避免灰渣排放占用土地资源，以及保护环境都具有重要意义。
3、本发明实施了将蒸压釜的尾汽通入密闭消化窑，对混合料进行高温消化，将24h的常温消化时间缩短至4～5h，便于生产管理，提高了生产效率。
4、本发明生产的增钙灰渣免烧砖比现有砌块产品的强度和其他性能大幅度提高，原因是增钙灰渣免烧砖是在高压成型后，在蒸汽养护条件下激发原料内部活性SiO2、活性Al2O3与CaO相互之间发生水化胶凝反应，形成终强度，物料结合更紧密，整体强度高，完全可以作为承重的墙体材料。
本发明提供的免烧砖中增钙灰渣掺量达到了90％，无需外加骨料，也不用外加水泥，采用蒸汽养护工艺，成品的各项性能指标达到了国家优等品(MU15)的要求。
具体实施例方式
本发明提供的增钙灰渣免烧砖的制备方法，其步骤如下1、预先破碎处理，使增钙渣中细渣的重量百分比在75～90％之间。细渣的粒径最好小于1mm。经过预处理的增钙渣形状规则、级配适当，不用外加石硝来作为骨料，增钙粉煤灰和处理后的增钙渣掺量可达到90％以上，从而显著地降低了免烧砖的成本。
2、将增钙粉煤灰与破碎后的增钙渣、生石灰和石膏按上述比例加水混合后送入密闭消化窑中，再通入蒸压釜的尾汽，借助尾汽的余热辅助原料消化，进行消化处理4～5h。这种辅助消化技术能够明显缩短消化时间，从原来的24h缩短至4～5h。在此过程中，不外加水泥，只加入适量的生石灰，既提供反应所需的CaO，又提供消化所需的热量。
3、采用压砖机压制成型，成型压力为20～80MPa左右，脱模后送入蒸压釜中蒸养5～12h，蒸汽压力为0.8～1.4MPa，温度为120～180℃，出釜后就得到成品。该处理过程中不需要振动成型。
下面结合实例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1本实例的原料重量百分配比为增钙粉煤灰27％增钙渣60％生石灰10％石膏3％生产方法为1、将破碎预处理后的增钙渣和增钙粉煤灰、生石灰以及石膏混合，其中，增钙渣的重量百分比为60％，增钙粉煤灰的重量百分比为27％，生石灰的重量百分比为10％，石膏的重量百分比为3％。混合后搅拌均匀，加入15％的水分，原料混好后通入蒸汽消化4h。
2、采用多孔砖模具，在压砖机上用20MPa的压力压制成型，再送入蒸压釜中蒸养10h，设定蒸汽压力为1.0MPa，蒸养温度为150℃，蒸养后即得到成品。
本实例中免烧砖的物理尺寸为240mm×115mm×90mm，孔洞率为25％，容重为1.71g/cm3，吸水率为2％，测得抗压强度平均为18.69MPa，抗折强度为3.56MPa，冻融试验后测其抗压强度为15.84MPa，单块砖的干质量损失率为1.06％，未见泛霜情况，放射性指标符合要求。
由上述测试结果可以看出，本实例的蒸养免烧砖各项性能均超出了国家标准中优等品的要求。
实施例2本实例的原料重量百分配比为增钙粉煤灰20％增钙渣75％生石灰5％制备方法为先将增钙渣破碎预处理，再将增钙粉煤灰、增钙渣、生石灰按上述比例混合后搅拌均匀，并加入12％的水分，再通入蒸汽消化4h。消化后的混合料输送到压砖机，采用实心砖模块以80MPa的压力压制成型，再送入蒸压釜中蒸养5h，设定蒸汽压力为1.4MPa，蒸养温度为150℃，蒸养后即得到成品。
此批砖的外观尺寸为240mm×115mm×53mm，性能测试结果为平均抗折强度3.10MPa，平均抗压强度为15.53MPa。
实施例3本实例的原料重量百分配比为增钙粉煤灰26％增钙渣61％生石灰12％石膏1％生产方法为先将增钙渣破碎预处理，再将增钙粉煤灰、增钙渣、生石灰、石膏按上述比例混合后搅拌均匀，并加入14％的水分，再通入蒸汽消化4.5h，装入实心砖模具中，在压砖机上以40MPa的压力压制成型，再送入蒸压釜中蒸养12h，设定蒸汽压力为1.2MPa，蒸养温度为120℃，蒸养后即得到成品。
此批砖外观尺寸为240mm×115mm×53mm，性能测试结果为抗压强度平均为15.60MPa，抗折强度平均为3.26MPa。
实施例4
本实例的原料重量百分配比为增钙粉煤灰30％增钙渣55％生石灰15％石膏0％生产方法为先将增钙渣破碎预处理，再将增钙粉煤灰、增钙渣、生石灰、石膏按上述比例混合后搅拌均匀，并加入16％的水分，再通入蒸汽消化5h，装入实心砖模具中，在压砖机上以20MPa的压力压制成型，再送入蒸压釜中蒸养11h，设定蒸汽压力为0.8MPa，蒸养温度为180℃，蒸养后即得到成品。
此批砖外观尺寸为240mm×115mm×53mm，性能测试结果为抗压强度平均为16.52MPa，抗折强度平均为3.53MPa。
实施例5本实例的原料重量百分配比为增钙粉煤灰25％增钙渣65％生石灰8％石膏2％生产方法为先将增钙渣破碎预处理，再将增钙粉煤灰、增钙渣、生石灰、石膏按上述比例混合后搅拌均匀，并加入10％的水分，再通入蒸汽消化5h，装入多孔砖模具中，在压砖机上以20MPa的压力压制成型，再送入蒸压釜中蒸养12h，设定蒸汽压力为1.1MPa，蒸养温度为130℃，蒸养后即得到成品。
此批砖外观尺寸为240mm×115mm×90mm，孔洞率为25％，性能测试结果为抗压强度平均为17.72MPa，抗折强度平均为3.25MPa。
权利要求
1.一种增钙灰渣免烧砖，其特征在于该免烧砖由以下重量配比的原料混合制成增钙粉煤灰20％～30％增钙渣55％～75％生石灰5％～15％石膏 0％～3％。
2.根据权利要求1所述的增钙灰渣免烧砖，其特征在于石膏用量为1％～3％。
3.权利要求1或2所述增钙灰渣免烧砖的制备方法，其步骤为(1)、将增钙渣进行破碎处理，使增钙渣中细渣的重量百分比为75％～90％；(2)、将增钙粉煤灰与破碎后的增钙渣、生石灰和石膏按比例混合，混合过程中加水，之后送入密闭消化窑中，再向消化窑中通入蒸压釜的尾汽，进行消化处理4～5h；(3)、采用压砖机压制成型，成型压力为20～80MPa，脱模后送入蒸压釜中蒸养5～12h，蒸汽压力为0.8～1.4MPa，温度为120～180℃，出釜后即得到成品。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中，增钙渣 中细渣的粒径小于1mm。
全文摘要
本发明公开了一种增钙灰渣免烧砖及其制备方法。该免烧砖由以下原料混合制成增钙粉煤灰20～30％，增钙渣55～75％，生石灰5～15％，石膏0～3％。方法为①将增钙渣进行破碎处理，使增钙渣中细渣的重量百分比为75～90％；②将增钙粉煤灰与破碎后的增钙渣、生石灰和石膏按上述比例混合，混合过程中加水，之后送入密闭消化窑中，再通入蒸压釜的尾汽，进行消化处理4～5h；③采用压砖机压制成型，成型压力为20～80MPa，脱模后送入蒸压釜中蒸养5～12h，蒸汽压力为0.8～1.4MPa，温度为120～180℃，出釜即可。本发明的增钙灰渣掺量达到了90％，无需外加骨料，也不用外加水泥，采用蒸汽养护工艺，成品的各项性能指标达到了国家优等品的要求。
文档编号C04B22/00GK1730424SQ20051001903
公开日2006年2月8日 申请日期2005年7月1日 优先权日2005年7月1日
发明者杨家宽, 肖波, 王秀萍, 谢永中, 段光福, 周新平, 杨斌 申请人:华中科技大学