[发明专利]使用煤燃烧废料制造瓷砖的方法

说明书

发明领域

本发明涉及使用工业废料，特别是煤燃烧废料，制造瓷砖的改良方法。

发明背景

对于煤燃烧产物的处理是与在发电站中燃烧煤产生的蒸汽相关的长期问题。世界各地的发电站内，每年产生超过十亿吨的煤灰。迫切需要为这些废料提供有用的、高价值的出路。低价值的用途包括道路填充物、沥青补充剂以及可流动的矿井填充物。这些出路不足以吸收每年产生的所有煤燃烧废料并且它们的经济价值低。此外，这些应用仅用于正在进行基础设施发展的地区。这种废料的一小部分适于中等价值的应用例如水泥补充剂，但是其仅使用最精细的材料并且不可应用于所有煤灰类型。

本发明涉及利用煤燃烧产物例如粉煤灰制造瓷砖的方法。粉煤灰尘是在燃烧煤以发电过程中产生的细灰，其在排气竖道中升起并被电沉淀器捕获。最精细的粉煤灰被水泥公司使用，但是较粗的材料被简单地掩埋。煤燃烧时产生的其它灰为底灰和炉渣。

一些瓷砖包含在瓷砖本身的制造中生成的废材料，例如研磨粉尘以及破损或未焙烧的砖。这种材料被放回初始的原料中并被用于扩展主体组成原料。然而，还没有这样的砖，其在商业上由与瓷砖生产无关的废料制造。用于内部和外部地板和墙面的瓷砖具有巨大市场，且没有商业可行且环境友好的产品。使用这种创造性方法，由废料(尤其是与砖工业本身无关的废料)制造的砖将会受欢迎，因为其会被认为是首个能够被生产并具有商业可行利润率的且环境可持续的瓷砖方案。

由本发明的方法生产的产品是根据需求具有不同尺寸和形状、上过釉或未上釉的、平面或弯曲的瓷材料。这种方法的产品的主要应用是地板和墙面砖、建筑覆层、屋顶瓦或者压制砖和道路铺设材料。这些产品可以用于作工业用途而未被上釉或是为了美观而用釉装饰。该产品由于其环境有益的主体组成而区别于其它产品，因为它们从除瓷工业之外的工业回收原料制成。

发明内容

本发明的主要目标是提供使用工业废料例如煤燃烧产物生产瓷砖的改良方法，由此降低生产中的原材料成本。

本发明方法的另一个目标是在能够生产瓷砖的同时减少黄铁矿薄片瓷原材料资源的消耗。

本发明的另一个目标是使得能够从与瓷工业无关的废物流生产瓷砖，由此减少环境中的总体污染。

所公开的方法包括以下列方法处理煤灰的步骤：颗粒尺寸分级、使颗粒不成团、磁分离、混入组分、喷涂干燥、水力压挤以形成砖胚、侵略性干燥以形成蒸汽通道、加热至中间温度以通过所形成的蒸汽通道烧尽有机杂质，和随后最终焙烧砖。

具体而言，本发明的方法使用这样的一组工艺步骤：其允许在体材料内使用中等百分比(按重量计大约30％-50％)的煤灰以利用标准生产设备生产瓷砖。

附图说明

图1.利用煤灰生产瓷砖的工艺的一般流程图。

图2.现有技术中的标准焙烧曲线。

图3.本发明方法中的示例焙烧曲线。

现有技术

已公开的专利申请US 2003/0183988 A1描述了使用铁矿石黏土、粉煤灰、高炉渣、另外的铝硅酸盐类以及选择组的矿物质添加剂的混合物生产瓷砖的方法。除了需要可能不易可得的材料的混合物之外，该申请还教导了10-15小时的干燥步骤，这可能造成该方法不经济。

US 2576565教导了利用粉煤灰和炉渣制作瓷砖。该发明应用烧尽混合物中的过量碳；然而，该发明要求能够在材料上和助熔剂一样起作用的炉渣。此外，该发明教导了使用具有高碳含量的粗灰，因此只有控制比例的粉尘与炉渣可以被用于砖体材料。具有高碳量的粉煤灰必须以相对于炉渣较低的比例被使用。根据该发明，高碳量导致不期望的多孔并脆弱的砖。为了实现有机杂质的适当氧化，其教导了在玻璃化之前需要在大约1000℃下焙烧24-36小时的长时间(并且在一个实例中长达4周)以充分地烧尽碳。这种长的焙烧时间是昂贵且低效的。

US 5175134公开了使用淤泥炉渣的瓷砖，其是来自于燃烧掉的有机淤泥的灰残渣，被熔融、碾碎并随后被通过掺合碱金属氧化物添加剂形成为粘土样材料以帮助降低焙烧温度。该方法是低效且昂贵的，因为炉渣灰先被熔化、然后粉碎，再然后在焙烧窑炉内再次加热。此外，添加的组分(例如硼砂)需要被混合，熔化并且随后被粉粹以产生化学上一致的玻璃料(釉料，frit)。

US 5521132教导了由废煤和市政废品焚烧灰制造的瓷材料。该发明要求特别且昂贵的混合物被混和以灰，例如四硼酸钠，含有钙的三元过磷酸钙以及高镁石灰。这些添加剂在材料来源和经济性方面都限制了该发明的实用性。