[发明专利]一种建筑材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域。具体地，本发明涉及一种利用液态炉渣直接生产节能型建筑材料的方法以及由该方法得到的节能型建筑材料。

背景技术

改革开放以来，我国对于工业废料的利用比较重视，特别在近十几年对于工业废渣的利用取得了可喜的成绩，工业废渣利用率不断上升。按照常规，工业炉废渣大致有下列用途：固态干(块)渣主要用于修筑公路、铁路、地基工程、熔炼矿棉的原料或作混凝土骨料，水淬渣大量用作水泥混合材(填料)，还有少量炉渣转化成膨珠用作建筑材料轻骨料。无论上述那种利用方式，他们的共同特点是：只是利用了经过冷却、呈常温冷凝状态的工业炉渣，而这些炉渣从原本高温熔融状态下冷却过程所释放出来的热能(也就是它们的熔融显热)却没有得到丝毫的利用，全部被白白浪费了。与此同时，在熔渣冲成水淬渣的过程中还耗费了大量的水资源，并形成不同程度的环境污染。如果对于工业炉渣的利用不仅仅停留在冷态废渣的利用上，将炉渣从高温状态冷却至常温状态时所释放出来的热量(即显热)同时利用起来生产相应的产品，将大幅度降低该产品的生产能耗。也就是不仅利用冷态废渣，同时也利用了工业熔渣的显热。

随着我国国民经济的飞速发展，近几年冶金、电力等工业有了突飞猛进的增长，随之而来的是各种工业熔渣的产生量也将达到了空前的数量，再加上其它熔渣，据统计2005年全国工业熔渣的产生总量达到3亿～3.5亿吨。其中包括炼铁高炉熔渣、炼钢熔渣、铁合金熔渣、有色冶炼熔渣、电厂旋风燃烧室液态排渣等，这些熔渣的出炉温度均在1300～1400℃左右，最高可达1500～1600℃。一般而言，1吨熔渣带有1600～1800MJ热量，大约相当于55～61kg标准煤完全燃烧后所产生的热量。如果以2005年全国工业熔渣产生量3.5亿为计算基础，这部分熔渣因完 全没有利用其显热，所浪费的热能大致相当于2800万吨原煤。如果再加上固体炉渣转化为水泥、矿渣棉等二级制品所消耗的能源，其数量就更多了。假设这一部分熔渣显热全部被利用起来，虽然从节能的绝对量来看并不是很多，大约占全国年总能源消耗量的1～2％，由于是显热利用，就有可能取得举一反三的效果。由于处理高温熔融物有一定难度，因此在过去生产上采取的各种处理工艺都无法回收熔渣的显热。但是从节能的观点出发，回收这一部分显热并有效地加以利用是十分必要的，即便只能够回收一部分，也将能够得到可观的回报。到目前为止，以高炉熔渣显热回收工艺为代表的熔渣显热回收工艺有以下两种：

(1)喷吹法高炉矿渣棉生产工艺

我国在上世纪50年代之前，就在高炉渣沟末端，在喷嘴中通以压缩空气或高压蒸汽作为喷吹介质，将未经任何调质、调温处理的熔融高炉渣直接喷吹成矿渣棉纤维。虽然此方法充分利用了熔渣的显热，生产成本很低，价格也便宜，但因我国的高炉渣均为碱性渣，料性短，并不适合直接成纤，所以这种矿渣棉纤维直径短且粗，加之生产和施工过程对环境污染严重，不为用户欢迎，早已经被淘汰。

(2)风淬造粒显热回收工艺

20多年前，日、德、英等国开始进行高炉熔渣显热回收技术的开发研究工作，其主要内容为熔渣的干式造粒和流动床热交换技术，回收的热量可转换成蒸汽或高温热风。见文献：胡峻鸽，国内外高炉渣综合利用技术的发展及对鞍钢的建议[J]，鞍钢技术，2003(3)，8～11。据介绍可回收熔渣显热的70％左右，同时产生的粒状渣球也可作为水泥填料或轻骨料使用，但是这些产品仅属于半成品，经济价值仍然不是很高，在国内也未见有类似使用的报道。

对于如何有效的利用这些大量的、有待于开发利用的工业熔渣显热，是一个全新的课题。建筑行业是我国最大的耗能大户，建筑业在建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总能耗的30％左右，使用钢材、水泥等建筑材料的生产能耗占16.7％，这两者相加为46.7％，单位建筑面积能耗是发达国家的2～3倍。所以建筑材料行业的节能已经刻不 容缓。本发明人认为应将这工业熔渣显热用于使用最广泛、产品产量最大和耗能较多的生产项目上，也即应用于建筑材料业的节能上。

各种冶炼高炉每天都要排放大量的高温液态渣，如炼钢水淬渣、炼铁水淬渣等都是冶炼高炉高温液态渣排入水中的产物。在冶炼厂这些水淬渣堆积如山，不仅侵占场地，而且污染环境。利用高炉水淬渣开发饰面材料是水淬渣综合利用的一个途径，国内外已有这方面的报道。如见以下文献：