固废基蒸压粉煤灰砖及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种固废基蒸压粉煤灰砖及其制备方法，研制固废基蒸压粉煤灰砖的主要原材料包括：粉煤灰、垃圾焚烧飞灰、脱硫石膏和生石灰；其制备方法包括：将粉煤灰、垃圾焚烧飞灰、生石灰和脱硫石膏按照钙硅摩尔比(Ca/Si)为1.1:1混合，得到第一混合物；将第一混合物与占其总质量15‑25％的去离子水经研磨，得到第二混合物；将第二混合物进行压制、脱模，得到成型试块；称取占反应釜总容积的10‑20％的去离子水并加入反应釜内；在反应釜内将成型试块放置在高于水面的支架上进行水热反应即可；本发明专利技术在相同钙硅比的条件下，选择出最佳生石灰的掺量，从而使得制备的固废基蒸压粉煤灰砖相对于其他墙体材料具有抗压强度高和干燥收缩小等特点。

Solid waste base autoclaved fly ash brick and its preparation method

The invention provides a solid waste base autoclaved fly ash brick and a preparation method thereof. The main materials for developing solid waste base autoclaved fly ash brick include: fly ash, waste incineration fly ash, desulfurization gypsum and quicklime; the preparation method includes: mixing fly ash, waste incineration fly ash, quicklime and desulfurization gypsum according to Ca/Si ratio of 1.1:1 to obtain the first mixture; The first mixture is grinded with deionized water which accounts for 15 25% of its total mass to obtain the second mixture; the second mixture is pressed and demoulded to obtain the forming test block; the deionized water which accounts for 10 20% of the total volume of the reactor is weighed and added into the reactor; the forming test block is placed on the support above the water surface for hydrothermal reaction in the reactor; the same calcium is obtained in the present invention. Under the condition of silicon ratio, the optimum content of quicklime is selected, which makes the prepared solid waste autoclaved fly ash brick have the characteristics of high compressive strength and small drying shrinkage compared with other wall materials.

【技术实现步骤摘要】
固废基蒸压粉煤灰砖及其制备方法
本专利技术属于建筑材料、固体废弃物资源化利用
，具体涉及一种固废基蒸压粉煤灰砖及其制备方法。
技术介绍
煤是我国主要的能源，我国对能源的需求量随经济的增长逐年增加，粉煤灰是火力发电厂的必然产物，已成为中国工业固体废弃物之首，如果不妥善处置将带来空气污染、水污染、土壤污染等问题。早在上个世纪，相关政府和机构已关注与致力于粉煤灰的处理利用问题，并取得了巨大的进展。部分粉煤灰能够得到妥善的处置，但其综合处理和资源化利用仍是亟需解决的问题。随着中国经济的发展，城市生活垃圾产生量在不断增加。垃圾堆肥和填埋使得许多城市陷入“围城”的困局，城市垃圾已经出现了以焚烧处置为主，填埋和堆肥为辅的现象。城市垃圾焚烧飞灰是城市垃圾在焚烧过程中产生的固体残渣，主要成分与高炉矿渣、粉煤灰等非常接近。如何合理地利用城市垃圾焚烧飞灰，是我们目前面临的挑战。脱硫石膏是石灰石-石膏湿法脱硫工艺中产生的固体废弃物，其主要化学成分为CaSO4·2H2O。我国工业脱硫石膏的产量巨大，2010年总产量居全球第一，预计在未来的几年脱硫石膏的产量将稳步上升。脱硫石膏得不到妥善处置，不仅是一种资源浪费，而且会给环境造成二次污染。以实心粘土砖为代表的传统墙体材料，具有能源消耗高、污染环境和破坏生态等缺点，已经逐渐被具有轻质、节能、利废和保温等特点的新型墙体材料所取代。其中，粉煤灰砖就是一种新型墙体材料的代表。蒸压养护的粉煤灰砖的主要产物是C-S-H凝胶、托贝莫来石、硬硅钙石、水化铝榴石等。其中，C-S-H凝胶对产品强度的贡献最大，但收缩性能和抗冻性能较差；托贝莫来石不仅能给制品提供一定强度，而且抗冻性能和抗收缩性能都很好；过量的硬硅钙石和水化铝榴石对粉煤灰砖的强度发展不利。这些产物将直接影响蒸压粉煤灰砖的性能，而原料的组成及配比将直接影响产物的生成以及不同物相的占比。粉煤灰砖的硅源一般由粉煤灰提供，钙源一般由生石灰、水泥、消石灰提供。生石灰的主要成分为CaO，在水热反应中，其作为钙源的一部分与SiO2、Al2O3等参与水化反应，形成托贝莫来石等水化产物，为制品提供有效的强度；随着CaO与水消化作用的进行，坯体迅速硬化，为多孔结构提供结构支撑；生石灰还可以作为一种碱激发剂，激发粉煤灰的活性；生石灰会促进水钙铝榴石的形成，在一定范围内提高蒸压制品的致密性，但过多的水钙铝榴石会降低制品的强度。选择一种合适的生石灰掺量对于制备蒸压粉煤灰砖尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的第一个目的是提供了一种固废基蒸压粉煤灰砖。本专利技术的第二个目的是提供一种固废基蒸压粉煤灰砖的制备方法，其以粉煤灰(FA)为硅质前驱物，生石灰和城市垃圾焚烧飞灰(MSWI)为钙质前驱物，脱硫石膏为辅助材料，从而调节生石灰掺量，水热反应制备固废基蒸压粉煤灰砖。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：一种固废基蒸压粉煤灰砖，其生产原料包括以下重量份：优选地，生石灰和垃圾焚烧飞灰为钙质前驱物，粉煤灰为硅质前驱物，钙质前驱物与硅质前驱物的质量比为0.75-0.96。优选地，生石灰中氧化钙的质量含量大于95％。一种上述的固废基蒸压粉煤灰砖的制备方法，其包括如下步骤：(1)将粉煤灰、垃圾焚烧飞灰、生石灰和脱硫石膏混合，得到第一混合物；(2)将第一混合物与占其总质量15-25％的去离子水经研磨，得到第二混合物；(3)将第二混合物进行压制、脱模，得到成型试块；(4)称取占反应釜总容积的10-20％的去离子水并加入反应釜内；在反应釜内放置一个高于水面的支架，将成型试块放置支架上进行水热反应，得到固废基蒸压粉煤灰砖。优选地，步骤(1)中，生石灰和垃圾焚烧飞灰为钙质前驱物，粉煤灰为硅质前驱物，钙质前驱物与硅质前驱物的质量比为0.75-0.96。优选地，步骤(3)中，压制的压力为10-25MPa。优选地，步骤(4)中，反应的温度为180-240℃，反应的时间为5-20h。由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：第一、本专利技术在相同钙硅比的条件下，选择出最佳生石灰的掺量(14％)，从而使得制备的固废基蒸压粉煤灰砖相对于其他墙体材料具有抗压强度高和干燥收缩小等特点。第二、本专利技术资源化利用了固体废弃物(城市垃圾焚烧飞灰、脱硫石膏和粉煤灰)，不仅为环境保护作出了贡献，而且还减少了资源的消耗，从而达到了废物利用的目的。附图说明图1为本专利技术中各实施例的固废基蒸压粉煤灰砖的物相组成示意图。(其中，Tobermorite：托贝莫来石；Calcite：方解石；从FA-MSWI-A、FA-MSWI-B、FA-MSWI-C至FA-MSWI-D表示生石灰的掺量依次增加；Theta即为θ。)具体实施方式本专利技术提供了一种固废基蒸压粉煤灰砖及其制备方法。<固废基蒸压粉煤灰砖>具体地，一种固废基蒸压粉煤灰砖，其生产原料包括以下重量份：实际上，研制固废基蒸压粉煤灰砖的生产原料的含量可以任意组合，只要控制钙硅比为1.1:1并能满足上述含量之和为100％即可。其中，粉煤灰为燃煤电厂排出的粉煤灰；垃圾焚烧飞灰为城市垃圾焚烧飞灰。钙质前驱物为生石灰和垃圾焚烧飞灰，硅质前驱物为粉煤灰，钙质前驱物与硅质前驱物的质量比为0.75-0.96。生石灰为工业用生石灰，其中氧化钙的质量含量大于95％。<固废基蒸压粉煤灰砖的制备方法>一种固废基蒸压粉煤灰砖的制备方法，其包括如下步骤：(1)分别称取粉煤灰、垃圾焚烧飞灰、生石灰和脱硫石膏，将上述原料按照钙硅摩尔比(Ca/Si)为1.1：1均匀混合，得到第一混合物；(2)将第一混合物放入玛瑙研钵中，称取占第一混合物总质量15-25％的去离子水并加入玛瑙研钵中，进行研磨，使得去离子水与第一混合物充分接触，得到第二混合物；(3)将玛瑙研钵中的第二混合物装入模具内，在粉末压片机上压制成型、脱模，得到成型试块；(4)称取占水热反应釜总容积的10-20％的去离子水并加入水热反应釜内；在水热反应釜内放置一个高于水面的支架，将成型试块放置支架上进行水热反应，得到固废基蒸压粉煤灰砖。其中，在步骤(1)中，为了使固废基蒸压粉煤灰砖有更好的整体性能，选择合成产物中托贝莫来石较多、抗压强度较高和干燥收缩较低的生石灰掺量，因此，生石灰的掺量优选为10-18％，更优选为14％。故通过改变生石灰的掺量，使得钙质前驱物与硅质前驱物的质量比优选为0.87。在步骤(2)中，去离子水优选占第一混合物总质量的含量为20％。在步骤(3)中，压制成型的压力可以为10-25MPa，优选为20MPa。在步骤(4)中，去离子水优选占反应釜总容积的含量为10％-20％，更优选为10％；反应的温度可以为180-240℃，优选为220℃；反应的时间可以为5-20h，优选为10h。本专利技术的固废基蒸压粉煤灰砖的原材料为：粉煤灰(燃煤电厂排出)、城市垃圾焚烧飞灰、生石灰(工业用)和脱硫石膏，其中，粉煤灰、城市垃圾焚烧飞灰和脱硫石膏的主要成分和含量如表1所示。表1粉煤灰和城市垃圾焚烧飞灰的主要化学成分(单位：wt％)综上，本专利技术以粉煤灰、城市垃圾焚烧飞灰、脱硫石膏和生石灰作为研制固废基蒸压粉煤灰砖的主要原材料，将原材料与水通过研钵均匀混合，再经过粉末压片机压制成型，最后通过反应釜水热合成固废基墙体材料：固废基蒸压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固废基蒸压粉煤灰砖，其特征在于：其生产原料包括以下重量份：

【技术特征摘要】
1.一种固废基蒸压粉煤灰砖，其特征在于：其生产原料包括以下重量份：2.根据权利要求1所述的固废基蒸压粉煤灰砖，其特征在于：所述生石灰和所述垃圾焚烧飞灰为钙质前驱物，所述粉煤灰为硅质前驱物，所述钙质前驱物与所述硅质前驱物的质量比为0.75-0.96。3.根据权利要求1所述的固废基蒸压粉煤灰砖，其特征在于：所述生石灰中氧化钙的质量含量大于95％。4.一种根据权利要求1-3任一项所述的固废基蒸压粉煤灰砖的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：(1)将粉煤灰、垃圾焚烧飞灰、生石灰和脱硫石膏混合，得到第一混合物；(2)将所述第一混合物与占其总质量15-25％的去离子水经研磨，得到第二混合物；(3)将所述第二混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓潞，李代鑫，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31