由飞灰制造制品制造技术

一种形成具有基体的成型制品的方法，所述基体包含烧结的飞灰，所述方法包括步骤：　　　　将飞灰和水共混在一起，产生飞灰团，加入的水超过飞灰所吸收的水，以便所述团包含游离水以致至少部分处于流体状态；　　　　由飞灰团形成所需形状的未烧结制品，　　　　在未烧结制品形成期间和／或形成后，从所述飞灰团中除去至少一部分游离水；和　　　　随后烧制未烧结制品以便通过烧结它的飞灰基体而硬化成型制品。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Made from fly ash

A method of forming a molded article with a matrix, the matrix containing fly ash sintering, the method comprises the steps of: blending fly ash together with water, fly ash produced, adding more water than fly ash by absorption of water, so that the dough contains free water that is at least partially in a fluid state the formation of the desired shape; not by fly ash sintered products group, without sintering products formed during and / or after the formation, from the fly ash by removing at least a portion of the free water; and subsequently fired sintered products by sintering it to fly ash matrix hardening molding products.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般性地涉及由飞灰(fly ash)形成的成型制品和形成这种制品的方法。为制造结构元件，尤其但不是排他性地开发了本专利技术，本文就这一点描述本专利技术。但是，应理解本专利技术具有较宽的应用，并可能用于生产各种各样的制品，既有结构上的又有非结构上的。
技术介绍
飞灰是燃煤发电厂中煤燃烧的副产品。飞灰被大量制造并通常包含引起处理问题的重金属如镉、铬、锌和铅。在设法减小飞灰的环境影响时，已经考虑飞灰的各种用途以既有助于飞灰处理又得到一些经济收益。一种这种应用是制造包含飞灰作为组成部分的砖。这些砖通常包括与粘土混合的飞灰并被火硬化。虽然这些砖设法利用飞灰，但它们没有被视为可行的结构建筑元件。特别地，在制造成本可与现有砖竞争、具有一致质量并且在结构性能范围内表现充分的包含飞灰的砖方面遇到困难。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术提供形成具有基体(matrix)的成型制品的方法，所述基体包含烧结的飞灰，所述方法包括步骤将飞灰和水共混在一起，产生飞灰团(dough)，加入的水超过飞灰所吸收的水，以便团包含游离水以致至少部分处于流体状态；由飞灰团形成所需形状的未烧结制品(green article)，在未烧结制品形成期间和/或形成后，从所述飞灰团中除去至少一部分游离水；和随后烧制未烧结制品以便通过烧结它的飞灰基体而硬化成型制品。在具体实施方案中，使塑化剂(plasticizer)与飞灰和水混合。使用塑化剂的优点在于它减少了构成至少部分是流体的可加工状态的团所需要的游离水量。这又减少了为获得制品所需性质而随后可能需要除去的水量，从而允许更有效加工制品以及允许在它的生产期间更好地控制制品的形状和尺寸。根据上述形式的方法理想地适合于工业规模制造制品。在一种形式中，方法仅仅使用三种成分，即飞灰、水和塑化剂。由于飞灰是一种副产品，因此它是一种便宜并且容易得到的成分。此外，该方法能够用于与粘土砖制造类似的生产线方式。通过控制团中的水含量，制品可被最初成型，不需要模具，因为团可显示出足够的尺寸稳定性。同时，可通过控制未烧结制品的水含量以及烧制温度和持续时间能够容易地控制制品性质。在制造期间能够控制这些参数中的每一个，由此允许生产具有一致质量的制品。应认识到，如果需要可向混合物中掺入其它添加剂。例如，可掺入颜料以为制品着色。还可掺入更多的添加剂以改善混合物的性质或产生未烧结制品。例如，可掺入微量的羧甲基纤维素(CMC)以凝胶混合物而不需要过多的水。这种添加剂还防止团在延长的熟化(curing)期情况下的潜在收缩和开裂。从加入微量氯化钙溶液中也可获得类似于CMC的效果。本专利技术的方法具有用于制造结构元件(例如砖)的特别用途。本专利技术人发现单独或至少主要由烧结飞灰形成的砖具有比常规粘土砖更高的抗压强度和断裂模数。此外，通过控制未烧结制品中的水含量以及烧制温度和持续时间，可控制飞灰基体的结构和它的表面特征。这又允许控制制品的吸收初速(initial rate of adsorption)和吸收容量(adsorption capacity)，两者都是重要的性质，尤其在砖制造中。此外，减少游离水降低了烧制未烧结制品时爆裂的风险，并因此保证了尽可能没有内部和外部开裂的更均匀烧结过程。在本方法的具体实施方案中，未烧结制品在被烧制之前被熟化。在熟化期间，水与飞灰反应，以固化制品。未烧结制品在这种熟化过程期间的固化可能归因于几个不同的反应。虽然不将本专利技术约束到理论，但专利技术人认为在飞灰为基体中仅有的胶结材料(cementitious material)时，可引起某些快速固化的唯一化合物是氧化钙。这种化合物在F级飞灰中少量地存在，在C级飞灰中大量存在。水和氧化钙之间的反应导致氢氧化钙的形成，其为制品提供一定的固化。随后，发生火山灰反应(pozzolanic reaction)，其中飞灰中的主要氧化物主要是二氧化硅和氧化铝与氢氧化钙反应形成比氢氧化物硬得多的和更多的胶结材料。得到的材料是产物的络合结晶和非结晶混合物，在它们的点阵中包含氧化硅、氧化铝、氧化钙和水的分子。在具体实施方案中，在未烧结制品被熟化时从基体中减少游离水。在优选形式中，未烧结制品在这种熟化过程中受到低至中等加热。这种安排的优点在于温和加热能够在不引起基体过度开裂的情况下减少游离水。此外，水的缓慢排出还给予一部分水既通过水合飞灰中的胶结材料又在火山灰反应下与飞灰反应的时间。在具体实施方案中，未烧结制品中的水分含量在熟化期间被减少至1和5％之间，更优选在2和4％之间。在一种形式中，在高湿度下加热未烧结制品。这种安排的优点在于它能够促进未烧结制品在整个制品中更均匀地固化。这种熟化过程消耗团中已存在的游离水，并可能需要一部分补给水(additional water)以补偿自脱水。在优选的形式中，补给水可从潮湿空气得到。在根据上述形式的过程中，利用两种独立的反应；首先通过氢氧化钙的形成获得最初的固化，其次通过火山灰反应获得更进一步的固化。如果该过程只依赖这些反应的前者，则由于飞灰中氧化钙的有限数量而限制烧制前未烧结制品的固化。固化未烧结制品的优点在于改善了它被处理能力和它在烧制期间的尺寸稳定性，两者在成型制品的商业制造中都是重要的。在一种优选形式中，在30℃-80℃范围内的温度内，更优选在55℃-65℃的范围内熟化未烧结制品。在一种优选形式中，使未烧结制品经受在20％相对湿度至60％相对湿度的范围内的湿度，更优选在35％相对湿度至45％相对湿度的范围内。由于熟化优选在温和或中等加热和高湿度下进行，因此熟化的持续时间可相当大地变化，因为长的熟化时间不可能致使未烧结制品的基体开裂。通常，对于砖，熟化时间将为大约12小时至5天，更优选在1和3天之间。虽然熟化对除去水和固化未烧结制品重要，但希望减少熟化时间以减小制造过程时间。在一种形式中，本专利技术人发现2天对于熟化是足够的。在一种优选形式中，在未烧结制品的烧制之前除去大多数游离水，如果不是全部的话。因而，由于烧制过程不会因基体中水蒸发而产生开裂或爆裂(burst)，所以能够更好地控制烧制制品的孔隙率。如上所指出，烧制之前保持在未烧结制品中的水分含量在1％至5％范围之内，更优选在2％-4％范围内。典型地，保持在制品中的水分由两部分组成。第一部分为进入水合反应并产生硅酸钙和硅酸铝水合络合物固体产物的水分。第二部分为在内孔内被捕集为水分的那些。第一部分抵抗砖在处理期间的破碎并经得起烧制期间逸出气体的内部压力。第二部分为保持在砖结构中的孔隙率的主要来源。其它技术，例如团或未烧结制品的压制等可用来代替或结合使制品经受热和湿度的受控环境以减少水含量。如上所指出，本专利技术人发现，烧制的温度和持续时间能够调整烧制制品的吸收性质，尤其在游离水基本上从未烧结制品中除去时。在成型制品为砖的安排中，优选烧制温度在1000℃-1300℃范围内，更优选在1100℃-1250℃之间，烧制的持续时间在30分钟至6小时范围内，更优选在1至4小时范围内。在这个范围内烧制的砖的烧结飞灰基体不是光滑的(glazed)，并在吸收初速和吸收容量两方面显示出优异的吸收特性。在另一方面，本专利技术涉及基体为烧结飞灰、抗压强度大于30MPa、断裂模数大于5Mpa、吸收初速(IRA)在0.2-5kg/m2/mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：奥巴达·卡亚里，卡尔·J·肖，
申请(专利权)人：新南创新有限公司，
类型：发明
国别省市：