使用煤燃烧废料制造瓷砖的方法技术

本发明专利技术涉及使用煤燃烧产物制造瓷砖的方法，包括如下步骤：尺寸分级、使不成团、磁分离、混合、压制、侵略性干燥、氧化杂质和焙烧。本方法使用标准设备。干燥步骤侵略性地产生在材料内打开的蒸汽通道，其在碳杂质被氧化时用于使CO2逸出。

Method for making ceramic tile using coal combustion waste material

The present invention relates to a method for producing ceramic tiles using coal combustion products, comprising the steps of size classification, non agglomeration, magnetic separation, mixing, compaction, aggressive drying, oxidation of impurities, and roasting. This method uses standard equipment. The drying step aggressively produces an open vapor channel in the material that is used to make the CO2 escape when the carbon impurity is oxidized.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用煤燃烧废料制造瓷砖的方法专利
本专利技术涉及使用工业废料，特别是煤燃烧废料，制造瓷砖的改良方法。专利技术背景对于煤燃烧产物的处理是与在发电站中燃烧煤产生的蒸汽相关的长期问题。世界各地的发电站内，每年产生超过十亿吨的煤灰。迫切需要为这些废料提供有用的、高价值的出路。低价值的用途包括道路填充物、沥青补充剂以及可流动的矿井填充物。这些出路不足以吸收每年产生的所有煤燃烧废料并且它们的经济价值低。此外，这些应用仅用于正在进行基础设施发展的地区。这种废料的一小部分适于中等价值的应用例如水泥补充剂，但是其仅使用最精细的材料并且不可应用于所有煤灰类型。本专利技术涉及利用煤燃烧产物例如粉煤灰制造瓷砖的方法。粉煤灰尘是在燃烧煤以发电过程中产生的细灰，其在排气竖道中升起并被电沉淀器捕获。最精细的粉煤灰被水泥公司使用，但是较粗的材料被简单地掩埋。煤燃烧时产生的其它灰为底灰和炉渣。一些瓷砖包含在瓷砖本身的制造中生成的废材料，例如研磨粉尘以及破损或未焙烧的砖。这种材料被放回初始的原料中并被用于扩展主体组成原料。然而，还没有这样的砖，其在商业上由与瓷砖生产无关的废料制造。用于内部和外部地板和墙面的瓷砖具有巨大市场，且没有商业可行且环境友好的产品。使用这种创造性方法，由废料(尤其是与砖工业本身无关的废料)制造的砖将会受欢迎，因为其会被认为是首个能够被生产并具有商业可行利润率的且环境可持续的瓷砖方案。由本专利技术的方法生产的产品是根据需求具有不同尺寸和形状、上过釉或未上釉的、平面或弯曲的瓷材料。这种方法的产品的主要应用是地板和墙面砖、建筑覆层、屋顶瓦或者压制砖和道路铺设材料。这些产品可以用于作工业用途而未被上釉或是为了美观而用釉装饰。该产品由于其环境有益的主体组成而区别于其它产品，因为它们从除瓷工业之外的工业回收原料制成。
技术实现思路
本专利技术的主要目标是提供使用工业废料例如煤燃烧产物生产瓷砖的改良方法，由此降低生产中的原材料成本。本专利技术方法的另一个目标是在能够生产瓷砖的同时减少黄铁矿薄片瓷原材料资源的消耗。本专利技术的另一个目标是使得能够从与瓷工业无关的废物流生产瓷砖，由此减少环境中的总体污染。所公开的方法包括以下列方法处理煤灰的步骤：颗粒尺寸分级、使颗粒不成团、磁分离、混入组分、喷涂干燥、水力压挤以形成砖胚、侵略性干燥以形成蒸汽通道、加热至中间温度以通过所形成的蒸汽通道烧尽有机杂质，和随后最终焙烧砖。具体而言，本专利技术的方法使用这样的一组工艺步骤：其允许在体材料内使用中等百分比(按重量计大约30％-50％)的煤灰以利用标准生产设备生产瓷砖。附图说明图1.利用煤灰生产瓷砖的工艺的一般流程图。图2.现有技术中的标准焙烧曲线。图3.本专利技术方法中的示例焙烧曲线。现有技术已公开的专利申请US2003/0183988A1描述了使用铁矿石黏土、粉煤灰、高炉渣、另外的铝硅酸盐类以及选择组的矿物质添加剂的混合物生产瓷砖的方法。除了需要可能不易可得的材料的混合物之外，该申请还教导了10-15小时的干燥步骤，这可能造成该方法不经济。US2576565教导了利用粉煤灰和炉渣制作瓷砖。该专利技术应用烧尽混合物中的过量碳；然而，该专利技术要求能够在材料上和助熔剂一样起作用的炉渣。此外，该专利技术教导了使用具有高碳含量的粗灰，因此只有控制比例的粉尘与炉渣可以被用于砖体材料。具有高碳量的粉煤灰必须以相对于炉渣较低的比例被使用。根据该专利技术，高碳量导致不期望的多孔并脆弱的砖。为了实现有机杂质的适当氧化，其教导了在玻璃化之前需要在大约1000℃下焙烧24-36小时的长时间(并且在一个实例中长达4周)以充分地烧尽碳。这种长的焙烧时间是昂贵且低效的。US5175134公开了使用淤泥炉渣的瓷砖，其是来自于燃烧掉的有机淤泥的灰残渣，被熔融、碾碎并随后被通过掺合碱金属氧化物添加剂形成为粘土样材料以帮助降低焙烧温度。该方法是低效且昂贵的，因为炉渣灰先被熔化、然后粉碎，再然后在焙烧窑炉内再次加热。此外，添加的组分(例如硼砂)需要被混合，熔化并且随后被粉粹以产生化学上一致的玻璃料(釉料，frit)。US5521132教导了由废煤和市政废品焚烧灰制造的瓷材料。该专利技术要求特别且昂贵的混合物被混和以灰，例如四硼酸钠，含有钙的三元过磷酸钙以及高镁石灰。这些添加剂在材料来源和经济性方面都限制了该专利技术的实用性。US5935885教导了这样的方法，其中包含有机材料、金属污染物和玻璃形成材料的粉煤灰被氧化以消耗有机原料并且随后被完全地熔融(需要高达1550℃的温度)、成型并粉碎以形成均匀的碎玻璃并储存。为了制造砖，该碎玻璃被加热直至再次熔化并且倒入模具中。完全熔融、形成碎玻璃并随后再熔融、成型所需要的电力、时间和设备使得这种方法不经济。US6342461教导了使用粉煤灰和粘土来结合在电弧炉炉尘、钢渣、铝浮渣、以及纸灰中发现的重金属废料以制造瓷材料。这些其它组分通过降低混合物熔点和增加体的塑性以及干燥材料的坯强度来帮助砖的形成。这些添加剂对于该专利技术的可行性是必要的。US5227047教导了使用包括低高斯(≤10,000G)磁分离(lowgaussmagneticseparation)和浮选的技术富集粉煤灰的方法。然而，这些分离是在分离专用仪器上进行的，其不是连续方法的部分。此外，铁和碳需要被降低至不实际的低含量。为了达到这样，其以铁(0.4％)和碳(1.6％)已经很低的废材料起始。此外，该专利没有解决粒析。US3533819和3769054教导了干燥分离技术，其包括空气分级以获得用于混凝土的在人工集料形成中使用的粗材料。这些技术利用了粒析，但是其使用了较大的材料替代较小的材料。该专利没有教导任何关于除去废材料中的其他杂质，也没有教导如何优化获得期望的用于粘土替代材料的小颗粒的方法。以上方法具有除了已述的之外的其它缺点。因此，工业必须继续寻找由回收材料(尤其是从工业之外产生的废料)制造瓷砖的改良方法。这种方法应该使用较少的能量、较低的生产成本并且提供由丰富的废材料——例如煤灰——制造的高质量瓷砖。专利技术详述使用空气分级器或者自动筛选系统对引入的煤灰按尺寸进行分级。其它分级方法也是可能的并且能够被本领域技术人员使用而不损害本方法的创造性特征。这去除了大量的杂质，留下了较少污染的铝硅酸盐类。不论灰被分级的方式如何，分级后的最终灰产物的大小都将低于大约50微米，例如，大约45微米或更小，具有的碳含量低于按重量计约3％，并且铁含量低于按重量计约5％。分级之后，灰与水一起(例如，按重量计大约60％的固体和按重量计约40％的水)在搅拌机或粉碎机中均质化。灰淤浆随后被递送通过铁分选机在20,000高斯以去除铁类。可选地，如果铁量低(低于大约3％)，可以使用干的磁分离步骤。灰淤浆随后与在搅拌机或粉碎机中的黏土和粘合剂的标准混合物混合。最终混合物包含，例如按重量计大约40％的灰，按重量计大约50％的标准黏土，以及按重量计大约10％的高塑性黏土(例如，膨润土或者阿特堡塑性指数(Atterberg‘splasticityindex)高于25的其它黏土)。另外的添加剂可以包括长石或者调节最终砖的烧结温度的其它矿物。向该混合物加入按重量计大约1％的有机粘合剂。可能的有机粘合剂包括聚乙烯醇、超增塑剂、甲基纤维素、羧甲基纤维素或者糊精。其它的粘合剂对于本本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用煤燃烧产物制造瓷砖的方法，包括步骤：尺寸分级、使不成团、磁分离、混合组分、压制、侵略性干燥、氧化杂质、和焙烧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.使用煤燃烧产物制造瓷砖的方法，包括步骤：尺寸分级、使不成团、磁分离、混合组分、压制、侵略性干燥、氧化杂质、和焙烧。2.权利要求1所述的方法，其中所述煤灰被以尺寸分级或减小至小于50微米。3.权利要求1所述的方法，其中所述组分通过在球粉碎机中一起研磨而均化。4.权利要求1所述的方法，其中在所述干燥步骤中，侵略性干燥在大约90℃进行大约4-5分钟，并在250℃持续约5-15分钟。5.权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述混合物包含按重量计大约30-50％的煤灰，按重量计大约25-35％的标准黏土，按重量计大约10-20％的高塑性黏土，10-15％的长石，和水。6.权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述混合物进一步包含有机粘合剂。7.权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·卡祖，P·马，E·塞维林，
申请(专利权)人：山东维统科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37