專利名稱：一種粉煤灰固化劑和墻體材料的生產(chǎn)技術(shù)的制作方法
一種粉煤灰固化劑和墻體材料(簡(jiǎn)稱“墻材”)的生產(chǎn)技術(shù)涉及到用粉煤灰固化劑，將電廠粉煤灰或在其中加入水泥、沙、石料、輕質(zhì)骨料、煤矸石、尾砂、建筑垃圾、赤泥等固體工業(yè)廢料與固化劑和水混合均勻，用固化劑直接激發(fā)粉煤灰的活性，在常溫常壓的情況下將粉煤灰直接加工制成墻體材料，在強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到承重標(biāo)準(zhǔn)的條件下，粉煤灰摻量達(dá)到80％-90％，是建筑材料領(lǐng)域粉煤灰利用技術(shù)的一項(xiàng)重大突破。
我國(guó)墻體磚主要是燒結(jié)粘土磚，隨著國(guó)家墻體材料改革和限制實(shí)心粘土磚的生產(chǎn)和使用政策的實(shí)施，到目前為止，新型墻材所占比重已達(dá)到26％，節(jié)能建筑面積達(dá)到9000萬平方米?！笆濉逼陂g我國(guó)墻材發(fā)展方向重點(diǎn)是環(huán)境保護(hù)和工業(yè)固體廢料的資源化的綜合利用。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)空心磚、砌塊的粉煤灰摻加量一般在30％左右，在德國(guó)固體廢料摻加量達(dá)到25％，其抗壓強(qiáng)度一般為10-15MPa。粉煤灰目前的綜合利用主要作為摻合料加入熟料用于制造水泥。如申請(qǐng)?zhí)枮?7100904的專利文獻(xiàn)，介紹了用高鈣粉煤灰生產(chǎn)水泥的方法，是在磨細(xì)的水泥熟料和粉煤灰的混合料中摻入火山灰質(zhì)材料，制造出粉煤灰水泥。申請(qǐng)?zhí)枮?1106935的專利，介紹的是一種改性粉煤灰及其處理工藝和應(yīng)用技術(shù)。在粉煤灰中摻入礦渣、石膏磨細(xì)后摻入熟料中用于生產(chǎn)粉煤灰硅酸鹽水泥。申請(qǐng)?zhí)枮?3112178的專利，介紹的是用粉煤灰、礦渣和硅灰混合磨細(xì)后摻入水泥熟料中生產(chǎn)水泥，可以降低水泥熟料的摻入量。申請(qǐng)?zhí)枮?3117307的專利，介紹的是以粉煤灰、礦渣為基本原料，加入石灰、石膏、鋁粉、氯化鎂等生產(chǎn)礦渣水泥，減少水泥的生產(chǎn)成本。申請(qǐng)?zhí)枮?5107331的專利，公開了一種將礦渣、粉煤灰復(fù)合轉(zhuǎn)化為高氧化鋁相，通過石膏的添加量改進(jìn)爐渣水泥的制造方法。申請(qǐng)?zhí)枮?6118276的專利，公開了一種無熟料免燒粉煤灰水泥，其中含有粉煤灰、礦渣、石灰、石膏、鋼渣、外加劑經(jīng)烘干磨細(xì)后制成了粉煤灰水泥。申請(qǐng)?zhí)枮?7107309的專利，公開了一種大摻量礦渣、粉煤灰水泥激發(fā)劑及應(yīng)用技術(shù)。其水泥激發(fā)劑主要由石灰、石膏、高效減水劑、明礬、硫酸鈉和氧化鋅組成，其結(jié)果是提高水泥中礦渣和粉煤灰中的摻量。申請(qǐng)?zhí)枮?8125918的發(fā)明專利，公開了一種免蒸養(yǎng)快速生產(chǎn)粉煤灰磚的工藝方法，該方法以粉煤灰、煤渣、電石渣、礦渣、鐵渣、磷渣、磷石膏等工業(yè)廢料為基本原料，以高分子復(fù)合型材料為添加劑，經(jīng)計(jì)量第一次輪碾、消化；第二次輪碾、成型、熱空氣循環(huán)等工藝制成制品?！缎滦徒ㄖ牧稀?998年第1 2期P16-P17刊登“免蒸粉煤灰小型空心砌塊的研制”，用濕排粉煤灰作基料，425#水泥為膠結(jié)劑、黃沙、石子為骨料，用堿性激發(fā)劑、水玻璃、芒硝、三乙醇胺、FDN減水劑制造砌塊，其配比為水泥12％，粉煤灰38％，石子35％，砂1 5％，水固比0.22-0.25，其7天抗壓強(qiáng)度為2-4MPa,28天強(qiáng)度為6-8MPa?！缎滦徒ㄖ牧稀?999年第12期P22-P23“高摻量粉煤灰承重混凝土小型空心砌塊的研究”，介紹了用425#普通硅酸鹽水泥作膠結(jié)劑，用石子、砂子作骨料，粉煤灰摻量為30-50％經(jīng)振動(dòng)成型養(yǎng)護(hù)，28天抗壓強(qiáng)度為11-13MPa。
美國(guó)專利5916362公開了一種用石灰石、粘土、銅渣、粉煤灰、鎂渣，經(jīng)混合、磨細(xì)、成型，在1450℃電爐中煅澆90分鐘，自然冷卻，再摻進(jìn)石膏，磨細(xì)到比表面積為每克3400平方厘米制成水泥的方法。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于固化劑與粉煤灰加水后直接混合均勻，經(jīng)振動(dòng)加壓成型后，制成粉煤灰含量高達(dá)80％-90％、抗壓強(qiáng)度達(dá)到10-20MPa以上的承重粉煤灰墻材。與傳統(tǒng)方法比較，在達(dá)到承重墻材標(biāo)準(zhǔn)的條件下，其粉煤灰摻加量提高一倍以上，可以大大提高粉煤灰的利用率，減少環(huán)境污染，變廢為寶，化害為利，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。
本發(fā)明公開了一種用粉煤灰與固化劑混合均勻直接固化擠壓成型為建筑制品的技術(shù)，建筑制品是磚類和板類制品。所述粉煤灰是低鈣粉煤灰、高鈣粉煤灰和改性粉煤灰一種或幾種不同比例的混合物。在粉煤灰中可以摻加惰性骨料，包括水泥、煤矸石、建筑垃圾、工業(yè)固體廢料。根據(jù)制品的強(qiáng)度要求，粉煤灰按比例(重量比)占30-90％，固化劑按比例(重量比)占2-65％，水按比例(重量比)占5-20％?；旌暇鶆蚝螅b入模具中經(jīng)振動(dòng)和加壓成型，在標(biāo)準(zhǔn)箱中養(yǎng)護(hù)7天后，自然養(yǎng)護(hù)28天的抗壓強(qiáng)度達(dá)到承重墻材標(biāo)準(zhǔn)。
上述粉煤灰固化劑由爐渣、石膏、石灰和激發(fā)素組成。所述爐渣是礦渣、銅渣、鈦渣、鎳渣、鋅渣、鋼渣的一種或幾種不同比例的混合物。所述石膏是煅燒石膏、無水石膏、半水石膏、二水石膏、磷石膏、氟石膏的一種或幾種不同比例的混合物。所述石灰是生石灰和熟石灰的一種或兩種不同比例的混合物。按所確定的配比混合均勻，在球磨機(jī)中磨細(xì)到每公斤比表面積380平方米。
在固化劑中各成份組成所占比例(重量比)是爐渣一般占50-90％，最好占70-85％；石膏一般占3-30％，最好占5-15％；石灰一般占3-20％，最好占5-15％，激發(fā)素占1-10％。所述激發(fā)素是由煅澆(ds)和非煅燒(fd)兩部分組成，煅燒部分按比例(重量比)占20-40％，非煅燒部分按比例(重量比)占60-80％。煅燒部分由石膏、鋁礬土、石灰石、粘土組成；非煅燒部分由強(qiáng)堿金屬硫酸鹽(如硫酸鉀、硫酸鈉)、強(qiáng)堿金屬氯化鹽、鋰鹽或氫氧化鋰、銨鹽、食糖或糖鈣、核心素組成。組成激發(fā)素中煅燒成份按比例(重量比)各占石膏20-50％，鋁釩土20-30％，石灰石10-30％，粘土10-20％?；旌夏ゼ?xì)至50-100目，在高溫爐中1150-1 350℃煅燒40-160分鐘，自然冷卻。激發(fā)素中非煅燒部分組成按比例(重量比)各占強(qiáng)堿金屬硫酸鹽10-40％，強(qiáng)堿金屬氯化鹽10-40％，鋰鹽或氫氧化鋰中的一種或兩種混合物1-5％，銨鹽10-30％，食糖1-5％，核心素3-10％。
實(shí)例一1、低鈣粉煤灰占80％，化學(xué)成份如下，
2、固化劑占20％按如下配比制備礦渣82％、無水石膏9％、生石灰3％、激發(fā)素6％●礦渣的化學(xué)成份
●石膏的化學(xué)成份
●激發(fā)素煅燒(DS)部分(占30％)的制備石膏55％、鋁礬土20％、石灰石13％、粘土12％混合磨細(xì)至50-100目，高溫1250℃煅燒100分鐘，自然冷卻至常溫?！窦ぐl(fā)素(FD)部分(占70％)的制備硫酸鈉26％、氯化鈉28％、氫氧化鋰4％、硝酸銨32％、蔗糖2％、核心素8％。將上述成份混合均勻，磨細(xì)至每公斤比表面積380平方米粉狀，制成固化劑成品。3、按水固比0.18/1混合均勻裝入模具中，振動(dòng)加壓，制成制品，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定3天、7天、28天抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，測(cè)定結(jié)果如下
在粉煤灰摻量高達(dá)80％-90％的條件下，試樣的28天抗壓強(qiáng)度達(dá)到17-20兆帕，比現(xiàn)有技術(shù)提高了一倍左右。實(shí)例二1、粉煤灰化學(xué)成份如下
2、固化劑在實(shí)例一中其他成份不變，礦渣、鋼渣按1∶1混合。石膏按煅燒磷石膏和二水石膏按1∶1混合。3、粉煤灰和固化劑按9∶1混合。水固比0.2/1混合均勻入模，振動(dòng)加壓成型，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定3天、7天、28天抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，測(cè)定結(jié)果如下
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，將工業(yè)固體廢料磷石膏煅燒處理后可以代替天然石膏，將工業(yè)垃圾資源化。實(shí)例三1、粉煤灰與黏土與細(xì)河沙按重量比為3∶3∶4的比例混合均勻。2、固化劑按實(shí)例一的配比制備。3、按水固比0.4∶3.5混合均勻，裝入模具中，經(jīng)振動(dòng)加壓成型，在標(biāo)準(zhǔn)箱中養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定3天、7天、28天抗壓和抗折強(qiáng)度，結(jié)果如下
在摻入沙和石料后，即粉煤灰的摻量與現(xiàn)有技術(shù)(用水泥作膠結(jié)劑)相同的條件下，其強(qiáng)度指標(biāo)提高了3-4倍。
權(quán)利要求
1.一種用粉煤灰固化劑和墻體材料的生產(chǎn)技術(shù)，其特征在于在常溫常壓條件下，將粉煤灰與固化劑和水混合均勻，用固化劑直接激發(fā)粉煤灰的活性，經(jīng)振動(dòng)加壓成型制成粉煤灰含量達(dá)80％-90％、抗壓強(qiáng)度達(dá)到10-20兆帕的承重墻體材料。
2.一種用粉煤灰固化劑固結(jié)粉煤灰生產(chǎn)的墻體材料，其特征在于所述的粉煤灰是低鈣粉煤灰、高鈣粉煤灰、改性粉煤灰的一種或幾種不同比例的混合物。在粉煤灰中可以摻加惰性骨料，包括水泥、沙、石料、輕質(zhì)骨料、煤矸石、尾砂、建筑垃圾赤泥等工業(yè)固體廢料。根據(jù)制品的強(qiáng)度要求，粉煤灰按比例(重量比)占30-90％，固化劑按比例(重量比)占2-65％，水按比例(重量比)占5-20％。
3.一種粉煤灰固化劑的生產(chǎn)技術(shù)其特征在于所述的粉煤灰固化劑由爐渣、石膏、石灰和激發(fā)素組成。所述的爐渣是礦渣、銅渣、鈦渣、鎳渣、鋅渣、鋼渣的一種或幾種不同比例的混合物。所述的石膏是煅燒石膏、無水石膏、半水石膏、二水石膏、磷石膏、氟石膏的一種或幾種不同比例的混合物。所述的石灰是生石灰和熟石灰的一種或兩種不同比例的混合物。
4.一種粉煤灰固化劑其特征在于各組成成份所占比例(重量比)是爐渣一般占50-90％，最好占70-85％；石膏一般占3-30％，最好占5-15％；石灰一般占3-20％，最好占5-15％，激發(fā)素占1-10％。
5.按照權(quán)利要求4所述的激發(fā)素其特征在于激發(fā)素由煅燒(DS)部分和非煅燒(FD)兩部分組成，煅燒(DS)部分按比例(重量比)占20-40％，非煅燒(FD)部分按比例(重量比)占60-80％。
6.按照權(quán)利要求5所述的組成激發(fā)素的煅燒(DS)部分其特征在于煅燒(DS)部分由石膏、鋁礬土、石灰石、粘土組成；
7.按照權(quán)利要求5所述的組成激發(fā)素的非煅燒(FD)部分其特征在于非煅燒(FD)部分由強(qiáng)堿金屬硫酸鹽(如硫酸鉀、硫酸鈉)、強(qiáng)堿金屬氯化鹽、鋰鹽和氫氧化鋰、銨鹽、食糖及核心素組成。
8.按照權(quán)利要求6所述的組成激發(fā)素中煅燒(DS)部分其特征在于煅燒(DS)部分的成份所占比例(按重量比)石膏20-50％，鋁礬土20-30％，石灰石10-30％，粘土10-20％。
9.按照權(quán)利要求7所述激發(fā)素中非煅燒(FD)部分組成其特征在于非煅燒(FD)部分的成份所占比例(按重量比)強(qiáng)堿金屬硫酸鹽10-40％，強(qiáng)堿金屬氯化鹽10-40％，鋰鹽或氫氧化鋰中的一種或兩種混合物1-5％，銨鹽10-30％，食糖1-5％，核心素3-10％。
10.按照權(quán)利要求3所述的粉煤灰固化劑生產(chǎn)技術(shù)其特征在于各組成成份磨細(xì)至比表面積達(dá)到每公斤380平方米以上。
11.按照權(quán)利要求1所述的粉煤灰固化劑固結(jié)粉煤灰生產(chǎn)墻體材料的技術(shù)其特征在于用粉煤灰、固化劑和水均勻混合后振動(dòng)成型制成的粉煤灰墻體材料，在溫度為10-40℃、濕度為50-90％、氣壓在0.08-1.2兆帕的條件下養(yǎng)護(hù)至28天，其強(qiáng)度達(dá)到承重墻體材料標(biāo)準(zhǔn)的要求。
12.按照權(quán)利要求1、2、3、4所述的粉煤灰固化劑、粉煤灰墻體材料的生產(chǎn)技術(shù)，其特征在于所述的粉煤灰固化劑、粉煤灰墻體材料的生產(chǎn)技術(shù)可用于礦山、水利、交通領(lǐng)域的尾砂固化處理、堤壩渠道泥土的防滲加固、路基、護(hù)坡的加固。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粉煤灰固化劑和墻體材料的生產(chǎn)技術(shù),在常溫常壓的條件下,固化劑與粉煤灰加水后直接振動(dòng)加壓成型制成承重墻體材料;固化劑由爐渣、石膏、石灰和激發(fā)素制成,激發(fā)素經(jīng)煅燒制成。該技術(shù)的特點(diǎn)在于用固化劑直接激發(fā)粉煤灰的活性,使墻體材料的粉煤灰含量高達(dá)80%－90%、抗壓強(qiáng)度達(dá)到10－20MPa以上,與傳統(tǒng)方法比較,粉煤灰摻加量提高一倍以上,可以大大提高粉煤灰的利用率,具有更顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。
文檔編號(hào)C04B18/08GK1313258SQ0010347
公開日2001年9月19日 申請(qǐng)日期2000年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月14日
發(fā)明者劉文永, 張金濤, 崔力琴, 趙柳分, 王占安 申請(qǐng)人:北京利鴻技術(shù)開發(fā)中心, 北京市高水礦山工程與材料研究所