[發明專利]固廢基蒸壓粉煤灰磚及其制備方法

在審

• 申請號: 201811586742.1
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109650829A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 郭曉潞;李代鑫
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B28/10
• 分類號: C04B28/10
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明提供了一種固廢基蒸壓粉煤灰磚及其制備方法，研制固廢基蒸壓粉煤灰磚的主要原材料包括：粉煤灰、垃圾焚燒飛灰、脫硫石膏和生石灰；其制備方法包括：將粉煤灰、垃圾焚燒飛灰、生石灰和脫硫石膏按照鈣硅摩爾比(Ca/Si)為1.1:1混合，得到第一混合物；將第一混合物與占其總質量15?25％的去離子水經研磨，得到第二混合物；將第二混合物進行壓制、脫模，得到成型試塊；稱取占反應釜總容積的10?20％的去離子水并加入反應釜內；在反應釜內將成型試塊放置在高于水面的支架上進行水熱反應即可；本發明在相同鈣硅比的條件下，選擇出最佳生石灰的摻量，從而使得制備的固廢基蒸壓粉煤灰磚相對于其他墻體材料具有抗壓強度高和干燥收縮小等特點。

技術領域

本發明屬于建筑材料、固體廢棄物資源化利用技術領域，具體涉及一種固廢基蒸壓粉煤灰磚及其制備方法。

背景技術

煤是我國主要的能源，我國對能源的需求量隨經濟的增長逐年增加，粉煤灰是火力發電廠的必然產物，已成為中國工業固體廢棄物之首，如果不妥善處置將帶來空氣污染、水污染、土壤污染等問題。早在上個世紀，相關政府和機構已關注與致力于粉煤灰的處理利用問題，并取得了巨大的進展。部分粉煤灰能夠得到妥善的處置，但其綜合處理和資源化利用仍是亟需解決的問題。

隨著中國經濟的發展，城市生活垃圾產生量在不斷增加。垃圾堆肥和填埋使得許多城市陷入“圍城”的困局，城市垃圾已經出現了以焚燒處置為主，填埋和堆肥為輔的現象。城市垃圾焚燒飛灰是城市垃圾在焚燒過程中產生的固體殘渣，主要成分與高爐礦渣、粉煤灰等非常接近。如何合理地利用城市垃圾焚燒飛灰，是我們目前面臨的挑戰。

脫硫石膏是石灰石-石膏濕法脫硫工藝中產生的固體廢棄物，其主要化學成分為CaSO₄·2H₂O。我國工業脫硫石膏的產量巨大，2010年總產量居全球第一，預計在未來的幾年脫硫石膏的產量將穩步上升。脫硫石膏得不到妥善處置，不僅是一種資源浪費，而且會給環境造成二次污染。

以實心粘土磚為代表的傳統墻體材料，具有能源消耗高、污染環境和破壞生態等缺點，已經逐漸被具有輕質、節能、利廢和保溫等特點的新型墻體材料所取代。其中，粉煤灰磚就是一種新型墻體材料的代表。

蒸壓養護的粉煤灰磚的主要產物是C-S-H凝膠、托貝莫來石、硬硅鈣石、水化鋁榴石等。其中，C-S-H凝膠對產品強度的貢獻最大，但收縮性能和抗凍性能較差；托貝莫來石不僅能給制品提供一定強度，而且抗凍性能和抗收縮性能都很好；過量的硬硅鈣石和水化鋁榴石對粉煤灰磚的強度發展不利。這些產物將直接影響蒸壓粉煤灰磚的性能，而原料的組成及配比將直接影響產物的生成以及不同物相的占比。粉煤灰磚的硅源一般由粉煤灰提供，鈣源一般由生石灰、水泥、消石灰提供。生石灰的主要成分為CaO，在水熱反應中，其作為鈣源的一部分與SiO₂、Al₂O₃等參與水化反應，形成托貝莫來石等水化產物，為制品提供有效的強度；隨著CaO與水消化作用的進行，坯體迅速硬化，為多孔結構提供結構支撐；生石灰還可以作為一種堿激發劑，激發粉煤灰的活性；生石灰會促進水鈣鋁榴石的形成，在一定范圍內提高蒸壓制品的致密性，但過多的水鈣鋁榴石會降低制品的強度。選擇一種合適的生石灰摻量對于制備蒸壓粉煤灰磚尤為重要。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明的第一個目的是提供了一種固廢基蒸壓粉煤灰磚。

本發明的第二個目的是提供一種固廢基蒸壓粉煤灰磚的制備方法，其以粉煤灰(FA)為硅質前驅物，生石灰和城市垃圾焚燒飛灰(MSWI)為鈣質前驅物，脫硫石膏為輔助材料，從而調節生石灰摻量，水熱反應制備固廢基蒸壓粉煤灰磚。

為達到上述目的，本發明的解決方案是：

一種固廢基蒸壓粉煤灰磚，其生產原料包括以下重量份：