專利名稱：粉煤灰磚用散粒料激活整合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑墻體材料的散粒料處理裝置，特別是一種粉煤灰磚用散粒料激活整合裝置，也適用于粉煤灰砌塊及粉煤灰硅鈣板等用的散粒料激活整合處理。
背景技術(shù)：
目前，利用粉煤灰建筑墻體材料替代傳統(tǒng)燒結(jié)實(shí)心粘土磚，這不僅僅是因?yàn)檎惩链u多耗能源，嚴(yán)重占地毀田，已被嚴(yán)格限制生產(chǎn)和使用，而且還由于熱電廠粉煤灰等廢棄物排放量日益增多，這既污染環(huán)境，又占用大量土地，也成為一大公害。因此，為根除粉煤灰的公害，充分利用粉煤灰具有的潛在活性等性能，將其作為資源豐富而廉價(jià)的原料進(jìn)行綜合利用，生產(chǎn)粉煤灰建筑墻體材料，已被廣泛推廣。粉煤灰物質(zhì)的一個(gè)特性是粒度小、呈粉狀；另一個(gè)特性是活性高，潛在勢(shì)能大。這些潛在勢(shì)能只有經(jīng)過激發(fā)才能得以發(fā)揮，關(guān)鍵的問題是如何對(duì)粉煤灰激發(fā)使其活化。因其物理形態(tài)呈球狀玻璃質(zhì)體，十分致密而光滑，雖含有二氧化硅和三氧化二鋁，但都不易溶出水化，其他物料很難進(jìn)入玻璃質(zhì)體與其發(fā)生反應(yīng)。常用的物理活化方法是對(duì)粉煤灰散粒料進(jìn)行粉磨或碾壓攪拌，以改變其表面結(jié)構(gòu)特征。但是效率再高的磨、碾、攪拌設(shè)備在短短幾分鐘內(nèi)對(duì)其表面結(jié)構(gòu)的改變也不會(huì)有明顯的效果。現(xiàn)有粉煤灰磚或砌塊用散粒料激活方法主要有兩種，即成型前散粒料物化激活方式和成型后的整體物化激活方式。國(guó)外成型設(shè)備和國(guó)內(nèi)引進(jìn)改型的成型設(shè)備都是采用成型后整體蒸養(yǎng)的物化激活方式。蒸養(yǎng)房為磚砌結(jié)構(gòu)，蒸汽管路貫穿于若干個(gè)蒸養(yǎng)房中間，設(shè)有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，蒸養(yǎng)房?jī)?nèi)設(shè)置若干個(gè)磚或砌塊置放架，機(jī)械化程度高的生產(chǎn)線用子母車或插車將磚或砌塊運(yùn)進(jìn)蒸養(yǎng)房上架，蒸養(yǎng)完成后又用子母車或插車下架運(yùn)出蒸養(yǎng)房。來回穿梭似的往返。數(shù)個(gè)蒸養(yǎng)房輪換置放，采用高溫、高濕長(zhǎng)時(shí)間的蒸養(yǎng)激活。由于磚或砌塊體積大，密度大，熱的傳導(dǎo)系數(shù)低，磚或砌塊是熱分子的不良導(dǎo)體，粉煤灰的二氧化硅和三氧化二鋁與堿性激發(fā)劑反應(yīng)速度，因砌塊體積大、密度大、分子活動(dòng)空間受到限制，阻力增大而減慢。粉煤灰磚或砌塊在激發(fā)活化過程中的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，易造成若干個(gè)分子群聚集反應(yīng)的現(xiàn)象，易出現(xiàn)急劇膨脹使磚或砌塊斷裂或龜裂。如果溫度、濕度達(dá)到分子膨脹的極限點(diǎn)時(shí)，就會(huì)迅速引起膨脹反應(yīng)，急劇膨脹對(duì)磚或砌塊質(zhì)量造成威脅。因此，只能以循序漸進(jìn)的方式進(jìn)行，即升溫—恒溫，再升溫—再恒溫，持續(xù)高溫—持續(xù)恒溫，降溫—恒溫，再降溫—再恒溫，直至接近大氣溫度。因蒸養(yǎng)房不僅要數(shù)量多，而且要占地面積大，蒸養(yǎng)設(shè)備多，故造成一次性投資大，運(yùn)行成本高。據(jù)測(cè)算每蒸養(yǎng)一立方米的磚或砌塊，要增加10元錢的成本費(fèi)用，一套全部工藝設(shè)備要上千萬元或幾千萬元的造價(jià)，多年后才能收回成本，投資收益率低。要是溫度、濕度控制不好，還經(jīng)常出現(xiàn)缺邊、掉角、酥塊、剝層、斷裂、碳化等問題。因此，現(xiàn)有粉煤灰磚或砌塊激活蒸養(yǎng)的不合理方式有待于改進(jìn)提高。
據(jù)中國(guó)專利文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，專利號(hào)為94113103.3的“粉煤灰活化方法”即為成型前散粒體物化激活方式。它提出了粉煤灰在放入10-20％石灰，于60-80℃的熱水中煮6-8小時(shí)后，取出晾干的激發(fā)活化方法，以提高粉煤灰的活性。但該方法操作煩瑣、費(fèi)工費(fèi)時(shí)，效率低，耗能大，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
有的中國(guó)專利文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)了一些成型前散粒體物化激活和成型后的整體物化激活相結(jié)合的物化激活方法。專利號(hào)為93102594.X的“高性能、無水泥、粉煤灰雙免磚”，公開的物理活化是將粉煤灰磨細(xì)至比表面積為4000-8000cm2/g，以增加其反應(yīng)面積；化學(xué)活化是加入石膏等復(fù)合激發(fā)劑，使粉煤灰與CaO、CaSO2進(jìn)行水化反應(yīng)。但是所用粉煤灰需經(jīng)粉磨磨細(xì)后與激發(fā)劑配合激活、成型，成型后再經(jīng)十幾小時(shí)蒸汽養(yǎng)護(hù)或在溫度20℃、濕度95％下養(yǎng)護(hù)20-40天，才為成品。該方法生產(chǎn)周期長(zhǎng)、效率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。
專利號(hào)為98125918.9“一種免蒸養(yǎng)快速生產(chǎn)粉煤灰磚的工藝方法”以及與其內(nèi)容基本相同的、專利號(hào)為01102954.4的“一種免蒸、免燒、快捷生產(chǎn)粉煤灰砌塊或粉煤灰磚的工藝方法”中，所提出的工藝方法是以粉煤灰等為基本原料、以碳酸鈉等為添加劑，經(jīng)計(jì)量、第一次輪碾、消化、第二次輪碾、成型、熱空氣循環(huán)反應(yīng)等步驟，成為成品。所謂消化是第一次輪碾攪拌后各配料間發(fā)生初步化學(xué)反應(yīng)和相關(guān)的物理變化。但是由于化學(xué)反應(yīng)、物理變化的時(shí)間短，并缺乏適宜的溫度、濕度和壓力等外界條件，粉煤灰潛在活性的激發(fā)是有一定限度的，所以消化不徹底、碳化系數(shù)高、抗凍融性差、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。消化不徹底的堿性物質(zhì)在制品中存在后續(xù)的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致成型后的磚或砌塊產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以需要“熱空氣循環(huán)”蒸養(yǎng)制品。這樣一來，工藝步驟就復(fù)雜了，另外多次輪輾，仍然需要熱養(yǎng)護(hù)，不僅生產(chǎn)周期長(zhǎng)，而且產(chǎn)品質(zhì)量在短期內(nèi)也很難得到保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種粉煤灰磚用散粒料激活整合裝置，它有效解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的成型后整體蒸養(yǎng)房蒸養(yǎng)設(shè)備占地面積大，蒸養(yǎng)設(shè)備多，蒸養(yǎng)活化難度大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，與成型后的整體物化激活方式相比，具有操作容易，設(shè)備占地面積少，投資省，節(jié)能，運(yùn)行成本低，物料激發(fā)活化效果顯著，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該裝置包括帶有進(jìn)料口和卸料口的機(jī)體及其支架、控制線路，其技術(shù)要點(diǎn)是機(jī)體內(nèi)上部設(shè)置物料預(yù)熱儲(chǔ)存段、下部設(shè)置帶有螺旋攪拌卸料機(jī)的攪拌卸料段，中間部位設(shè)置上下貫通的封閉主通道，主通道內(nèi)的帶有壓力傳感器的蒸汽總管分別與左右兩側(cè)連接的各蒸汽支管端部設(shè)置蒸汽霧化噴嘴，儲(chǔ)存段與卸料段之間循環(huán)設(shè)置連通蒸汽霧化噴嘴的蒸汽擴(kuò)散分配器、角狀分流板及冷凝水溢出口的激發(fā)活化段和帶有容積式空間的均勻質(zhì)量段，溫度、濕度傳感器設(shè)置在均勻質(zhì)量段內(nèi)，在靠近攪拌卸料段的螺旋攪拌卸料機(jī)上部，分別設(shè)置動(dòng)態(tài)水分檢測(cè)儀和霧化給水調(diào)配裝置。
所述機(jī)體各段通過法蘭連接成一體，機(jī)體內(nèi)、外筒壁之間設(shè)置保溫層。
所述高、低料位器和溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、動(dòng)態(tài)水分檢測(cè)儀分別與控制線路匯總聯(lián)接。
所述螺旋攪拌卸料機(jī)采用變頻調(diào)速控制。
所述激活溫度為99-150℃，濕度為95-100％，壓力為0.1-0.5Mpa，由于本發(fā)明以蒸汽總管內(nèi)的過熱蒸汽為介質(zhì)，通過循環(huán)設(shè)置的激發(fā)活化段和均勻質(zhì)量段，利用溫度加速分子擴(kuò)散，濕度加速分子吸附，壓力加速分子滲透，動(dòng)態(tài)加速分子活化等反應(yīng)強(qiáng)烈的分子運(yùn)動(dòng)，經(jīng)多次循環(huán)往復(fù)的激活、均質(zhì)過程，粉煤灰球狀玻璃質(zhì)體在配料中的堿性激發(fā)劑的作用下，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣結(jié)晶，膠凝效果被充分的激發(fā)出來，起到和水泥相同作用的膠結(jié)材料作用，為成型機(jī)提供高溫活化混料，從而降低了水泥用量，降低了生產(chǎn)成本；有效地解決了現(xiàn)有粉煤灰磚或砌塊成型后蒸養(yǎng)設(shè)備占地面積大，蒸養(yǎng)設(shè)備多，有效空間利用率低，投入設(shè)備多，運(yùn)行車輛多，無用功消耗多，耗能高，一次性投資大，運(yùn)行成本高，碳化系數(shù)高、抗凍融性差、生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。該裝置內(nèi)的散粒料激活整合流程與現(xiàn)有技術(shù)中的成型后整體蒸養(yǎng)激活方式相比，具有操作容易，設(shè)備占地面積少，投資省，節(jié)能，運(yùn)行成本低，物料激發(fā)活化效果顯著，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)際檢測(cè)表明散粒料激活整合裝置中的粉煤灰等散粒料的激發(fā)活化首先依賴于堿性物質(zhì)激發(fā)劑，其次與“溫度、濕度、壓力”有關(guān)，只有在一定的溫度、濕度、壓力條件下才會(huì)產(chǎn)生激活和水化反應(yīng)。溫度、濕度、壓力越高，激活和水化反應(yīng)速度越快，反應(yīng)程度也越深入，反應(yīng)生成物質(zhì)也越多，膠凝效果越好。粉煤灰的激發(fā)活化與時(shí)間成反比，溫度、濕度、壓力越低，時(shí)間越長(zhǎng)，溫度、濕度、壓力越高，時(shí)間越短。在粉煤灰等散粒料的激發(fā)活化過程中，因物料的比表面積大，濕熱傳導(dǎo)速度快，故激發(fā)容易，活化效果顯著，節(jié)省能源，采用該裝置比用同等量的砌塊蒸養(yǎng)房蒸養(yǎng)可節(jié)約能源3倍，節(jié)約或減少設(shè)備投資3倍，節(jié)約蒸養(yǎng)房設(shè)施1100多平方米，節(jié)省60多萬元的投資；粉煤灰磚7天就可達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量強(qiáng)度，比蒸養(yǎng)房蒸養(yǎng)提前21天出廠。提高了廠區(qū)利用率，加快了企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。


圖1是本發(fā)明的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1沿A-A線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)圖1-2詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)和工作過程。該裝置包括帶有進(jìn)料口1和卸料口10的機(jī)體13及其支架18、控制線路。其中控制線路中的各控制元件、傳輸信號(hào)分別按常用電路和常規(guī)控制方法，與成型設(shè)備數(shù)控裝置(已同時(shí)申請(qǐng)專利)的控制線路匯總聯(lián)接。機(jī)體13由多段組成，各段通過法蘭、緊固件連接成一體。為提高其熱效率，在機(jī)體13內(nèi)、外筒壁之間設(shè)置保溫層。其規(guī)格、形狀可根據(jù)實(shí)際使用要求確定。
機(jī)體13的上部設(shè)置物料預(yù)熱儲(chǔ)存段，該段利用大型的容積式空間，用來儲(chǔ)存足夠量的物料，同時(shí)還可以防止物料在激發(fā)活化過程中蒸氣散失、“短路”和“跑空”現(xiàn)象發(fā)生。從進(jìn)料口1裝入的粉煤灰等配料在其內(nèi)得到預(yù)熱、預(yù)儲(chǔ)存。為控制配料的最佳儲(chǔ)存量，在其內(nèi)可以設(shè)置高料位器2、低料位器16。在其壁上還設(shè)置安全裝置泄爆器3和便于維護(hù)的人孔23。
機(jī)體13的下部設(shè)置帶有螺旋攪拌卸料機(jī)8的攪拌卸料段，為使配料得到勻速、動(dòng)態(tài)的流動(dòng)，進(jìn)行充分激活整合，設(shè)置的螺旋攪拌卸料機(jī)8宜與控制線路聯(lián)接，采用變頻調(diào)速控制。
機(jī)體13的中間部位設(shè)置上下貫通的封閉主通道15，主通道15內(nèi)的帶有壓力傳感器11的蒸汽總管14分別與左右兩側(cè)連接的各蒸汽支管端部設(shè)置蒸汽霧化噴嘴6。主通道15的頂部有物料分流板4，底部有霧化給水調(diào)配裝置9用的進(jìn)水管17，側(cè)部設(shè)置便于維護(hù)的人孔21。
儲(chǔ)存段與卸料段之間循環(huán)設(shè)置激發(fā)活化段和均勻質(zhì)量段，一個(gè)激發(fā)活化段和一個(gè)均勻質(zhì)量段為一循環(huán)組，儲(chǔ)存段與卸料段之間至少應(yīng)有兩循環(huán)組。
激發(fā)活化段主要由連通蒸汽霧化噴嘴6的蒸汽擴(kuò)散分配器5、角狀分流板22、冷凝水溢出口12等組成。激發(fā)活化段是物料溫度交換激發(fā)活化反應(yīng)場(chǎng)所。以過熱蒸汽為介質(zhì)與粉煤灰和堿性激發(fā)劑等配料順向流動(dòng)，帶有一定濕度、壓力的熱分子在與物料接觸過程中，粉煤灰和堿性物料的活性分子在濕熱分子的擴(kuò)散、吸附、滲透作用下，越發(fā)活躍，球狀玻璃質(zhì)體逐步被溶解，潛在的勢(shì)能逐步被激發(fā)活化。
均勻質(zhì)量段為一個(gè)大型容積式空間，不設(shè)置任何零部件，是物料存放深化反應(yīng)的場(chǎng)所。溫度傳感器20、濕度傳感器19設(shè)置在均勻質(zhì)量段內(nèi)，并在靠近攪拌卸料段的螺旋攪拌卸料機(jī)8的上部，分別設(shè)置動(dòng)態(tài)水分檢測(cè)儀7和霧化給水調(diào)配裝置9。帶有一定濕熱的物料仍然在繼續(xù)深化整合，進(jìn)行強(qiáng)烈復(fù)雜的分子運(yùn)動(dòng)。均勻質(zhì)量段是濕熱分子作用于物料活性分子潛在勢(shì)能在靜態(tài)的環(huán)境內(nèi)深化反應(yīng)的調(diào)整均衡質(zhì)量的過程。粉煤灰和爐渣球狀玻璃質(zhì)體完全被溶解水化，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣結(jié)晶，粉煤灰的膠凝作用完全被釋放出來，取代了水泥的膠結(jié)作用。
上述各段中的控制元件，如高、低料位器2、16和溫度傳感器20、濕度傳感器19、壓力傳感器11、動(dòng)態(tài)水分檢測(cè)儀7和霧化給水調(diào)配裝置9等，分別按常用電路和常規(guī)控制方法，與成型設(shè)備數(shù)控裝置的控制線路匯總聯(lián)接，應(yīng)用自適應(yīng)控制軟件，進(jìn)行常規(guī)控制，以調(diào)節(jié)物料流實(shí)現(xiàn)所需的激活整合流程。
卸料段是物料經(jīng)過激活整合后，將帶有一定熱量的高溫物料，再經(jīng)螺旋攪拌卸料機(jī)8最后一次的均衡攪拌，經(jīng)卸料口10為成型機(jī)提供高溫活化混料。
使用時(shí)，首先按使用要求設(shè)定各控制元件的動(dòng)作變化參數(shù)，使物料自上而下地在螺旋攪拌卸料機(jī)8有效控制下，勻速、動(dòng)態(tài)的流動(dòng)；以過熱蒸汽為介質(zhì)，通過蒸汽噴嘴6和蒸汽擴(kuò)散分配器5、各角狀均質(zhì)分流板，與物料進(jìn)行順向接觸傳質(zhì)傳熱，實(shí)現(xiàn)溫度加速分子擴(kuò)散，濕度加速分子吸附，壓力加速分子滲透，動(dòng)態(tài)加速分子活化的反應(yīng)強(qiáng)烈的分子運(yùn)動(dòng)。為保證活化質(zhì)量，其激活溫度為99-150℃，濕度為95-100％，壓力為0.1-0.5Mpa。經(jīng)過加溫—激活—均質(zhì)，再加溫—再激活—再均質(zhì)，多次循環(huán)往復(fù)的整合反應(yīng)過程，再經(jīng)霧化給水進(jìn)行水化反應(yīng)，趁熱通過螺旋攪拌卸料機(jī)8最后均衡攪拌，成為高溫活化混料卸出。
權(quán)利要求
1.一種粉煤灰磚用散粒料激活整合裝置，包括帶有進(jìn)料口和卸料口的機(jī)體及其支架、控制線路，其特征在于機(jī)體內(nèi)上部設(shè)置物料預(yù)熱儲(chǔ)存段、下部設(shè)置帶有螺旋攪拌卸料機(jī)的攪拌卸料段，中間部位設(shè)置上下貫通的封閉主通道，主通道內(nèi)的帶有壓力傳感器的蒸汽總管分別與左右兩側(cè)連接的各蒸汽支管端部設(shè)置蒸汽霧化噴嘴，儲(chǔ)存段與卸料段之間循環(huán)設(shè)置連通蒸汽霧化噴嘴的蒸汽擴(kuò)散分配器、角狀分流板及冷凝水溢出口的激發(fā)活化段和帶有容積式空間的均勻質(zhì)量段，溫度、濕度傳感器設(shè)置在均勻質(zhì)量段內(nèi)，在靠近攪拌卸料段的螺旋攪拌卸料機(jī)上部，分別設(shè)置動(dòng)態(tài)水分檢測(cè)儀和霧化給水調(diào)配裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤灰磚用散粒料激活整合裝置，其特征在于所述機(jī)體各段通過法蘭連接成一體，機(jī)體內(nèi)、外筒壁之間設(shè)置保溫層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤灰磚用散粒料激活整合裝置，其特征在于所述物料預(yù)熱儲(chǔ)存段設(shè)置高、低料位器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤灰磚用散粒料激活整合裝置，其特征在于所述高、低料位器和溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、動(dòng)態(tài)水分檢測(cè)儀分別與控制線路匯總聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤灰磚用散粒料激活整合裝置，其特征在于所述螺旋攪拌卸料機(jī)采用變頻調(diào)速控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤灰磚用散粒料激活整合裝置，其特征在于所述激活溫度為99-150℃，濕度為95-100％，壓力為0.1-0.5Mpa，
全文摘要
一種粉煤灰磚用散粒料激活整合裝置，包括帶有進(jìn)料口和卸料口的機(jī)體及其支架、控制線路，其技術(shù)要點(diǎn)是機(jī)體內(nèi)上部設(shè)置物料預(yù)熱儲(chǔ)存段、下部設(shè)置帶有螺旋攪拌卸料機(jī)的攪拌卸料段，中間部位設(shè)置上下貫通的封閉主通道，儲(chǔ)存段與卸料段之間循環(huán)設(shè)置激發(fā)活化段和均勻質(zhì)量段，溫度、濕度傳感器設(shè)置在均勻質(zhì)量段內(nèi)，在靠近螺旋攪拌卸料機(jī)上部，分別設(shè)置動(dòng)態(tài)水分檢測(cè)儀和霧化給水調(diào)配裝置。它有效解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的成型后整體蒸養(yǎng)設(shè)備占地面積大，蒸養(yǎng)設(shè)備多，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，與成型后的整體物化激活方式相比，具有操作容易，設(shè)備占地面積少，投資省，節(jié)能，運(yùn)行成本低，物料激發(fā)活化效果顯著，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B18/08GK1597597SQ20041002153
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者洪武貴, 苗迪, 洪巍 申請(qǐng)人:遼寧中田干燥設(shè)備制造有限公司