飞灰加工和结合有飞灰组合物的制品制造技术

本发明专利技术公开了飞灰组合物，其包含飞灰和塑化剂且呈粉末形式。塑化剂当压制飞灰组合物时能够使飞灰组合物中的飞灰粒子粘合在一起。形成含飞灰的成形制品的方法可使用含飞灰的飞灰组合物和/或混合物且具有低水含量及可呈现足够的湿强度以通过工业设备来处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及飞灰(fly ash)的加工、飞灰组合物和含飞灰的成形制品及涉及形成上述制品的方法。本专利技术具体涉及陶瓷(ceramic)制造，其中制品基质中的飞灰是经烧结的。所述方法尤其但不限于已被开发用于制造相对薄的部件如贴砖(tile)或平板(slab)并在本申请中就此进行了描述。然而，应该认识到的是，所述方法具有更广泛的应用及可用于制造很多种制品，包括装饰和结构部件及工业陶瓷。
技术介绍
飞灰是燃煤发电站中煤燃烧的副产物及大量产生。飞灰是非常微细的粉末，容易飘在空中且通常含有微量的重金属如镉、铬、锌和铅，这使其难以处置。在试图使飞灰的环境影响最小化中，已考虑了飞灰的各种用途以帮助飞灰处置和得到一些经济回报。然而，在制造可按工业规模制造的与它们所代替的现有产品相比具有成本竞争力的具有一贯的品 质及在一系列结构和技术性质上充分实施的含飞灰的制品如贴砖等中遇到了困难。
技术实现思路
在一个实施方案中，本专利技术提供包含飞灰和塑化剂且呈粉末形式的飞灰组合物和混合物，其中塑化剂当压制飞灰组合物时能够使飞灰组合物中的飞灰粒子粘合在一起。形成含飞灰的成形制品的方法可使用所述飞灰组合物和/或混合物且具有低水含量及可呈现足够的湿强度(green strength)以通过工业设备来处理。附图说明上述
技术实现思路
仅为说明性的而非以任何方式来限制本专利技术。除上述说明性方面、实施方案和特征外，通过参考附图及以下详细的描述和实施例，其它方面、实施方案和特征将变得显而易见。在附图中图I为SEM图，其显示了在400°C加热3分钟后贴砖样品的微结构；图2为SEM图，其显示了在850°C加热3分钟后贴砖样品的微结构；图3为SEM图，其显示了在1100°C加热3分钟后贴砖样品的微结构；图4为SEM图，其显示了在1250°C加热5分钟后贴砖样品的微结构；及图5为SEM图，其显示了在1250°C加热10分钟后贴砖样品的微结构。具体实施例方式本专利技术总体涉及加工飞灰以制造有用的产品和制品。具体地，本专利技术包含形成飞灰组合物的方法，所述飞灰组合物在一些实施方案中可在形成烧结的成形制品的方法中使用。这特别可适用于陶瓷制造。本专利技术还涉及形成具有足够的强度使其能够在工业环境中被处理的未烧制品(green article)和形成具有烧结飞灰的成形制品的方法。在第一方面，本专利技术提供包含飞灰和塑化剂且呈粉末形式的飞灰组合物，其中塑化剂当压制飞灰组合物时能够使飞灰组合物中的飞灰粒子粘合在一起。在一种形式中，组合物的平均粒度小于50微米且在另一种形式中小于35微米。在具体实施方案中，使塑化剂与飞灰均匀混合。在一种形式中，将塑化剂至少部分包覆在飞灰粒子上。根据上述方面，本专利技术提供塑化剂作为飞灰组合物中的一部分。塑化剂可由单一组分制成或可由多种组分制成。可对这些组分进行预混合或在相同时间或在不同时间或在方法的不同阶段分开加到飞灰中。因此，在本说明书中，术语“塑化剂”在其范围内包括这些不同的可选方案且不限于单一组分。 根据上述方面，本专利技术提供飞灰组合物，其呈粉末形式(即微粒状可流动状态)。因此，飞灰组合物具有几乎干燥的外观和质地。在一种形式中，飞灰组合物中的水含量小于组合物总重量的3wt%。在一种形式中，飞灰组合物中的水含量小于组合物总重量的lwt%。在一种形式中，将飞灰组合物用在混合物中以形成成形陶瓷制品，其中压制混合物，然后烧制。在上述混合物中，可能需要添加额外的水以使塑化剂充分水化，由此其使飞灰粒子在压制下粘合。然而，混合物中的水含量仍可很低，例如低于总混合物的12wt%且甚至低于6wt%及如以下更详细描述的那样，这在使用商业操作来制造成形制品中是有利的。需要压制组合物以使塑化剂使飞灰粒子粘合在一起以形成具有湿强度的未烧制品。在使用中，塑化剂可仅“临时性地”使飞灰共混物粘合，即这种粘合仅用于得到足够的强度以使得自压制的未烧制品在制造过程中保持其形状。该粘合过程在烧制后不再需要，其中制品的强度源于飞灰基质的烧结。在一种形式中，飞灰组合物具有高飞灰百分比。在一种形式中，以组合物的干重计，飞灰组合物包含大于70%的飞灰。在一种形式中，以组合物的干重计，飞灰组合物包含70-95%的飞灰。所使用的飞灰可为F级、C级或F级和C级的组合。F级飞灰由烟煤或褐煤产生及主要为硅质的。根据ASTM分级，F级飞灰含有总共至少70%的氧化硅、氧化铝和氧化铁化合物。C级飞灰源于次烟煤和褐煤。C级飞灰富含氧化钙。氧化钙在F级飞灰中的典型含量为2%-4%且通常低于10%，而氧化钙在C级飞灰中的典型含量为10%-20%且可高达26%。在一种形式中，完全或至少主要地使用F级飞灰，其从制造成本观点来看是有利的，这是因为与C级飞灰相比，F级飞灰通常是较便宜得到的。在一种形式中，塑化剂呈现适当的流变学行为以使其在所施加的压力下散开，从而有助于临时性粘合过程以在所压制的制品中提供强度。在一种形式中，塑化剂包括具有相当程度的流变学性质的硅酸铝。在具体形式中，塑化剂包括硅酸盐矿物粘土(silicatemineral clay)。在一种形式中，以组合物的干重计，飞灰组合物包含5-30%的塑化剂。在一种形式中，以组合物的干重计，飞灰组合物包含5-15%的塑化剂。在一种形式中，在飞灰组合物中使用的飞灰小于或等于100微米。通常，首先将飞灰筛过适当尺寸的筛网以除去尺寸较大的粒子和杂质。在具体形式中，超塑化剂可形成混合物中塑化剂的一部分。可将超塑化剂加到飞灰组合物中或与提供在混合物中的水一起添加。使用超塑化剂的优点是，它在施加压力于混合物的情况下有助于水的分散并由此减少混合物所需要的水量。超塑化剂是分散混合物且是一类特殊的减水剂。它们是有机聚合物及通过它们的静电性质来发挥作用以对飞灰粒子施以反絮凝，从而在混合物中创造流动性。一类超塑化剂是由Handy Chemicals制造并以商品名DISAL市售的聚萘磺酸的纯钠盐。在具体形式中，组合物还包含一种或多种陶瓷添加剂，其总量为组合物干重的5-15%。在一种形式中，一种或多种陶瓷添加剂选自长石、纯硅石和滑石。可有利地使用其它陶瓷添加剂以改变所得陶瓷产品的性质如其强度、韧性或水吸收特征。还可包含颜色添加剂如氧化物以改变所得制品的颜色。在一种形式中，使一种或多种陶瓷添加剂与飞灰和塑化剂均匀混合。在一种形式中，在飞灰组合物中使用的飞灰经历脱碳过程以减少飞灰中的碳含量。在一种形式中，处理飞灰以使其LOI (燃烧损失)值小于2%及在一种形式中为0. 5-1%。LOI是指当将其在空气或氧气气氛中加热时燃烧残余物的质量损失并因此能够提供对飞灰中碳含量的测量。在本说明书中，飞灰的LOI值如下分析在空气存在下将飞灰加热至 950°C。飞灰中未燃烧的碳可通过任何已知的分离技术或技术组合如重力分离、静电分离和泡沫浮选来分离。在一种形式中，可对飞灰进行预筛选以使为形成组合物而添加的平均飞灰粒度小于150微米及在一种形式中小于100微米。以该方式对飞灰组合物进行预筛选，这能够除去通常具有较高碳含量的较大飞灰粒子，由此降低飞灰的LOI。在一种形式中，研磨飞灰以降低粒度。在具体形式中，作为形成飞灰组合物的一部分，研磨飞灰以降低粒度。在一种形式中，组分在所研磨的飞灰共混物前体中的粒度小于50微米及在一种形本文档来自技高网...

【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：S科斯佐，
申请(专利权)人：新南创新私人有限公司，维科IP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：