耐用且无需燃烧的煤灰砖块制造方法

专利名称：耐用且无需燃烧的煤灰砖块制造方法
耐用且无需燃烧的煤灰砖块制造方法 参考资料
本专利申请书所参考的出版资料和专利书，全部罗列于下。(参考号均列于方括 弧[]内。参考资料的顺序依照其在申请书上出现的先后次序排列)。 美国煤灰协会(2004) , w. acaa-"sa. org/jr力a力t瓜美国煤灰协会(2004),"煤灰来源、处置、用途以及潜在的健康问题，"加 州帕拉亚图"电力研究所""环境部门"发表报告。 R. S. Hii (2001),"蔬力屋裙^^成碧赏#教，"密苏里大学土木系87页硕士 论文， (指导教授刘亨立)。Y.D. Li和Y.Y.Lin(2002),"压縮密苏里州固体废料成有y^产/^ ,"密苏里大 学"运煤管道研究中心"向"密苏里天然资源局固体管理处"提出的最后一份专业报告。
(报告在运煤管道研究中心主任刘亨立指导下完成)美国测试与材料协会C62(1997) , "j^^V^辟炎^^^±^水泥/#^^ 好炎>> ^^天/^^潜"，美国测试与材料协会，36-39页。 H.Liu (2004),"压縮煤灰成砖块，""美国国家科学基金会""小型企业革 新研究基金"提出的15页研究提案。 H.Liu (2005) ,"^^"^^^^"^^炎，"2005年3月向"美国国家科学基金会" 提出的15页最后一份专业报告。 H. Liu, W.J.Burkett和K. Haynes (2005),,"增加煤灰砖块抗高温耐低寒的特 性"17页报告，发表于2005年4月14日肯德基州列辛顿;^^会议度界会讯沐论 文在大会上因其"最佳专业报告"赢得"巴腾汤玛士奖".)论文内容上"煤灰图书 馆"网址查询》w- J."/b)。 M.S. Riddle , (1995) ," 威纷与薪议劍欲成^游过淳"，美国专利申请号 5, 374， 307. M.S. Riddle, (1995) ， 美国专利申请号 5， 405, 441. H. Logger, (1988),"议包#吝辨建筑原料的,灰潔会激劍成碧贫#教游方兹 ,"美国专利申请号 4 , 780 , 144。 T.P. Philip, (1988)，"将废弃物制成水泥粘浆的过程"，美国专利申请号4 , 756 , 761。[13] N.G. Costopoulos， (1987),"以煤灰制成的建筑材料"，美国专利申请号4, 659 ， 385。[14] R.W. Styron， (1986),"重量很轻的细沙",美国专利申请号4 , 624 , 711。 [15] Jr. Wills和H. Milton(1981),"水泥混合物",美国专利申请号4 , 268 , 316。[16] M. I.Chou (2003),"以伊利诺州煤灰制成商业用砖块，"肯德基州列辛顿资^会议澄界会^/,论文内容上"煤灰图书馆"网址査询/7yaW. //7/b。[17] 0. Kayali, (2005),"煤灰制成的高效能砖块，"肯德基州列辛顿;^^会议赵界会^,论文内容上"煤灰图书馆"网址查询J'"/b。[18] FHWA(2003),"库鄉継册应滅f微游一微微辨"'"就麟遂蘑,潘必"，夷腐^T遞叙背景技术1.发明简介发电厂燃烧煤炭所产生的煤烟还没排放至大气层前，都会产生细尘，此细尘即为 煤灰(flyash)。每年，美国消耗大约ll亿吨的煤炭，产生大约6,000万吨的煤灰[1]。 中国的用煤量和产生的煤灰比美国更多，为世界第一。目前煤灰在美国的使用率很低， 以2005年为例，只有大约三分之一的煤灰获得利用；这些煤灰要不是与水泥混合一起 成为添加剂，就是铺在路面下做为^基或其它用途。其它三分之二未获利用的煤灰都被 当作垃圾，或挖洞掩埋，或填到沼泽塘里，不仅花费金钱，也可能造成水土污染。为煤 灰找到适当用途，显然刻不容缓，唯有如此，未来才不会出现大量煤灰垃圾[2]。本专 利申请书采用新技术，以煤灰制成建筑及相关领域所需的砖块、板块和其它类似物一一 本文一并称为"砖块"。煤灰混合了少量水分后，籍着此一新技术，在室温中压縮成坚 固又耐用的砖块。最后，砖块还需在室温中，采用类似养护(curing)混凝土砖块的方式， 完成养护。不同于以粘土制成的砖块，以新技术制成的煤灰砖块不需经历高温燃烧，因 此，既结省了燃烧粘土砖块所需的石化燃料，也免除了燃烧过程所造成的污染，于是， 既环保又节省能源的制造砖块方式便出现了。2000至2002[3、 4]年间，本发明人尚未自密苏里大学退休。在其带领下，密苏里 大学的研究团队发现，如果将电厂燃煤所产生的C系列(高钙质)煤灰，加上少量水，可 以在模型中压縮出紧密的砖块、板块或圆柱块。经过室温养护后，紧密的块状物还会变 得像混凝土那幺强硬。不过，测试结果发现，此煤灰产品却无法经历结冻/解冻(结解)(freeze/thaw)的变化[4]。它们只能经历8次结解实验，远低于"美国测试与材料协会" (ASTM)要求的50次[5]。无法达到该协会要求的砖块标准，几年内就会在酷寒的天气里 龟裂，品质因此大打折扣，在美国这个冬天倒处结冰的国家里，也毫无市场价值。因此, 密苏里大学的研究团队没有为其新技术申请专利。如今，距离他们发表研究报告已经超 过三年[3、 4]，也丧失了申请专利的条件。(注根据美国法令，专利申请必须在发表 后12个月内提出，否则无效)。
2004年，本发明人向"美国国家科学基金会""小型企业革新研究基金"(SBIR) 递交第一阶段研究提案，想要解决前述煤灰砖块的结解问题[6]。在提案中，本发明人 提出5种方法，企图解决结解问题，并希望5种方法中，至少有一种可制出能够符合"美 国测试与材料协会"50次抗结解的砖块。此5种方法分别如下1)在煤灰内加入少量 纤维，增加砖的抗结解性；2)在煤灰内加入少量波德兰水泥(Portland cement)或石灰 等黏结剂，使砖块更坚固耐用；3)在煤灰砖块外表加上防水剂，以减少或避免水分吸收， 降低结解可能带来的损害；4)修正砖块压縮模子的形状，使煤灰砖块更坚固，更能抗结 解；5)使用两片式的模子改善砖块品质。这份提案顺利申请到经费赞助，测试工作也于 2004年7月1日开始进行。测试中，总共享了两种C系列煤灰含有少量(少于0.5%) 未燃尽炭(unburned carbon或LOI)的高品质煤灰，以及含有较大量(大约16%)未燃尽 炭的低品质煤灰。前者取自粉状煤锅炉(pulverized coal burners)所燃烧的煤炭，后 者取自旋转式锅炉(cyclone burners)所燃烧的煤炭，后者煤炭种类虽与前者一样，颗 粒却大些。测试中又将两种煤灰按照不同比例混合一起，以得到0. 5%至16%之间不同比 例的未燃尽炭。
正如2005年3月向"国家科学基金会"提出的最后一份专业报告[7]所指出，5种 方法中，只有加入纤维的第一种方法能够帮助煤灰砖块有更佳抗结解性。在结解实验时， 没有加入纤维的高品质煤灰砖块在第四次结解就出现裂痕，在第十五次就裂成碎片。不 过，在加入5单位一般混凝土使用的尼龙纤维后，煤灰砖块到了第七次才出现裂缝，而 且，直至第五十次结解，煤灰砖块都没有裂成碎片----裂开部分都被纤维拉住了。需要 一提的是，每单位纤维相当于制作砖块所需干燥煤灰0.15%的重量。至于低品质的煤灰 砖块，如果不加纤维，第二十五次实验时就出现裂缝，第三十一次时则裂成碎片。如果 加入5单位纤维，第二十四次开始裂缝，而且最后除了表面出现一些破损，完全顺利通 过五十次实验。实验证明，无论是高品质煤灰或低品质煤灰，只要加入大约5单位纤维， 就可以增加砖块的耐性，只不过，砖块仍无法通过"美国测试与材料协会"50次结解 实验的要求，因为砖块最后仍会出现裂缝和破损。因此，仍需研究另一种方法，改进煤 灰砖块的抗结解性。
由于前述五种方法都无法有效解决煤灰砖块的结解问题，本发明人在"美国国家科学基金会"赞助的第一阶段实验里，又针对其它方法进行了些实验。这些方法包括调整煤灰与水的比例(F/W)至最佳状态，增加造砖压力，延长养护(curing)时间，及在煤 灰内加入气泡剂(air-entrainment agent)。结果发现，增加造砖压力与延长养护时间 虽然可以让砖块较坚硬，增加砖块的抗压性，却无法增加其耐久性，亦即，不能改善其 结解性。显然，想要增加煤灰砖块的抗结解性，不能只靠养护砖块的坚固性(strength), 还需增加其延展性(ductility)和渗透性(permeability)。只有如下文所述，适当结合 几种不同方法，同时增加其坚固性、延展性和渗透性，才可能提高砖块的抗结解性。多次实验发现，只要煤灰和水的比例适当、压縮的力量适度、养护的时间正确，并 在制造砖块的过程中加入小量气泡剂，高品质的煤灰砖块就能在试验中毫不破损的通过 至少50次结解，低品质的煤灰砖块也能毫不破损的通过40次结解。在所有实验中，除 了气泡剂，没有加入任何其它东西。本申请人(货运管道公司)在2005年6月1日之后 所进行未发表的实验发现，若将适当比例高品质的C系列煤灰与低品质的C系列煤灰混 合，即使不加入气泡剂，也可以制造出坚固耐用的砖块。此实验结果将于稍后"发明细 节"处详加讨论。本申请人在"美国国家科学基金会"赞助的研究[7]中，同时进行了成本估计。结 果发现，在增加煤灰砖块的结解性上，气泡剂显然较尼龙纤维便宜许多。好比，加入纤 维后，每个砖块的成本增加3美分，加入气泡剂后，每个砖块的成本却只增加0. 5美分 [7]。因此，为了解决结解问题，用最理想的F/W比例，并加入适量气泡剂，似乎最有 效也最符合经济效益。这项由"美国国家科学基金会"赞助的研究结果---_包括加入气 泡剂后，对于结解性有何影响的数据一已简短的记录在最后一份专业报告[7]和获奖 的会议报告[8]里。虽然两份报告均显示，加入气泡剂后，可以增强煤炭砖块的抗结解 性，为了保护智能财产权，制造过程里的重要步骤和细节都没有在该报告中透露。在本 专利申请书中，这些重要资料才首次加以披露。2. 发明领域本发明利用煤灰,亦即燃烧煤炭时产生的副产品，制造砖块(bricks)、板块(blocks) 和其它建筑用材料。3. 叙述并比较先前的研究在先前做过的研究中，与本发明最相关的是密苏里大学从事的研究，其细节在参考 资料[3]和[4]中均有详细描述及讨论。如前面"发明简介"所大概描述，由本发明人带 领的密大研究团队，成功的发展出一种新方法，先将C系列煤灰加水后，在模子中压縮， 再将初步制成的产品置于正常室温的潮湿环境中养护，制造出的砖块、板块和圆柱块，其强度(strength)均符合"美国测试与材料协会C62" [5]的要求。不过，在结解实验 时却发现，这些产品的结解性(freeze/thawresistance)却很差。在没有明显破损的情 况下，它们只能通过8次结解实验，远低于"美国测试与材料协会"要求的50次。在 此处，"明显破损"指的是产品上有长于一寸(2.54cm)的裂缝，失去1%的重量，或是 碎成两块以上。目前本申请人的产品根据密大所使用的制造方法,重新设计并大幅改良， 终于使得压縮后的煤灰砖块得以毫无破损的通过50次结解实验。由于采用了新方法， 煤灰砖块才大获改进。本申请书稍后将仔细讨论此新方法。较之密大使用的方法，本新 方法有下述特点-
a) 新方法加入气泡剂。密大和其它先前的实验均未加入此融剂,甚至不知道需加入此剂。
b) 新方法增加了煤灰砖块的结解性，使砖块得以通过"美国测试与材料协会"要求的 50次结解要求。而密大的方法则无法制造出抗结解的煤灰砖块。
c) 新方法所采用媒灰与水的比例(F/W ratio)不同于密大所用。按照密大的方法，高品 质煤灰的F/W为9，低品质媒灰F/W为5.67。可是新方法发现，高品质媒灰的F/W以7 较理想，低品质煤灰的F/W则以4较理想。经由本研究发现，较小的F/W比例(制造砖 块时煤灰混合物愈湿)，制造出的砖块较坚固，结解性也较佳。
d) 在新方法中，煤灰和水混合好放入模子后，会先用震动器震动。这幺一来，砖块的密 度会较均匀，整体的强度亦较平均，结解和处理时也较不易破裂。
基于前述各项差异，较之密大未申请专利的方法，新研发申请专利的方法有了大幅 度改进。若现有技术或制造方法出现大幅改进，应该具有申请专利的条件。
另一项有关的研究由瑞德(Riddle)进行，并取得美国专利号5，374,307[9]。这项 1995年申请的专利主要^用以"卜作岚煤灰"(pozzolanic fly ash)-—-也就是后来 该专利申请中指出的"C系列煤灰"~-一加入水，混合后置入压縮模，以每平方英寸1,000 至2,500磅的造砖压力压縮；此压力相当于690至l,720万的pascal。此专利制造方 法不只类似前面讨论过密大的制造方法，而且完全没有就砖块的性能、特色详细说明-没有提到是否用了气泡剂，也没有提到煤灰砖块的结解性。显然，瑞德在申请专利前， 没有为产品进行结解实验，也没有加入气泡剂。他如果为产品做过结解实验，他一定会 发现，如同2002年密大所进行[4]以及2004年"美国国家科学基金会"所赞助[7]的实 验，他的产品结解性很差。因此，新发明由"美国国家科学基金会"赞助的技术，无论 较之瑞德有专利权的方法，或密大没有申请专利的方法，都大幅出现了改良。本发明为 先前密大研究人员[7]与瑞德[9]无法解决的结解问题，找到解决办法。也就是说，瑞德 和密大研究人员发明的方法非常类似，他们制造出的砖块都不耐用，都无法通过"美国 测试与材料协会"的结解标准。相对而言，本专利申请采用新方法，能够做出耐用的煤 灰砖块，并符合"美国测试与材料协会"的结解标准。能够通过结解标准意味着，此砖
8块品质达到瑞德及密大研究人员无法达到的标准。全美国超过90%地区每年冬天都会结 冰，年复一年面对结解问题，因此，户外用砖块必须符合"美国测试与材料协会"的结 解标准[5]。无法解决结解问题的砖块，在美国的市场及价值都会变得非常有限。
另一项先前发展出相关的发明为美国专利号5,405,441 [10]。此专利申请于1995 年获得批准，与专利号5，374,307有着同样的发明人、名称、摘要。事实上，除了一些 专利细节略做修正，与瑞德专利号5,374,307的发明毫无差异。因此，前述所有关于瑞 德1994年的专利申请，均适用于他1995年的专利申请。
另一个相关的参考资料为1998年拉格(Logger)[ll]提出的专利申请，申请项目为 "以包含各种建筑原料的煤灰混合物制成建筑材料的方法"，美国专利申请号 4,780， 144。该方法将沙土和来自燃煤厂的煤渣等粗糙建筑原料，混合包括了煤灰、水、 水合石灰(hydrated lime)-—或是得以转化成水合石灰的物质-一等人工制成的混合 剂。接着在模子内搅拌出混合物，制成砖块等建筑材料。然后将此尚未凝固的混合物以 大约摄氏IOO度的高温加热养护。此过程与本发明差异极大，因为前者需要粗糙的建筑 原料、水合石灰以及摄氏100度的高温，都是本发明不需要的。
另一个相关参考资料为1988年非利普(Phillip)[12]得到的专利，专利项目为"以 废料制成的水泥性(cementitious)的混合物"，美国专利权号4， 756, 761。此专利主要 是将含铁或不含铁的煤熔渣，混合具有高ra质、高氧化钙和矾土的硫酸盐添加剂，制 成具有水泥性材料。此专利制造的是有水泥性能的干燥粉状混合物，与制造煤灰砖块的 本专利技术大为不同。
1987年卡思脱坡罗(Costopoulos)等人也得到相关专利[13],专利项目为"以煤灰 制成的建筑材料"，美国专利权号4,659，385。此专利混合煤灰与其它物质，发展出制 造如墙板这类建筑材料的方法。此建筑材料不仅轻，而且绝缘。此方法混合煤灰、黏结 齐lj (binder)、泡沫剂(foaming agent)、气泡齐lj(air-entrainment agent)，产生不仅轻、 防火，又有良好绝缘效果的材料。卡思脱坡罗的方法和本方法的主要差别在于，本产品 不需要粘结剂和泡沫剂。此外,两种方法制造的产品非常不同一一种制造很轻的隔缘板， 另一种制造很重的砖块。
另一个相关参考资料为1986年史特容(Styron)[14]提出的专利申请，申请项目为 "重量很轻的颗粒体(aggregates)"，美国专利申请号4， 624, 711。此专利申请为制造 很轻的粗粒物的方法。制造时，将C系列煤灰混合泡沫剂，加不加其它添加剂均可。史 特容的方法和本申请人的方法主要差别在于,本方法不使用泡沫剂，因此产品不是很轻。 此外，两种方法制造出的产品非常不同，无法互相替代一一种制造很轻的粗粒物，另一 种制造很重的砖块。由于产品不同，制造过程也很不一样。
还有一个相关参考资料为1981年威尔斯二世(Wills Jr.)等人[15]提出的专利申请，申请项目为"水泥混合物，"美国专利号4,268,316。此专利为混合波特兰水泥、 砖窑飞灰和煤灰以制成水泥的方法。此方法和本申请人的方法最大的差异在于，前者除 了煤灰，还需要波特兰水泥和砖窑飞灰，后者则不需波特兰水泥和砖窑飞灰。此外，前 面一种方法制造一种水泥，而非煤灰砖块。相对而言，本发明针对的不是水泥原料，而 是砖块的制造。另一个相关参考资料[16]为周(Chou)于"伊利诺地质调查所"/炎幼y^研究。他以属 于F系列煤灰的伊利诺州煤灰制造砖块和其它相关产品。制造过程基本上与制造一般黏 土砖块大同小异，只不过以F系列煤灰取代一部分黏土。制造一般黏土砖块时，需将初 步制成的砖块放入砖窑，以超过摄氏1，000度的高温烧制。经由高温，黏土和煤灰烧成 了似玻璃的产品一_高温烧成的砖块。此过程可以单独使用黏土，也可以使用黏土与煤 灰的混合物，以制造高品质砖块。此砖块坚硬、不易渗透而且耐用一一能够达到"美国 测试与材料协会"50次结解标准。此砖块制造方法最大的缺点是必须以高温烧制。由 于通常使用石化燃料烧制，往往消耗大量能源。除浪费能源外，此方法还会排出废气， 其中包括造成温室效应的二氧化炭。此外，由于需要大量能源，砖块成本较无需烧制的 煤灰砖块高出许多。特别值得一提的是，本申请人提出的发明产品无需烧制，与参考资 料[16]的方法差别很大，虽然两者制造出的产品有着同样最终目的。另一个相关参考资料是由澳洲的卡亚立(Kayali)研发出的技术[17]。此技术与伊利 诺周氏的技术非常类似，只不过使用100%煤灰，不用粘土，也无需其它添加剂。由于 烧制时使用超过摄氏1，000度的高温，烧成后的砖块不仅坚固，而且不易渗透。不过， 此方法与前面提过伊利诺周氏的方法有同样的缺点浪费能源、造成温室效应、成本较 高。4.评估现有专利并分析本发明的独特性和原创性大多数前面讨论过、无需燃烧煤灰砖块的制造'方法(现有专利者)，好比[9,10]，都 没有清楚指出所使用的煤灰种类，让人以为，所有煤灰都大同小异，任何煤灰都适用于 他们的发明；那根本不可能。事实上，煤灰之间的差异很大，不同种类的煤炭，不同的 燃煤情况，都可以让煤灰发生变化。烟煤、次烟煤、无烟煤、褐煤(bituminous, sub-bituminous, anthracite, lignite)等不同种类的煤炭，都会产生不同煤灰。由于 地理位置不同，不同矿坑挖出的相同煤炭，也可能产生不同煤灰。本发明第一个明确指 出此复杂情况，也第一个说明，此情况对非高温烧制煤灰砖块结解特质的影响。煤灰通常可以分成两大类[18]: C系列(class C)煤灰和F系列(class F)煤灰。C 系列煤灰也就是含钙量高的煤灰。因为通常含有超过20%的钙质，它本身具有黏合能 力，以致制成砖块时，无需添加诸如波特兰水泥这类黏合剂。燃烧诸如怀俄明州波德流域(Powder River Basin in Wyoming)所产的次烟煤后，通常会产生C系列煤灰。至于 F系列煤灰所含的氧化钙通常低于10X。它缺乏粘合能力，制成砖块时，须加入水泥或 其它粘合剂。即使相同的煤炭，使用不同的燃煤锅炉(粉状煤式、旋转式、块煤式、液 体流床式)(pulverized-coal、 cyclone、 stoker、 f luidized-bed),也会产生不同大小 颗粒的煤灰，和不同含量未燃尽炭，以至大幅影响制造砖块的过程(process)。因此， 以煤灰制造砖块时，不仅需明确指定使用C系列煤灰，煤灰中未燃尽炭的含量也必须详 细说明，以得到预期的制造结果。现在所有制造无需燃烧煤灰砖块的专利发明均未达到 此要求。未燃尽炭含量高的煤灰(未燃尽炭含量高于10%)称作"低品质煤灰"，其功能与 未燃尽炭含量低的"高品质煤灰"(未燃尽炭含量低于1%)非常不同。后者通常来自粉 状煤锅炉，制造出的砖块较前者坚硬、少气孔。前者通常使用旋转式或块煤式锅炉。此 外，高品质煤灰在调合时，所需要的水分也较低品质煤灰少。所有前面提过的现有相关 专利，在制造无需燃烧的煤灰砖块时，都没有提到炭含量对制造过程和制造结果可能产 生的影响。新的实验已经证明，无论煤灰为C系列或F系列、高品质或低品质，都会强 烈影响煤灰砖块的制造过程，更会影响产品的品质，因此，很显然的，现有每一个专利 所说明的制造方式，只适用于他们专利申请前，进行实验时所用的特种煤灰。本申请人 所申请的专利，第一个明确说出未燃尽炭和氧化钙这两个煤灰砖块中的重要成分，如何 影响煤灰砖块的制造过程。如同后文"发明细节详述"所说，此专利采用的制造方式中 的氧化钙和未燃尽炭需在一定范围内，才得以制造耐用(抗结解)且无需燃烧的煤灰砖 块。此一新方式适用于具有不同含量氧化钙和未燃尽炭的各种不同煤灰。本申请人透过多"、实验收集了充分资料,并自制造出的煤灰砖块多次结解实验中获 得新知，才终于获得本发明。本方案(project)由"美国国家科学基金会"赞助，为具 有原创性的研究方案，旨在解决一直困扰无需燃烧煤灰砖块的结解问题。有少数先前研 究人员(密大研究员)曾察觉或提到煤灰砖块的结解问题，不过却没有人提出解决此问题 的办法[4]。其它研究人员，包括已于"无需燃烧煤灰砖块"上获专利者，均未在出版 物或专利中讨论、甚至提到他们砖块的结解问题。没有任何一个先前研究或现有专利指出，他们有能力，制造耐用的无需燃烧煤灰砖 块好比，"无需烧制的煤灰砖块"能够通过50次结解实验而无明显破损或龟裂，符 合"美国测试与材料协会"建筑用砖块的标准[5]。获得"美国国家科学基金会"赞助 的本发明是唯一已知技术中，能够制造"耐用(抗结解)的无需烧制煤灰砖块"者。此申 请专利之制造砖块方式无论在方案结束报告[7]或例如[8]的其它出版物中，均未加以透 露。经由前面的讨论可以得知，本发明兼具原创、独特和本质复杂等特性，所以，具有 申请专利的条件。5.本发明方法的优点a) 本发明方法可制造出耐用(抗结解)无需燃烧的煤灰砖块,现有发明或出版品中从未 达到此一技术，也从未表示达到了此一技术。b) 本方法制造出的煤灰砖块能够通过"美国测试与材料协会"所要求至少50次结解 实验；现有发明或出版品中从未达到此一技术。c) 欲申请专利的本方法合乎科学精神，因其包含大量实验资料和一个理论(两个方程 式)，同时将制造耐用煤灰砖块时所受氧化钙和未燃尽炭的影响列入考虑，。d) 本方法简单、有效率、节省能源又省钱。发明内容本发明目标是使用一种方法，制造无需燃烧的煤灰制品(包括砖块、板块等)，并使 此等制品具有耐用性，能够通过"美国测试与材料协会C62标准"所要求至少50次结 解[5]。现有方法显示，C系列煤灰虽可制造无需燃烧的煤灰砖块，此砖块却不耐用， 无法通过10次结解，远低于"美国测试与材料协会"所要求的50次。本申请人在"美 国国家科学基金会"赞助下，进行大量研究，就煤灰砖块的结解性做了各种实验，终于 找出本方法，能够以最高效率制造耐用的煤灰砖块。本方法混合煤灰、水和少量(不到 煤灰1X重量)气泡剂(air-entrainment agent) —一此溶剂通常用于混凝土中，增加其 空气含量。过程中还需谨慎控制媒灰与水的比例、造砖压力、煤灰与水的搅拌过程以及 模子的震动方式。制造细节将在"发明细节描述"部分另外详述。本方法制造的煤灰砖 块不只能通过50次结解，还合乎美国测试与材料协会C62对于恶劣气候中耐用建筑砖 块的其它要求。


本发明无需图形具体实施方式
本发明以下列方法制造无需燃烧的煤灰砖块(1)决定煤灰中所需的氧化^及未燃 尽炭，并视情况予以增减，(2)决定制造耐用煤灰砖块所需水量，(3)选择气泡剂，并加 入水中，(4)将含有气泡剂的水混入煤灰中搅拌，(5)将煤灰与水的混合物倒入模子，(6) 震动模子内混合物，(7)以适当压力压縮模子中煤灰混合物，(8)将初步成型的砖块取出模子，(9)将取出来初步成形的砖块放入养护室养护。完成前面九个步骤后，产品得以储存、或运送至市场，做为建筑及其它用途。九个步骤的细节将详述如下(l)决定煤灰中所需氧化钙及未燃尽炭的含量，并在必要时予以增减一一煤灰的性质由许多因素决定，除了燃煤类型，煤炭颗粒大小和燃煤锅炉都具有决定 性的影响。燃煤锅炉可分粉状煤锅炉、旋转式锅炉、块煤式锅炉、液体流床式锅炉等。 由于这些差异，美国与其它国家的多数电厂，均定期自每个燃煤锅炉中检测煤灰的化学 成分。他们会测量煤灰中不同化学成分的百分比，这些化学成分包括氧化硅、氧化铝、 氧化钙、氧化钠、未燃尽炭等。未燃尽炭的形成源于煤灰之未彻底氧化。所谓未燃尽炭，就是将煤灰中以炭为主未 燃尽的挥发性(volatile)物质的重量，除以所有煤灰重量后，得到的百分比。无论煤灰 未来用途为何，即使是要当成垃圾处理，电厂也往往会详细记录它们煤灰的成分。制造 耐用煤灰产品时，需借助煤灰成分记录。所谓耐用煤灰产品指的是，能够通过"美国测 试与材料协会"所要求50次结解实验的煤灰砖块、板块及其它产品。经过多次实验， 本申请人发现，煤灰中有两种成分对制造耐用煤灰砖块至关重要。这两种成分为氧化钙 和未燃尽炭。通常而言，煤灰中氧化钙的含量愈高，煤灰砖块的品质愈好。反之，煤灰 中未燃尽炭的含量愈高，煤灰砖块的品质愈差。由"美国国家科学基金会"赞助的研究 发现，如果要制造出合乎"美国测试与材料协会"所要求能够通过50次结解实验的煤 灰砖块，煤灰中要含有至少15%重量的氧化钙，以及最多10%重量的未燃尽炭。只要 合乎此要求，并遵循下列八个步骤，必可制造出耐用的煤灰砖块。如果煤灰中的氧化钙与未燃尽炭的含量不符前述标准，只要想办法改变煤灰中此二 者的含量，符合前述标准，仍可制造出耐用的砖块。如果煤灰中氧化钙含量低于15%， 可以在煤灰中加入市售的水泥，或含有高比例氧化钙的煤灰，使混合物中含有至少15 %的氧化钙。如果煤灰中含有超过10%未燃尽炭，可以将低品质煤灰(含有超过10%未 燃尽炭的煤灰)与高品质煤灰(含有低于10%未燃尽炭的煤灰)混合，使混合物内的未燃 尽炭低于10%。前述第一步骤讨论如何使用适量氧化钙与未燃尽炭，制造耐用且无需燃烧的煤灰砖 块，并于必要时调整煤灰中氧化钙与未燃尽炭的含量。由于以粉状煤锅炉燃烧含高钙的 次烟煤时，所得到的C系列煤灰完全符合前述要求，此种煤灰中的氧化钙与未燃尽炭完 全无需调整，即可制出无需燃烧的煤灰砖块。此种煤灰自电厂取出后即可直接使用。另 一方面，由老式旋转式锅炉和块煤式锅炉所燃烧煤炭产生的C系列煤灰，会产生超过 15%的氧化钙，但同时也可能产生超过10%的未燃尽炭。因此，在使用此种煤灰制造 耐用煤灰砖块前， 一定要先将煤灰中的未燃尽炭降至10%以下。为达到此目的，可以混合低品质煤灰与高品质C系列煤灰，也可以采用其它方法。至于F系列煤灰则通常含 有过低的氧化钙一一低于10%,其未燃尽炭的含量可能很低(低于5%) — 一如果煤灰是 由粉状煤锅炉燃烧而得，也可能很高(高于10%)—一如果煤灰是由旋转式或块煤式锅 炉所产生。因此，如果F系列煤灰是由粉状煤锅炉燃烧而得，煤灰在制造耐用煤灰砖块 时，虽然会有合格的未燃尽炭，却会有不足量的氧化钙。使用此种煤灰制造耐用砖块时, 可在煤灰中加入波特兰水泥。值得注意的是，波特兰水泥中含有大约80%的氧化铐， 超过C系列煤灰中的氧化钙含量。另一个办法就是，将F系列煤灰混合大量含有高比例 氧化钙的C系列煤灰，使混合物中的氧化钙比例超过15%。这幺一来，混合物就可以 制出耐用的煤灰砖块了。值得一提的是，由于尚未加水，前述混合物是干的。加水前，必须先决定，是否要 改变煤灰原有的颜色。如果答案是肯定的，就在干煤灰中加入色素粉末(color pigment),混合均匀后，再加水。(2)决定制造耐用煤灰砖块所需水量_ 一只要干净，包括市区自来水在内的各种水皆可用来制造无需燃烧的煤灰砖块。由"美 国国家科学基金会"赞助的实验[7]发现，如果想要制造耐用(抗结解)且无需燃烧的煤 灰砖块， 一定得加入适当比例的水分。煤灰与水的比例(F/W ratio)由下列因素决定 氧化钙的含量、煤灰中未燃尽炭含量、煤灰颗粒大小及造砖压力。 一般而言，如果煤灰 中氧化钙与未燃尽炭的含量高，就需要多一点水或较小的F/W值。煤灰中的颗粒分布如 果在煤灰中造成较大空隙，也需要多一点水。此外，造砖压力如果较大，煤灰中空隙就 会变小，煤灰中就不需要太多水分。至今为止，F/W尚无固定公式可循。不过，却可以将同样份量煤灰加入不同份量的 水，制造出几个不同砖块，从结果中找出最适当媒灰与水的比例。经由"美国国家科学 基金会"赞助的实验发现，压缩时，如果模子会渗'出水分，煤灰与水的混合物就太湿， 稍后在进行结解实验时，砖块表面就会有破损。相反的，如果混合物中水分不足，结解 实验时，砖块就会龟裂或碎开。耐用产品(能够通过50次结解的砖块)就是在煤灰中加 入最多、但压縮时又不至于渗出水分。这种用来制造耐用煤灰砖块所需的水量就称作"压 縮保留量"(CRL)。如果想用最少的实验次数得知CRL和F/W值，下述计算方式将大有 助益。根据"美国国家科学基金会"所赞助的实验发现，为了得知适当CRL和F/W,煤灰 中氧化钙与未燃尽炭的含量至关重要。任何高品质C系列煤灰只要含有大约27%的氧 化钙与0.5%的未燃尽炭，其F/W值就该大约为7。相对的，低品质C系列煤灰中如果 含有大约27%的氧化钙与16%的未燃尽炭，其F/W就该大约为4。如果未燃尽炭在0.5%和16%之间，F/W可由下列公式算出F/W-7. 104—1.94 x LOI................(1)好比，如果LOI为10%或0.1,公式(1)的结果F/W就等于5. 16。值得注意的是，只有在C系列煤灰含有重约27X的氧化钙时，公式(l)才适用；氧化转为煤灰中主要成分，会根据下列化学公式对水出现反应-CaO + H20 ■> Ca(OH)2........................(2)由公式(2)及钙、氧、氢的分子重量得以证明，每磅重的氧化钙需要0.321磅的水，以 产生化学反应。当煤灰中氧化钙的含量非27%时，公式(1)中得到的F/W需根据不同氧化转含量 加以调整。下面是两个例子-例1.以含有20%氧化钙及10%未燃尽炭的C系列煤灰制造砖块。如果每个砖块以 2，000克(gram)干煤灰制成，CRL应为多少？ F/W应为多少？ (答案)如果煤灰含有27%的氧化钙，由公式(l)将可得到 F/W=7. 104—1.94X0. 10=5. 16。因此，以2， 000克干煤灰制成的砖块中，CRL所需的 水分为2， 000 / 5. 16=387. 6克。不过，由于煤灰中仅有20%的氧化钙，也就是7% (或 0. 07X2000=140克)低于公式(l)所要求含量。由公式(1)所得到的387.6克水应减少 140X0. 321=44. 9克。因此，此砖块中的正确水分应为387. 6—44. 9=343克。相应的 F/W应为2, 000 / 343=5. 83。例2.含有30%氧化钙和5%未燃尽炭的煤灰中，CRL应为多少？ F/W应为多少？(答案)由公式(l)得知，未燃尽炭为5%(0.05)时，F/W为6. 13，而含有2，000克煤 灰的砖块中所需的水分为2，000/6.13=326克。由于煤灰含有30%的氧化药，较公式 (1)要求的27%多了三个百分点，也就是多出了 2, 000X0. 03=60克的氧化^，自然还 需要添加60X0. 321 = 19. 3克水分。因此，为了制造此砖块，CRL所需的水份为326+19. 3 =345克，相应的煤灰与水比例应为2, 000 / 343=5. 80。值得注意的是，根据前面公式计算出制造煤灰砖块的水分，不只包括用来混合煤灰 的自来水或其它干净水，还包括其它添加物中的水分，好比气泡剂中的水份。因此，煤 灰中如果需要100克水分，而其它添加物有90克水，那幺根据前面公式得到的自来水或其它干净水就需减去90克。
前面提到计算制造煤灰砖块或F/W所需的水量只是大概，并非制造耐用煤灰砖块所 需的精确水量。精确水量必须以前面讨论过的压縮测试获得。前述计算方式有助于决定 测试中所需煤灰与水的大概含量，使其在一般进行至多5次测试后，即可得知煤灰与水 的精确含量。
(3).选择气泡剂，并加入水中一一
市面上不同品牌、不同公司制造的气泡剂，都能增加混凝土中的空气含量。众所周 知，它们都能加强混凝土产品的抗结解性，只不过，在本发明人进行本研究前，它们在 增强煤灰产品的结解性上一直未获测试，也未得证实。本发明人首先以气泡剂，及诸如 加入尼龙纤维等不同方式，测试制造耐用煤灰砖块的可能性。这些测试发现，用于混凝 土中的气泡剂，也能够用来制造具有高度结解性的煤灰砖块。测试并发现，在加入气泡 剂之外，如果再使用本专利申请书中指出的其它步骤，必能大幅提高煤灰砖块的抗结解 性，使其通过50次、甚至100次，而不龟裂破损。部分测试结果虽然已经发表[7,8]， 最关键的资料却从未披露，在此才首次公开，以维护申请人申请专利的权利。
制造耐用煤灰砖块时，虽说气泡剂的份量，需由气泡剂的类型、煤灰类型、养护时 间、造砖压力等因素决定，但通常制造商建议于混凝土中使用的气泡剂份量，即可做为 制造煤灰砖块时所需的大致份量。知道了这一点之后，只要进行几次不同实验，在煤灰 中加入不同浓度的气泡剂,就可以找出最适量的气泡剂份量。实验不但要包括结冻解冻， 还要包括抗压测试，因为使用气泡剂后，砖块会变得比较脆弱(砖块的坚固性会降低)。 因此，加入气泡剂后， 一定要确定砖块具有适当结解性与抗压性，合乎"美国测试与材 料协会"对建筑砖块的要求[5]。
在美国，水泥中常用的气泡剂为W. R. Grace公司制造的Daravair-1400。制造商 建议加于混凝土中的溶剂份量为，每100公斤水M中加入30至200立方厘米溶剂，相 当于0. 03%至0. 2%水泥的重量。本发明在进行由"美国国家科学基金会"赞助的实验 时，于制造煤灰砖块的过程里加入此溶剂，进行了不同实验。实验时共享了三种不同浓 度的溶剂(气泡剂)分别为制造砖块所需煤灰重量的0. 1%、 0. 2%和0. 4%。结果发现， 0. 1%制造出的砖块最耐用。如果造砖压力为每英寸1800磅(1240万pascal)，煤灰为 高品质煤灰，养护时间为15天，含有0. 1^Daravair的砖块可以通过70次结解而不破 损或龟裂。为保护智能财产权，这些测试结果过去一直未公布。
市面贩卖的气泡剂若非液状，就是可溶于水的粉末，随时都能与水调和，以制造煤 灰砖块。该溶剂加入水中后，可以人工或机器搅拌，不搅拌也无所谓。最好先将溶剂与 水调和后，再加入煤灰中混合。只要将溶剂加入装了水的容器中，静待一会儿，让溶剂完全扩散至水中即可。溶剂完全扩散至水中的时间取决于容器大小、是否有搅拌或摇动 容器等等。如果搅拌或摇动了容器，溶剂可以在30秒内完成扩散。
经过大量测试后发现，绝大多数情况下，为了制成耐用(具结解性)且无需燃烧的煤 灰砖块， 一定得加入气泡剂，不过，也有例外的时候。此例外出现于煤灰砖块以低品质 与高品质混合煤灰制成的时候。低品质煤灰与高品质煤灰的重量比例应于0. 25至0. 5 之间，相当未燃尽炭约为2%至5%之间。测验显示，只要合乎此要求，即使没有加入 气泡剂，也可以制出耐用的煤灰砖块。不过，前提是，煤灰中必须含有至少15%的氧 化钙。当煤灰中含有低于15%的氧化钙时，可以加入含有高钙质的C系列煤灰或波特 兰水泥，以增加氧化钙含量，即可达到相似或相同结果。
(4) 将含有气泡剂的煤灰与水搅拌一一
只要有适当的搅拌器，煤灰与含气泡剂的水混在一起后，可以搅拌备用。份量大时， 可以用混凝土自动搅拌器，份量小时，可以用食物搅拌器。在连续(continuous)操作时， 也可以使用帕格搅拌器(pugmill)。选择适当搅拌机时，有许多因素需要考虑，好比 每次搅拌的份量、搅拌机的速度以及费用等。选择搅拌机后，必须先进行一些测试，以 了解搅拌机所需的转速，以及此速度下所需的时间，俾便煤灰得以充分搅拌。搅拌时间 必须长到足以达到充分搅拌的目的,但又不至于过长，以免煤灰混合物在搅拌器内凝固。 通常，搅拌需费时几分钟。
(5) 将煤灰与水的混合物倒入模子一 一
煤灰混合物充分搅拌后，即需倒入模子以制出所需的砖块。在实验室里，将混合物 倒入模子的步骤通常都由人工完成。在商业生产时，必须以类似传统工厂制造混凝土砖 块的自动化方式完成。由于混合物不同，混合物置入模子的方式也可能不同，可以人工 倾倒，螺旋式输送(screw conveying ),或模子注射(mold injection)。
(6) 震动模子内混合物一一
根据步骤2可知，由于混合物中水量有限，煤灰与水混合后，通常混合物仍相当干， 会有许多小疙瘩，无法靠地心引力将其混合均匀。因此，模子中混合物间通常都有很大、 形状不一的空隙，混合物表面也高低不平。如果没有先用震动器将模子震动，直接就用 压縮器按压，制出来的砖块可能会质量不均，影响砖块品质，特别会影响其抗结解性。 震动模子内混合物，可以使混合物较均匀的散布于模子内，表面也可以较平整，提高砖 块的品质。值得注意的是，此步骤虽有益处，却非绝对必要。如果对于煤灰砖块品质的 要求不高，或在倾倒混合物入模子的过程里，即可得到相当匀称的混合物，那幺就无需在模子里进行搅拌。(7) 以适当压力压縮模子中煤灰混合物一 一接着的步骤是用压縮器(pistcm或plunger)压縮模子里的煤灰混合物。模子是柱 形，有一个横切面相同的方洞(bore),使得压縮器得以穿过洞口伸进模子。压縮器应该 有个头(piston head)(此为模子里与煤灰混合物接触的部分)，符合模子的形状，使得 压縮器头边和模子间存有一点空隙，以便压缩器头部得以轻易滑入模子。模子和压缩器 其它部分(压縮器柱)之间空隙要够大，以方便压縮器进出模子时，压缩器柱不至于碰到 模子。为了达到此目的,可以采用同样大小的压縮器(压縮器头和压縮器柱有同样大小)。 不过，这幺一来，压縮器卡在模子里的机率就加大了。压縮器和模子不一定要以同样材料制成。包括不锈钢在内的各种钢铁都很适合制作 压縮器和模子,不过其它足够坚固和强韧的金属或非金属的材料也都可以成为适当的材 料。模子内部表面的材料最好较压缩器头坚硬。这幺一来，磨损的将是压縮器头而不是 模子。压縮器头磨损后，较易更换，更换费用也较低；因此宁可磨损的是压縮器头，不 是模子。模子可以单一材质制成，像是不锈钢或加过热(annealed)的钢，也可以不同材 质制成，好比外层部分以不锈钢制成，内表面可以炭化钨(tungstencarbide)制成，如 此一来模子即可较强韧，较不易磨损。另一种办法是在模子内镀铬(chrome plating)。 无论使用何种材质，模子内部都应非常光滑，以免模子和压縮器接触时产生磨擦。压縮 器应以不会生锈的材质制成，好比不锈钢或铝。既不会像模子内部的材料那幺硬，同时 还硬到不至于在冲压煤灰混合物时遭到变形或磨损。压縮器表面接触模子的部分应该非 常平滑。压縮器与模子的形状、大小由砖块的形状、大小决定。好比，对一般砖块而言，模 子和压縮器头都可能有长方形的横切面，对于有洞(core)或半边洞(frog)的砖块而言， 压縮器头可用适当形状、大小的突出物。 '压縮器一定要连在用液压或气压的机器上，以便产生强力，用来压縮模子内的煤灰 混合物。每个由液压或气压推动的压力机器可以仅用在一个压縮器，或同时用在多个压 縮器，以增加砖的产量。为了制造耐用煤灰砖块，造砖压力由煤灰类型、氧化韩含量、 未燃尽炭量、养护时间、气泡剂及其它因素共同决定。造砖压力通常在每平方英寸1， 000 至4， 000磅(690至2760万pascal)之间，不过，本申请人也曾以低于每平方英寸1, 000 磅(690万pascal)的力道，制成耐用煤灰砖块。虽然高于每平方英寸4, 000磅(2760万 pascal)的力道也可制成耐用煤灰砖块，但实际上却无此必要，而且成本也太高。(8) 将初步成型的砖块倒出模子一一18模子内的煤灰砖块压縮完成后，可以打开折迭式的模子，倒出初步成型的砖块，也 可以使用压縮器_一压縮砖块的压缩器或其它压縮器一一将砖块自一个完整的模子中 推出来。由"美国国家科学基金会"赞助，针对本发明进行的实验发现，折迭式的模子 和一个不变形的模子制出来的砖块几乎没有差别，只不过在大量生产时，后者似乎较为 方便。
值得注意的是，在制造初步成型的土砖块时，目前市面上使用的方式若非压縮 (co即action)就是挤压(extrusion)。虽然压縮大不同于挤压，最后产出的结果却完全 一样。因此，虽然前述步骤5至8是以压縮的方式制造砖块，事实上，如果采用挤压方 式，也可以获得同样结果；关键是，必须完全遵守1至4的步骤，而且挤压的压力至少 需为每平方英寸1, 000磅(690万pascal)，相同于压縮时的最小力道。因此，步骤5至 8可以用每平方英寸至少可以产生1, 000磅(690万pascal)压力的挤压机，以挤压的方 式替代。
(9)将倒出来初步成形的砖块放入养护室(curing room)加以养护(curing) — —
经过压縮后倒出模子初步成形的砖块，或经过挤压并切割成块的砖块，都应该放入 养护室养护。在短距离输送初步成形的砖块时，虽可使用包括输送带在内的方法，却不 必限制于输送带。养护煤灰砖块的方式类似养护混凝土产品(好比，混凝土砖块)的方式， 也就是，将初步成形的砖块暴露于水气中。养护就是将初步成形的砖块置于称作"养护 室"的潮湿房间里。可以用洒水或类似养护混凝土产品喷蒸气的方式，保持房间湿润。 湿气中的水分与氧化钙和煤灰中的其它成分发生化学反应后，煤灰砖块就会变硬变坚 固。由于煤灰需要比水泥长的时间与水发生反应，养护煤灰砖块的时间通常较养护混凝 土产品的时间长。湿气养护(好比，在室温中喷洒水滴的方式)时，煤灰砖块通常在第一 星期反应快速，迅速变得强硬，接着虽然仍会继续强硬，速度却会不断减缓。经过60 天养护后，强硬的过程基本上就不再增加了。为了增快养护速度，可以用温水或蒸气， 或是所谓的"水养护"，亦即，将初步养护过的砖块浸于水中。水养护绝不可在砖块初 步成形后就进行。初步成形的砖块至少需在湿气中养护24小时，才能进行水养护。过 早以水养护会破坏甚至融解初步成形的砖块。
一旦煤灰砖块完成养护，就可以立即运至市场或建筑工地，否则，也可暂时于室内 或室外储存。 一旦完成养护，煤灰砖块可储存于任何湿气、任何气温之下，不过，最理 想的还是冰点以上的潮湿地点，以便砖块继续养护。
值得注意的是，前述第九步骤并不只适用于煤灰砖块，也可以用于其它煤灰产品。 只要使用适当的模子和压縮器，步骤9也可以制造出其它形状的煤灰产品。
另外值得一提的是，虽然前面共提出了9个步骤，在特殊情况时，有些步骤可以省略。好比，如果用从前同样的煤灰(像是由同一个发电厂、使用同样锅炉、燃烧同样煤 炭、得到同样煤灰)造砖，则步骤1及2便可以省略。这时，仅需重复从前生产同样砖 块的方法即可。
权利要求
1. 以煤灰制造耐用(抗结解)且无需燃烧的砖块的方法，其中步骤包括(1)决定煤灰中所需的氧化钙及未燃尽炭，并视情况予以增减，同时在必要时加入色素，(2)决定制造前述耐用煤灰砖块所需水量，(3)选择气泡剂，并混合入煤灰及水中，(4)将煤灰混合物倒入或注射入一单位或多单位的造形器(模子或挤压机)，使其增密成形，(5)以压缩或挤压方式加压于煤灰混合物，(6)将初步成形的砖块放入含有潮湿空气或蒸气的养护室，加以养护，增加砖块硬度。
2. 按照"权利要求"第1项的方法，但需震动或摇晃步骤4中装有煤灰混合物的模子 或挤压机，使混合物分布均匀。
3. 按照"权利要求"第1项的方法，但若其中煤灰已含有至少重达15%的氧化钙， 以及不超过10%的未燃尽炭，则步骤(l)增减氧化钙及未燃尽炭的部分即可省略。
4. 按照"权利要求"第2项的方法，但若其中煤灰已含有至少重达15%的氧化钙， 以及不超过10%的未燃尽炭，则增减氧化钙及未燃尽炭的部分即可省略。
5. 按照"权利要求"第1项的方法，但若其中煤灰需含有不到15%的氧化钙，以及 超过10%的未燃尽炭，此时必不可省略增减氧化钙及未燃尽炭的部分；为了增加氧化 钙，可以加入含有高钙质的煤灰或波特兰水泥，而为了调整未燃尽炭，可先以特殊方 法减少煤灰中未燃尽的炭，或将含有大量未燃尽炭的低品质煤灰与含有少量未燃尽炭 的高品质煤灰混合使用。
6. 按照"权利要求"第2项的方法，但若其中煤灰含有少于重约15%的氧化钙，或 多于10%的未燃尽炭，则应视情况增减氧化钙及未燃尽炭含量；为了增加氧化钙，可 以加入高钙质煤灰或波特兰水泥；而为了调整未燃尽炭，可先以特殊方法减少煤灰中 未燃尽炭，或将含有大量未燃尽炭的低品质煤灰与含有少量未燃尽炭的高品质煤灰混 合使用。
7. 按照"权利要求"第1项的方法，其中能够增加空气含量的气泡剂也是能在混凝 土中制造微小气泡的气泡剂；所需溶剂含量需由个案测试结果分别决定。
8. 按照"权利要求"第2项的方法，其中能够增加空气含量的气泡剂也是能在混凝 土中制造微小气泡的气泡剂；所需溶剂含量需由个案测试结果分别决定。
9. 按照"权利要求"第1项的方法，其中虽然不需添加气泡剂，但前题是，煤灰中 的未燃尽炭或煤灰混合物中的未燃尽炭量需在2%至5%之间，同时氧化钙至少为15 %。
10. 按照"权利要求"第2项的方法，其中虽然不需添加气泡剂，但前题是，煤灰中 的未燃尽炭或煤灰混合物中的未燃尽炭量需在2%至5%之间，同时氧化钙至少为15 %。
11. 按照"权利要求"第1项的方法，其中煤灰与水的比例F/W或是经由CRL的实验得 知，或是经由公式1及2得知，或是同时经由两者得知。
12. 按照"权利要求"第2项的方法，其中煤灰与水的比例F/W或是经由CRL的 实验得知，或是经由公式1及2得知，或是同时经由两者得知。
全文摘要
本发明涉及制造耐用且无需燃烧的煤灰砖块、石块、空心砖以及其他建筑产品。通过使用本发明中的特定方法，可将煤灰制成耐用砖块和其他产品，而不必在高温下加热砖窑内的毛坯产品，从而减少了传统粘土砖制造中所需的能耗与成本。用来制造砖块和其他建筑产品的煤灰，通常是作为固体废弃物来处理掉的，因而降低了燃煤发电厂所产生的废弃物。而且，往后采用这种无需燃烧(无烧结)的煤灰产品会减少烧结粘土产品的使用，这些粘土产品需要使用矿物燃料对砖窑内物品进行加热，从而产生空气污染和二氧化碳，而后者更会导致温室效应和全球变暖。
文档编号C04B7/26GK101258114SQ200680000117
公开日2008年9月3日 申请日期2006年2月22日 优先权日2005年6月29日
发明者刘亨立 申请人:货运管道公司