粉煤灰烧结砖性能烧成温度分析研究 煤化工专业

1、摘 要近年来，随着环境保护和可持续发展战略的实施，国家和地方有关法规和文件多次提出了限制实心粘土砖的生产，推广以新型建筑材料代替传统的粘土砖。而粉煤灰烧结砖生产与普通粘土砖相比，具有节约煤耗、节约土地，保护环境、变废为宝等优点，因此，很多环境与材料研究者致力于高掺量粉煤灰烧结砖的研究，在该方面的研究中，粉煤灰掺量和砖的烧成制度是影响砖生产过程及性能的最为重要的因素，但是较为深人的研究较少。关键词：粉煤灰；烧结砖；性能；烧成温度Abstract In recent years, with the implementation of environmental protection and sus

2、tainable development strategy, state and local regulations and documents presented repeatedly restricted production of solid clay brick, clay brick to promote new building materials to replace the traditional. Fly ash sintered brick production and compared with the ordinary clay brick, saving coal c

3、onsumption, save the land, protect the environment and waste etc., therefore, many researchers focus on the environment and the material sintered brick with high content of fly ash, in this aspect, the amount of fly ash brick and firing the most important the factors for the system is brick producti

4、on process and performance, but deep research is less. This paper mainly studies the content of fly ash and firing system influence on the properties of high volume fly ash sintered brick. The results showed that with the increase of the amount of fly ash, blank plastic reduce, the performance of gr

5、een and dry brick decreased significantly. In order to provide the basis for the actual production of the best technical parameters of the fly ash fired brick.Key Words: Fly ash; sintered brick; properties; sintering temperature目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc487587588 摘 要 PAGEREF _Toc487587588

6、h I HYPERLINK l _Toc487587589 Abstract PAGEREF _Toc487587589 h II HYPERLINK l _Toc487587590 1. 课题的目的和意义 PAGEREF _Toc487587590 h 1 HYPERLINK l _Toc487587591 1.1 课题的目的 PAGEREF _Toc487587591 h 1 HYPERLINK l _Toc487587592 1.2 课题的意义 PAGEREF _Toc487587592 h 1 HYPERLINK l _Toc487587593 2. 课题背景 PAGEREF _Toc

7、487587593 h 2 HYPERLINK l _Toc487587594 3. 文献综述 PAGEREF _Toc487587594 h 3 HYPERLINK l _Toc487587595 3.1粘土砖的应用 PAGEREF _Toc487587595 h 3 HYPERLINK l _Toc487587596 3.2粘土砖的优点 PAGEREF _Toc487587596 h 4 HYPERLINK l _Toc487587597 3.3 粘土砖的生产工艺 PAGEREF _Toc487587597 h 4 HYPERLINK l _Toc487587598 4. 本领域存在的问题

8、 PAGEREF _Toc487587598 h 6 HYPERLINK l _Toc487587599 5本课题主要研究内容 PAGEREF _Toc487587599 h 7 HYPERLINK l _Toc487587600 6研究方案 PAGEREF _Toc487587600 h 8 HYPERLINK l _Toc487587601 6.1粉煤灰掺量对坯料及干坯性能的影响 PAGEREF _Toc487587601 h 8 HYPERLINK l _Toc487587602 6.2粉煤灰化学成分和矿物成分的影响 PAGEREF _Toc487587602 h 8 HYPERLINK

9、 l _Toc487587603 6.3搅拌和陈化对砖坯塑性的影响 PAGEREF _Toc487587603 h 8 HYPERLINK l _Toc487587604 参考文献 PAGEREF _Toc487587604 h 10不要删除行尾的分节符，此行不会被打印1. 课题的目的和意义1.1 课题的目的指出制砖原料的物理化学性能对高掺粉煤灰烧结砖的研制有着十分重要的作用,对制砖原料的性能及其影响做了详细的分析,为提出高掺量粉煤灰烧结砖的生产工艺提供了理论依据。1.2 课题的意义在高寒地区气候条件下,高掺量粉煤灰烧结砖具有其独特的优越性。全国各地的粉煤灰物理性能、矿物组成和化学成分差异很大

10、,胶结材料也不尽相同,实践证明原料的差异直接导致在制砖各环节的技术措施上存在不同之处。因此,为成功的研制出本地区高掺量粉煤灰烧结砖,本文对制砖原料的性能及其影响进行分析、讨论,以供参考。2. 课题背景 据中国砖瓦工业协会统计，自1984年起，我国先后从意大利、西班牙、德国、波兰、法国、美国、荷兰等7个国家的12家公司引进25条以页岩、茹土、煤研石、高掺量粉煤灰为主要原料的先进烧结砖生产线1。其中秦皇岛晨碧新型建材公司是国内引进项目中投资额最多的企业，总投资达2.2亿人民币，年设计生产能力22 000万标块高掺量粉煤灰烧结砖。这些项目建成后，在国内起到了示范工程的作用。同时，经国内企业消化吸收先

11、进技术，改进提高，生产出了具有自主知识产权、符合我国目前发展需要的技术装备，在推动我国砖瓦行业的技术进步与发展方面，发挥了积极作用。但是，多数项目对砖瓦产品的生产工艺、技术、设备、原料、质量、市场等方面的复杂性认识不足，在建设时期没有进行广泛论证，企业技术力量薄弱，项目投产后生产不正常，造成停产或半停产状态，长年经营亏损，甚至资不抵债，倒闭破产的共有19条引进生产线，占总数的76%，不仅浪费了国家大量资金和外汇，也给企业造成沉重负担，引起业内人士广泛关注。原料制备工艺是坯体挤出成型、坯体干燥和码烧过程的基础，由于粉煤灰原料的特殊性和复杂性，高掺量粉煤灰烧结砖对原料制备技术也提出了更高的要求。3

12、. 文献综述粘土砖是建筑用的人造小型块材。也被称烧结砖。 HYPERLINK /item/%E5%AE%9E%E5%BF%83%E7%B2%98%E5%9C%9F%E7%A0%96 t _blank 实心粘土砖是世界上最古老的建筑材料之一，从陕西秦始皇陵到北京明清长城，它传承了中华民族几千年的建筑文明史。至今，它仍是国人衷爱的建筑材料。按孔洞率分：实心砖(无孔洞或孔洞率小于25%的砖)、 HYPERLINK /item/%E5%A4%9A%E5%AD%94%E7%A0%96 t _blank 多孔砖(孔洞率等于或大于25%)，孔的尺寸小而数量多的砖，常用于 HYPERLINK /item/%E

13、6%89%BF%E9%87%8D t _blank 承重部位， HYPERLINK /item/%E5%BC%BA%E5%BA%A6%E7%AD%89%E7%BA%A7 t _blank 强度等级较高。 HYPERLINK /item/%E7%A9%BA%E5%BF%83%E7%A0%96 t _blank 空心砖(孔洞率等于或大于40%，孔的尺寸大而数量少的砖，常用于非承重部位，强度等级偏低）。普通粘土砖的生产和使用，在我国已有3000多年历史。2现今，建设工程中使用的墙体材料中，普通粘土砖仍占主导地位。虽然普通粘土砖存在诸多不足，但由于价格低廉、工艺简单、设计和施工技术成熟以及人们的使用惯

14、性等原因，普通粘土砖在今后相当长的时间内，特别是在农村，仍然是主要的墙体材料之一。3.1粘土砖的应用 烧结普通砖既有一定的强度，又有较好的隔热、隔声性能，冬季室内墙面不会出现结露现象，而且价格低廉。虽然不断出现各种新的墙体材料，但烧结砖在今后一段时间内，仍会作为一种主要材料用于砌筑工程中。烧结普通砖可用于建筑维护结构，砌筑柱、拱、烟囱、窑身、沟道及基础等。3可与 HYPERLINK /item/%E8%BD%BB%E9%AA%A8%E6%96%99%E6%B7%B7%E5%87%9D%E5%9C%9F t _blank 轻骨料混凝土、加气混凝土、岩棉等隔热材料配套使用，砌成两面为砖、中间填以轻

15、质材料的轻体墙。可在砌体中配置适当的钢筋或钢筋网成为配筋砌筑体，代替 HYPERLINK /item/%E9%92%A2%E7%AD%8B%E6%B7%B7%E5%87%9D%E5%9C%9F%E6%9F%B1 t _blank 钢筋混凝土柱、过粱等。4烧结普通砖优等品用于清水墙的砌筑，一等品、合格品可用于混水墙的砌筑。中等泛霜的砖不能用于潮湿部位。 HYPERLINK /item/%E8%A7%A3%E6%94%BE/33101 t _blank 解放以后,我国城乡建设有了较快的发展,对砖的需求量逐年增加,为满足市场需求,引进了国外先进的技术与设备,提高了产品产量和质量,加速了制砖行业的进步

16、。但是,由于当时我国国民经济发展较慢,人民生活水平不是很高,长期以来执行的是低质量、低水平的产品标准,在市场上优质不优价,挫伤了企业生产积极性,影响了企业的技术进步和行业的发展。我国年生产各种烧结砖6000多亿块,但能做承重清水墙的砖为数甚少,烧结装饰砖就更难找到了。1978年我国提出发展新型墙体材料、加速砖瓦企业技术进步和行业发。我国烧结砖从无到有,经过10年的努力,生产能力达2亿多块左右,产品质量逐年提高,部分产品达到了先进国家同类产品的水平;市场不断拓宽,应用面逐渐扩大。5具有中国建筑艺术氛围的高品位装饰建筑工程和具有多功能的广场道路将出现在我国广大城乡。3.2粘土砖的优点 粘土砖以粘土

17、（包括页岩、煤矸石等粉料）为主要原料，经泥料处理、成型、干燥和焙烧而成。中国在春秋战国时期陆续创。制了方形和长形砖，秦汉时期制砖的技术和生产规模、质量和花式品种都有显著发展，世称“秦砖汉瓦”。 6普通砖的尺寸为240毫米115毫米53毫米，按抗压强度（牛顿/平方毫米，N/mm2）的大小分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10、MU7.5这6个强度等级。粘土砖就地取材，价格便宜，经久耐用，还有防火、隔热、隔声、吸潮等优点，在土木建筑工程中使用广泛。废碎砖块还可作混凝土的集料。为改进普通粘土砖块小、自重大、耗土多的缺点，正向轻质、高强度、空心、大块的方向发展。灰砂砖以适当比例的石灰和石

18、英砂、砂或细砂岩，经磨细、加水拌和、半干法压制成型并经蒸压养护而成。7粉煤灰砖以粉煤灰为主要原料，掺入煤矸石粉或粘土等胶结材料，经配料、成型、干燥和焙烧而成，可充分利用工业废渣，节约燃料。将粉碎的结合粘土和磨细的熟料混磨,再与颗粒熟料一起配制成半干泥料, HYPERLINK /item/%E9%AB%98%E5%8E%8B%E6%88%90%E5%9E%8B t _blank 高压成型,在约1400下烧成，性能较好。粘土砖在高温下呈弱酸性，抗碱性熔渣侵蚀的能力稍差,但随Al2O3含量提高而增强。 HYPERLINK /item/%E7%83%AD%E7%A8%B3%E5%AE%9A%E6%80

19、%A7 t _blank 热稳定性较硅砖、 HYPERLINK /item/%E9%95%81%E7%A0%96 t _blank 镁砖等为好。 3.3 粘土砖的生产工艺普通粘土砖的主要原料为粉质或 HYPERLINK /item/%E7%A0%82%E8%B4%A8%E7%B2%98%E5%9C%9F t _blank 砂质粘土，其主要化学成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3和 HYPERLINK /item/%E7%BB%93%E6%99%B6%E6%B0%B4 t _blank 结晶水，由于地质生成条件的不同，可能还含有少量的 HYPERLINK /item/%E7%A2%B1%E9%

20、87%91%E5%B1%9E t _blank 碱金属和碱土金属氧化物等。粘土砖的生产工艺主要包括取土、炼泥、制坯、干燥、焙烧等。8除粘土外，还可利用页岩、煤矸石、粉煤灰等为原料来制造，这是因为它们的化学成分与粘土相似。但由于它们的可塑性不及粘土，所以制砖时常常需要加入一定量的粘土，以满足制坯时对可塑性的需要。另外，砖坯中的煤矸石和粉煤灰属可燃性工业废料，含有未燃尽的碳，随砖的焙烧也在坯体中燃烧，因而节约大量焙烧用外投煤。这类砖也称内燃砖或半内燃砖。是制砖工艺的关键环节。一般是将焙烧温度控制在9001100之间，使砖坯烧至部分熔融而烧结。如果焙烧温度过高或时间过长，则易产生过火砖。过火砖的特点

21、为色深、敲击声脆、变形大等。如果焙烧温度过低或时间不足，则易产生欠火砖。欠火砖的特点为色浅、敲击声哑，强度低、吸水率大、耐久性差等。9若在氧化气氛中烧成后，再在还原气氛中闷窑，红色Fe2O3还原成青灰色 HYPERLINK /item/%E6%B0%A7%E5%8C%96%E4%BA%9A%E9%93%81 t _blank 氧化亚铁（FeO），称为 HYPERLINK /item/%E9%9D%92%E7%A0%96 t _blank 青砖。青砖一般较红砖致密、耐碱、耐久性好，但由于价格高，生产应用较少。此外，生产中可将 HYPERLINK /item/%E7%85%A4%E6%B8%A3

22、t _blank 煤渣、含碳量高的 HYPERLINK /item/%E7%B2%89%E7%85%A4%E7%81%B0 t _blank 粉煤灰等工业废料掺入制坯的土中制作内燃砖。当砖焙烧到一定温度时，废渣中的碳也在干坯体内燃烧，因此可以节省大量的燃料和5%10%的粘土原料。内燃砖燃烧均匀，表观密度小，导热系数低，且强度可提高约20%。4. 本领域存在的问题传统的烧结粘土砖生产存在破坏耕地、污染环境、能耗高等难以克服的缺点, 政府已明令限制实心粘土砖的生产。粉煤灰是火力发电厂排出的工业废料, 堆放占用土地、污染环境。用粉煤灰为主要原料制备烧结砖不仅可以化废为利、保护环境, 而且节能、节土。

23、目前烧结粉煤灰砖主要是以粉煤+粘土、粉煤+煤矸石、粉煤灰+页岩等为主要原料, 经成型、焙烧而成。而利用粉煤灰和沙漠石英砂为主要原料制备烧结砖, 在国内外尚未见报道。本研究是在本实验室获得石英砂建筑材料及其工艺专利的基础上, 利用沙漠石英砂和粉煤灰为主要原料, 对生产工艺进行适当改进, 所制备烧结砖的抗压强度可达到19.56MPa。该工艺使用大量的沙漠砂, 对沙漠的治理能起到积极作用, 减缓沙漠对人类的危害, 同时又能使用大量堆积的粉煤灰, 节约土地资源。曾经我国还实行过限粘禁实。据了解，我国耕地面积仅占国土面积的10%多一点，其中分布在丘陵、高原的中低产田占66%，且有40%的干旱、半干旱耕地

24、存在不同程度的退化。10到2003年，全国人均耕地资源只有1.43亩，其中30%的县、市人均耕地面积已低于联合国规定的人均0.8亩的警戒线。然而，由于种种原因，我国目前仍是世界上少数几个以实心粘土砖作为主要墙体材料的国家之一。在我国，墙体材料约占整个房屋建筑材料的70%，其中粘土砖在墙材中仍居主导地位，生产实心粘土砖所需的粘土资源更属可耕地中较优质的粘土，因此，其对土地资源的破坏可见一斑。11据统计，目前全国尚有砖瓦企业9万多家，占地超过500万多亩，每年生产的粘土砖约6000多亿块，耗用粘土资源13亿立方米，按平均挖土深3米折算，相当于每年毁田约70万亩。如在“ HYPERLINK /ite

25、m/%E5%A4%A9%E5%BA%9C%E4%B9%8B%E5%9B%BD t _blank 天府之国”成都平原，仍有粘土砖瓦厂300多家，年生产能力达30多亿块，占用、抛荒的优质农田达2.6万亩。12为转变这一严重浪费土地资源的传统烧制方式，国务院早在12年前就批转了原国家建材局等部门联合下发的“关于新型墙体材料的开发与推广意见”，并对全国170个大中城市提出了“禁止使用实心粘土砖时间表”。135本课题主要研究内容 本课题主要研究以下内容：（1）粉煤灰掺量、烧成制度对高掺量粉煤灰烧结砖性能的影响。（2）粉煤灰掺.对坯料及干坯性能的影响。（3）粉煤灰掺量对烧结砖物理力学性能的影响。（4）烧成

26、温度对粉煤灰烧结砖性能的影响6研究方案在高掺量粉煤灰烧结砖的生产过程中，粉煤灰的掺量大小直接影响坯料的可塑性，从而影响到成形方法的选择;同时，粉煤灰掺量的变化将影响到烧结砖的物理力学性能，因此需要进行该方面的研究。146.1粉煤灰掺量对坯料及干坯性能的影响砖坯成型方法的选择主要取决于坯料的塑性，一般来说，当坯料塑性指数大于7时，可选择塑性成型。而对于高掺量粉煤灰烧结砖，当粉煤灰掺人量达到70%以上时，塑性指数降至6.0以下。15因此，对于掺量高于70%的粉煤灰坯料来说，如不对粉煤灰进行预处理或不加外加剂时，不宜采用塑性成型方法。本实验中采用半干压成型，成型压力为19.6 MPa。166.2粉煤

27、灰化学成分和矿物成分的影响粉煤灰中的主要矿物是莫来石和玻璃体，莫来石含量高的粉煤灰，烧成温度范围宽，容易保证产品质量，但莫来石含量太高，会使烧成温度提高;玻璃体含量高的粉煤灰，烧成温度范围窄，烧结过程很难控制，17产品强度低，脆性大。12高掺量粉煤灰烧结砖的烧成温度为1020-1180，比黏土、页岩等烧结砖的烧成温度提高150-250;莫来石的主要成分为SiO3和A12O3，它们的含量直接影响了烧结砖的性能，使掺灰量受到限制。此外，在较低的温度(900-1000 )下，黏土中含有少量的碱形成液相，促进烧结，而掺入粉煤灰降低了坯体中的含碱量，也使耐火度提高。186.3搅拌和陈化对砖坯塑性的影响搅

28、拌是粉煤灰烧结砖生产中十分重要的工序,搅拌越均匀, 质量越好。19试验采用二次搅拌。原料在一起搅拌时能使粉煤灰表面的玻璃微珠结构有一定程度的破坏, 有利于其活性的激发。如果在加入过量水搅拌的同时进行加热, 使水分蒸发, 能够使原料的活性明显增大, 使水分在混合料内的扩散速度加快, 并能提高混合料的塑性, 进而使砖坯的可塑性增大。国外粉煤灰烧结砖厂家非常重视陈, 国内近几年也取得良好的效果。20我们在制备工艺中主要是将泥料陈化13h, 通过陈化, 能使水分渗透到混合料空隙中, 使混合料水分均匀化程度提高, 也使原料颗粒表面和内部性能更趋一致, 使颗粒变得更易疏解, 从而使混合料成型性能得到大大提高。参考文献陈福广.为建设节约型社会做出新贡献 J.新型建筑材料,2015,31(3):154-136.陈恩清, 郭重华. 粉煤灰烧结砖生产工艺探讨 J . 山西建筑,2006, 32(20): 158- 159.ZHENG M L,WANG N Y, LI F, et al. Microstructure development and me