CN109665816A

CN109665816A - 一种烧结保温砖及其制备方法

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Publication number: CN109665816A
Application number: CN201910126562.3A
Authority: CN
Inventors: 黄赟; 邹挺方; 江宝鹏; 邹挺英
Original assignee: Jincai Building Material Factory Meixian District Meizhou City
Current assignee: Jincai Building Material Factory Meixian District Meizhou City
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2019-04-23

Abstract

本发明公开了一种烧结保温砖及其制备方法。所述烧结保温砖的砖坯中各种物料的干基重量百分比为：灰渣配合料50～90％，硅铝质骨料10％～30％，成孔材料0％～20％；所述灰渣配合料包括循环流化床灰渣和热量校正材料，所述热量校正材料的掺量为灰渣配合料质量的0％～20％。本发明的烧结保温砖中循环流化床灰掺量为50～90％，砌块中所使用的其他材料如炉渣、木屑、稻壳灰等均为工业固废或者副产品，固废利用率高，产品质量稳定，所生产的产品各项检测指标均能达到国家标准要求的要求，产品具有强度高、耐久性好的特点，符合国家墙材环保、轻质、节能的发展方向，是一种绿色环保的新型墙体材料。

Description

一种烧结保温砖及其制备方法

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用领域，尤其涉及一种烧结保温砖及其制备方法。

背景技术

循环流化床燃烧技术，是近二十年发展起来的清洁煤燃烧技术。它具有燃料适应性好、燃烧效率高、氮氧化物排放量低、低成本石灰石炉内脱硫等突出优点，已经在我国火力发电行业已经得到了广泛应用。然而由于循环流化床锅炉煅烧温度通常为800～900度，远低于普通锅炉的1200度，并且采用了锅炉内喷石灰石粉脱硫的工艺，因此循环流化床锅炉产生的灰渣，与普通粉煤灰在组成和结构上均具有明显差异。普通粉煤灰经过1200度高温，多为煤灰烧融后形成的微珠状玻璃体，而循环流化床灰渣煅烧温度低，为颗粒状的烧粘土矿物，几乎不含玻璃微珠，此外还含有脱硫剂形成的游离钙，以及亚硫酸钙、硫酸钙等脱硫产物。

循环流化床灰渣由于高硫、高钙、活性差等问题，难以在水泥和混凝土的生产中直接使用。2017年7月12日颁布的新修订国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2017，明确指出不包含循环流化床锅炉燃烧收集的粉末。我国目前大多数循环流化床灰渣处于堆存状态，急需解决其资源化利用问题。

烧结砖是传统的墙体材料，具有较高的强度和良好的耐久性，因此适宜做建筑围护结构，被大量用于砌筑建筑物的外墙、内墙、柱、拱、烟道、沟道及其他构筑物。随着我国环保力度加大，普通烧结粘土砖已经不允许再生产和销售，烧结砖的原材料来源减少。此外，常规烧结砖容重大、保温效果不好，也与国家提倡的轻质、高强、耐久、自保温、部品化墙体建筑材料产品存在较大差距。烧结保温砖，是在传统烧结砖的基础上发展而来，通过成孔材料使得烧结砖形成实心多孔或者薄壁结构，而获得的轻质、保温并且具有良好强度和耐久性的烧结制品。以循环流化床灰制备保温烧结砖，不但能消纳固废，而且能获得优质的建筑材料。

目前我国关于循环流化床灰渣资源化利用制备墙体材料的相关文献和专利并不多见，如何利用循环流化床灰渣制备性能优异的保温烧结砖成为本领域技术人员的研究热点。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种保温烧结砖及其制备方法。循环流化床灰渣在保温烧结砖中的掺量按照干基重量可达80％以上，根据GB26538-2011《烧结保温砖和保温砌块》进行检测，各项检测指标均能达到相应的指标要求。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

一种烧结保温砖，所述烧结保温砖的砖坯中各种物料的干基重量百分比为：灰渣配合料50～90％，硅铝质骨料10％～30％，成孔材料0％～20％；所述灰渣配合料包括循环流化床灰渣和热量校正材料，所述热量校正材料的掺量为灰渣配合料质量的0％～20％。上述方案中，所述循环流化床灰渣为煤粉在循环流化床锅炉的燃烧产物。

上述方案中，所述循环流化床灰渣为煤灰在循环流化床锅炉中燃烧后，灰分在800～1000度下所形成产物。

上述方案中，所述循环流化床灰渣包括烧粘土类矿物、石英、碳以及烟气脱硫剂所产生游离石灰及脱硫产物。

上述方案中，所述的热量校正材料为热值大于600kcal/kg的可燃材料。

上述方案中，所述的热量校正材料为炉渣、劣质煤、焦炭粉或生物燃料。

上述方案中，所述的成孔材料为木屑、稻壳、轮胎渣石灰石粉或者膨胀珍珠岩。所述的成孔材料指焙烧过程中自燃烧或者高温分解放出气体，在制品中形成气孔的材料。

上述方案中，所述的硅铝质骨料是含SiO₂质量百分比含量大于60％，且Al₂O₃质量百分比含量小于25％的块状或颗粒状风化石、粉砂岩中的一种或者两种原料的混合。

所述的烧结保温砖的制备方法，包括以下步骤：

1)将循环流化床灰渣与热量校正材料按照预定的发热量指标进行配料后得到灰渣配合料，加水搅拌均匀后陈放待用；

2)将陈化好的灰渣配合料与块状骨料按照设定比例配料，加适量水拌和成混合料，再经过一段时间陈化；

3)陈化好的混合料通过高压成型挤压机挤压成长条状，切割后制成砖坯，砖坯晾干；

4)晾干后的砖坯进入隧道窑焙烧得到烧结保温砖。在此过程中，晾干后的砖坯进入隧道窑内，在窑内热气流的作用下逐渐升温，脱水和预热，当温度继续升高达到砖坯内的可燃物料着火点后，砖坯进一步升温并且开始焙烧，同时成孔材料燃烧或者分解在砖坯内部形成小气孔，经过一段时间的保温焙烧后降温冷却，砖坯经过一系列的物理化学变化，最终成为具有优良力学性能和耐久性能的烧结保温砖。

上述方案中，步骤2)中块状硅铝质骨料破碎并筛分至粒径小于6mm颗粒。

上述方案中，步骤1)中加入的水量为灰渣配合料质量的5％～15％。

上述方案中，步骤1)中陈放7天以上。

上述方案中，步骤2)中陈化时间为24小时以上。

上述方案中，步骤3)中压成型挤压机的挤出压力为4.0MPa～6.0MPa。

上述方案中，步骤4)中隧道窑的焙烧温度为1000～1150度之间，焙烧时间为40～60小时。

由于本发明的循环流化床灰渣含有少量未燃尽碳，具有一定的热值，但受循环流化床锅炉运行状况的影响，其热值有很大波动，因此需要用热量校正材料配料，确保其发热量稳定并且能满足隧道窑焙烧。配料时设计的放热量为350～450Kcal/Kg，随季节气温变化而调整。如果所用成孔材料如木屑、稻壳等含有热值，应扣除成孔材料所带入热量。

本发明的原理为：通过陈化处理稳定循环流化床灰，将循环流化床灰渣与风化石、砂岩等颗粒状硅铝质骨料配料搭配，不但使挤压成型成为可能，也有利于砖坯干燥脱水，减少砖坯开裂，同时化学成分上的调整也使其更适合烧结，减少收缩开裂，并提高了产品质量。其原理包括：

(1)稳定循环流化床灰的性质

循环流化床灰渣中除了在800～1000度下煅烧的煤灰，还含有烟气脱硫时产生的游离钙、亚硫酸钙、石膏等脱硫产物，需水量大，存在着体积不稳定的问题。先加水拌并陈化放置，在陈化过程中，游离钙消解，脱硫形成的各种形态石膏转化为稳定的二水石膏，从而使循环流化床灰渣物理和化学性质达到稳定。通过添加适当热量校正原料，对其发热量进行调整和控制，可以稳定煅烧温度。

(2)瘠性细骨料使挤压成型成为可能

成型是烧结砖成产过程中的重要环节，有压制成型和挤出成型两种方式，采用挤出成型生产效率高、砖坯密实，是烧结砖成型方式的主流。由于循环流化床灰渣细度很细，即便是陈化后的循环流化床灰，直接与水拌和后粘性大，挤出容易粘接在挤压螺旋上，甚至抱死挤出螺旋，不能满足挤压成型的料性要求。通过加入风化石、粉砂岩等硅铝质细颗粒作为瘠性组分，不但能减少成型的需水量，降低粘性，而且作为细骨料在拌合物中起骨架作用，使得挤出成型成为可能。

(3)提高砖坯强度，减少砖坯的干燥收缩开裂

纯循环流化床灰渣制成的砖坯强度低，干燥过程中体积收缩大容易开裂。而风化石、粉砂岩等硅铝质细颗粒加入，作为细骨料在挤出的砖坯中起骨架支撑作用，大大提高了砖坯的强度，并且减少了砖坯在干燥过程中的体积收缩，降低了开裂风险。

(4)扩大烧结范围，减少烧结过程中的收缩变形

用循环流化床灰生产烧结砖，除了难以挤压成型外，其化学成分中SiO₂含量不足，Fe₂O₃含量过多，不但制品烧结收缩大，而且烧结范围很窄，烧结温度稍微偏低便生烧，烧结体强度低；而烧结温度略高时又突然出现大量液相，导致烧结体变形。通过硅铝质骨料增加了其中的SiO₂、Al₂O₃成分，可以有效扩大烧结范围，并且减少烧结过程中的收缩变形。

(5)通过成孔材料形成气孔，使烧结砖轻质化

通过加入稻壳、木屑等成孔材料，在砖坯焙烧过程中，这些材料燃烧后形成封闭的气孔，降低烧结砖的密度，使烧结砖具有了轻质、隔热、隔音的性能。

本发明的有益效果为：本发明的烧结保温砖中循环流化床灰掺量为50～90％，砌块中所使用的其他材料如炉渣、木屑、稻壳灰等均为工业固废或者副产品，固废利用率高，产品质量稳定，所生产的产品根据GB26538-2011《烧结保温砖和保温砌块》进行检测，各项检测指标均能达到国家标准要求的要求，产品具有强度高、耐久性好的特点，符合国家墙材环保、轻质、节能的发展方向，是一种绿色环保的新型墙体材料。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。

实施例1

循环流化床灰取自广东梅州梅县发电厂，为含少量水分的棕红色粉状固体，热值为330Kcal/kg；炉渣来源于梅州工业园区的企业，热值为820Kcal/kg；风化石取自广东梅县南口镇，块状固体，SiO₂含量为65.60％，Al₂O₃含量为15.32％。

(1)原材料预处理

将95％的循环流化床灰与5％炉渣配料，加适量水搅拌均匀，堆放在料场放置30天以上进行陈化待用。

将风化石通过颚式破碎机、反击式破碎机以及6mm回转筛组成的破碎***破碎，破碎成小于6mm的连续级配细骨料。

(2)混合料配料

将准备好的材料，按照80％陈化好的循环流化床灰、10％破碎好的风化石、10％木屑进行配料后，再外掺10％水充分混合均匀得到砖坯用混合料，放置于堆场陈化24小时以上。

(3)挤压成型

混合料经过高压挤压成型机挤出长条，经过切割机按规定尺寸切割成砖坯，砖坯码放后放置在堆场上充分晾干，其中挤出压力为4.5MPa。

(4)入隧道窑焙烧

干燥的砖坯进入隧道窑，在窑内热气流作用下逐渐完成干燥、脱水，最后温度升高开始焙烧，隧道窑内最高温度控制在1100度，砖坯从入隧道窑到出隧道窑时间为48小时。出窑后自然冷却得到成品。

生产的产品根据GB26538-2011《烧结保温砖和保温砌块》进行检测，均符合密度等级1000，强度等级MU15的要求。主要的检测结果如表1所示：

表1烧结保温砖的性能检验结果

规格(mm)	密度(kg/m<sup>3</sup>)	抗压强度(MPa)	导热系数(w/m<sup>2</sup>K)
				240×115×53	920	15.6	0.86

实施例2

生产原材料与实施例1相同，混合料的配料比例为70％陈化好的循环流化床灰、10％破碎好的风化石、20％木屑，其他制备过程均相同，产品根据GB26538-2011《烧结保温砖和保温砌块》进行检测，均复合密度等级900，强度等级MU10的要求。主要的检测结果如表2所示：

表2烧结保温砖的性能检验结果

规格(mm)	密度(kg/m<sup>3</sup>)	抗压强度(MPa)	导热系数(w/m<sup>2</sup>K)
				240×115×53	830	12.8	0.74

实施例3

生产原材料与实施例1相同，混合料的配料比例为50％陈化好的循环流化床灰、30％破碎好的风化石、20％木屑，其他制备过程大致相同，不同之处在于，其中挤出压力为5.5MPa。产品根据GB26538-2011《烧结保温砖和保温砌块》进行检测，均复合密度等级900，强度等级MU10的要求。主要的检测结果如表3所示：

表3烧结保温砖的性能检验结果

规格(mm)	密度(kg/m<sup>3</sup>)	抗压强度(MPa)	导热系数(w/m<sup>2</sup>K)
				240×115×53	860	13.0	0.76

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种烧结保温砖，其特征在于，所述烧结保温砖的砖坯中各种物料的干基重量百分比为：灰渣配合料50～90％，硅铝质骨料10％～30％，成孔材料0％～20％；所述灰渣配合料包括循环流化床灰渣和热量校正材料，所述热量校正材料的掺量为灰渣配合料质量的0％～20％。

2.如权利要求1所述的烧结保温砖，其特征在于，所述的热量校正材料为热值大于600kcal/kg的可燃材料。

3.如权利要求1所述的烧结保温砖，其特征在于，所述的成孔材料为木屑、稻壳、轮胎渣、石灰石粉或者膨胀珍珠岩。

4.如权利要求1所述的烧结保温砖，其特征在于，所述的硅铝质骨料是含SiO₂质量百分比含量大于60％，且Al₂O₃质量百分比含量小于25％的块状或颗粒状风化石、粉砂岩中的一种或者两种原料的混合。

5.如权利要求1至4任一项所述的烧结保温砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4)晾干后的砖坯进入隧道窑焙烧得到烧结保温砖。

6.如权利要求5所述的烧结保温砖的制备方法，其特征在于，步骤1)中加入的水量为灰渣配合料质量的5％～15％。

7.如权利要求5所述的烧结保温砖的制备方法，其特征在于，步骤1)中陈放7天以上。

8.如权利要求5所述的烧结保温砖的制备方法，其特征在于，步骤2)中陈化时间为24小时以上。

9.如权利要求5所述的烧结保温砖的制备方法，其特征在于，步骤3)中压成型挤压机的挤出压力为4.0MPa～6.0MPa。

10.如权利要求5所述的烧结保温砖的制备方法，其特征在于，步骤4)中隧道窑的焙烧温度为1000～1150度之间，焙烧时间40～60小时。