專利名稱：一種粉煤灰基吸聲材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源行業(yè)廢棄物處理處置，屬于環(huán)境保護與資源綜合利用領(lǐng)域的固體 廢棄物資源化利用新技術(shù)，尤其適用于高含硅和鋁固體廢棄物的環(huán)保型高附加值資源化利 用。制得的吸聲材料主要用于高速鐵路、高速公路、地鐵、建筑墻體等的吸聲隔音之用。
背景技術(shù)：
噪聲污染與水污染和空氣污染一起被稱為當代三大污染。隨著交通運輸業(yè)和建筑 業(yè)的飛速發(fā)展，噪聲污染問題越來越嚴重，它不但會影響人們的正常生活和工作，也會給社 會發(fā)展帶來極大危害。因此，噪聲污染已成為當今世界性的問題而引起各國的廣泛重視。對 于噪聲污染的控制，多孔材料具有無與倫比的效果。多孔材料是具有高孔隙率和滲透性的 材料。目前作為過濾材料，廣泛應(yīng)用于污水處理、食品及飲料加工、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護等諸 多行業(yè)；作為建筑材料，具有重量輕、保溫隔熱、隔音等優(yōu)點，運輸使用方便，并且可以取代 傳統(tǒng)的建筑材料，因此，多孔材料具有非常廣泛的應(yīng)用前景。粉煤灰是能源行業(yè)大量產(chǎn)生的工業(yè)固體廢棄物，主要產(chǎn)生于各大型火力發(fā)電廠 和化工廠，它是煤中無機礦物質(zhì)熔融后的氧化物和硅酸鹽礦物組成的混合物，物相主要是 玻璃體，主要礦物有莫來石、石英。粉煤灰的主要化學成分是SiO2和Al2O3，還含有少量的 Fe203、Ca0、Mg0和未燃盡碳等。目前，粉煤灰已被應(yīng)用于建材、筑路、回填、環(huán)保、高性能陶瓷 材料等眾多領(lǐng)域。但是，由于原煤的產(chǎn)地不同，其成分千差萬別，導(dǎo)致部同類型粉煤灰的成 分差別較大，當前眾多領(lǐng)域?qū)Ψ勖夯业睦梅绞绞且栽覟樵现苯永?，造成資源浪費。 因此，開發(fā)針對不同類型粉煤灰的利用方式具有十分重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前我國能源行業(yè)粉煤灰產(chǎn)生量大、利用方式粗放、資源浪費突出、環(huán) 境危害嚴重的現(xiàn)狀，以粉煤灰為主要原材料，配合利用廢棄物調(diào)制的造孔劑生產(chǎn)吸聲材料， 制定了配料一球磨一成形-烘干-熱處理-切割加工工藝路線，確立并優(yōu)化了影響品質(zhì)的 配料方式、成型方式、熱處理方式和后處理方式。具體工藝包括(1)將粉煤灰、石英粉、自 制特種發(fā)泡劑、激發(fā)劑兼粘接劑混合均勻后烘干，加入球磨機內(nèi)球磨200目以下，配料比例 為(按重量計)粉煤灰50 80份，石英粉5 20份，自制發(fā)泡劑(稻殼灰)10 20份， 自制激發(fā)劑兼粘結(jié)劑(水泥)5 20份。(2)將球磨好的粉料在攪拌機內(nèi)添加10 15% 的水分后攪拌均勻。⑶將攪拌均勻的粉料放入鋼制模具內(nèi)機器壓制成型，成型壓力為5 IOMPa0 (4)將成型好的生坯放入馬弗爐內(nèi)燒制，預(yù)熱階段在105°C烘干30分鐘，脫除生坯 內(nèi)的水分；升溫階段60 90分鐘升溫到1080 1100°C，并在燒成溫度下保溫10 30分 鐘；降溫階段燒成多孔材料在爐內(nèi)冷卻至500°C后從馬弗爐內(nèi)取出，自然冷卻。(5)退火后 的多孔材料根據(jù)需要切割加工成一定尺寸。制備的粉煤灰多孔材料密度為400kg/m3 600kg/m3，抗壓強度為1. 5MPa 6. OMPa，孔隙率為70% 80% ； 125Hz低頻吸聲系數(shù)大于0. 34，平均吸聲系數(shù)大于0. 5，符合《道路聲屏學設(shè)計規(guī)范》對道路聲屏障吸聲材料的要求。下面結(jié)合說明書附圖及實施方 案進一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容。


圖1是粉煤灰基吸聲材料合成的工藝流程圖。圖2是粉煤灰基吸聲材料的實物照片。
具體實施例方式下面給出的實施例擬對本發(fā)明作進一步說明，但不能理解為是對本發(fā)明保護范圍 的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào) 整，仍然屬于本發(fā)明的保護范圍。實施例1 按圖1所示，將粉煤灰、石英粉、特種發(fā)泡劑和激發(fā)劑烘干，按質(zhì)量分數(shù)將50%的 粉煤灰，20%的石英粉、20%的發(fā)泡劑，10%的激發(fā)劑加入球磨機內(nèi)，球磨至200目以下；將 球磨好的粉料在攪拌機內(nèi)添加10%的水分攪拌均勻；把攪拌均勻的粉料放入鋼制模具內(nèi) 機器壓制成型，成型壓力為IOMPa ；將成型好的生坯放入馬弗爐內(nèi)燒制。在105°C烘干30 分鐘，然后以17. 40C /分鐘的速度從105°C加熱到800°C，再以9. 5°C /分鐘的速度升溫到 1080°C保溫20分鐘，待爐溫降至500°C后從馬弗爐內(nèi)取出，自然冷卻。將冷卻后的多孔材料 根據(jù)需要切割加工成所需尺寸。制備的粉煤灰多孔吸聲材料材料的照片見圖2，吸聲材料的 密度為450kg/m3，抗壓強度為1. 5MPa，孔隙率為78%。實施例2:將粉煤灰、發(fā)泡劑和激發(fā)劑烘干，按質(zhì)量分數(shù)將70%的粉煤灰，20%的稻殼灰， 10%的水泥加入球磨機內(nèi)球磨200目以下；將球磨好的粉料在攪拌機內(nèi)添加10%的水分攪 拌均勻；把攪拌均勻的粉料放入鋼制模具內(nèi)機器壓制成型，成型壓力為IOMPa ；將成型好的 生坯放入馬弗爐內(nèi)燒制。在105°C烘干30分鐘，然后以17. 40C /分鐘的速度從105°C加熱 到800°C，再以9. 5°C /分鐘的速度升溫到1090°C保溫20分鐘，然后等爐溫降至500°C后從 馬弗爐內(nèi)取出，自然冷卻。將冷卻后的多孔材料根據(jù)需要切割加工成所需尺寸。制備的粉 煤灰多孔材料密度為400kg/m3，抗壓強度為6MPa，孔隙率為80%。實施例3:具體工藝包括(1)將粉煤灰、石英粉、自制特種發(fā)泡劑、激發(fā)劑兼粘接劑混合均 勻后烘干，加入球磨機內(nèi)球磨200目以下，配料比例為(按重量計)粉煤灰50kg，石英粉 5kg，自制發(fā)泡劑10kg，自制激發(fā)劑兼粘結(jié)劑10kg。(2)將球磨好的粉料在攪拌機內(nèi)添加 10%的水分后攪拌均勻。(3)將攪拌均勻的粉料放入鋼制模具內(nèi)機器壓制成型，成型壓力為 5MPa。(4)將成型好的生坯放入馬弗爐內(nèi)燒制，預(yù)熱階段在105°C烘干30分鐘，脫除生坯 內(nèi)的水分；升溫階段60分鐘升溫到1080°C，并在燒成溫度下保溫30分鐘；降溫階段燒成 多孔材料在爐內(nèi)冷卻至500°C后從馬弗爐內(nèi)取出，自然冷卻。(5)退火后的多孔材料根據(jù)需 要切割加工成一定尺寸。實施例4:具體工藝包括(1)將粉煤灰、石英粉、自制特種發(fā)泡劑、激發(fā)劑兼粘接劑混合均勻后烘干，加入球磨機內(nèi)球磨200目以下，配料比例為(按重量計)粉煤灰80kg，石英粉 20kg，自制發(fā)泡劑20kg，自制激發(fā)劑兼粘結(jié)劑20kg。(2)將球磨好的粉料在攪拌機內(nèi)添加 15%的水分后攪拌均勻。(3)將攪拌均勻的粉料放入鋼制模具內(nèi)機器壓制成型，成型壓力為 IOMPa0 (4)將成型好的生坯放入馬弗爐內(nèi)燒制，預(yù)熱階段在105°C烘干30分鐘，脫除生坯 內(nèi)的水分；升溫階段90分鐘升溫到1100°C，并在燒成溫度下保溫10分鐘；降溫階段燒成 多孔材料在爐內(nèi)冷卻至500°C后從馬弗爐內(nèi)取出，自然冷卻。(5)退火后的多孔材料根據(jù)需 要切割加工成一定尺寸。實施例5:具體工藝包括(1)將粉煤灰、石英粉、自制特種發(fā)泡劑、激發(fā)劑兼粘接劑混合均 勻后烘干，加入球磨機內(nèi)球磨200目以下，配料比例為(按重量計)粉煤灰70kg，石英粉 IOkg,自制發(fā)泡劑(稻殼灰)18kg，自制激發(fā)劑兼粘結(jié)劑(水泥)15kg。⑵將球磨好的粉料 在攪拌機內(nèi)添加12%的水分后攪拌均勻。(3)將攪拌均勻的粉料放入鋼制模具內(nèi)機器壓制 成型，成型壓力為8MPa。(4)將成型好的生坯放入馬弗爐內(nèi)燒制，預(yù)熱階段在105°C烘干 30分鐘，脫除生坯內(nèi)的水分；升溫階段80分鐘升溫到1085°C，并在燒成溫度下保溫20分 鐘；降溫階段燒成多孔材料在爐內(nèi)冷卻至500°C后從馬弗爐內(nèi)取出，自然冷卻。(5)退火后 的多孔材料根據(jù)需要切割加工成一定尺寸。
權(quán)利要求
一種粉煤灰基吸聲材料的制備方法，其特征是包括下列步驟(a)將粉煤灰、石英粉、自制特種發(fā)泡劑、激發(fā)劑兼粘接劑混合均勻后烘干，加入球磨機內(nèi)球磨至200目以下。(b)將球磨好的粉料在攪拌機內(nèi)添加一定量的水分后攪拌均勻，然后放入鋼制模具內(nèi)機器壓制成型。(c)將成型好的生坯放入馬弗爐內(nèi)燒制，燒制過程包括預(yù)熱階段、升溫階段、降溫階段。(d)根據(jù)需要將燒制的多孔材料切割加工成一定尺寸。
2.按照權(quán)利1所述的一種粉煤灰基吸聲材料的制備方法，其特征是，步驟(a)所述的 配料方法替換為將粉煤灰、石英粉、自制特種發(fā)泡劑、激發(fā)劑兼粘接劑混合均勻后烘干，加 入球磨機內(nèi)球磨200目以下，配料比例為(按重量計)粉煤灰50 80份，石英粉5 20 份，自制發(fā)泡劑(稻殼灰)10 20份，激發(fā)劑兼粘結(jié)劑(水泥)5 20份。
3.按照權(quán)利1或2所述的一種粉煤灰基吸聲材料的制備方法，其特征是，步驟(b)所述 的調(diào)制和成型工序替換為將球磨好的粉料在攪拌機內(nèi)添加10 15%的水分后攪拌均勻， 然后放入鋼制模具內(nèi)機器壓制成型，成型壓力為5 lOMPa。
4.按照權(quán)利1、2或3所述的一種粉煤灰基吸聲材料的制備方法，其特征是，步驟(c)所 述的熱處理工序替換為將成型好的生坯放入高溫爐內(nèi)燒制，預(yù)熱階段在105°C烘干30分 鐘，脫除生坯內(nèi)的水分；升溫階段60 90分鐘升溫到1080 1100°C，并在燒成溫度下保 溫10 30分鐘；降溫階段燒成多孔材料在爐內(nèi)冷卻至500°C后從馬弗爐內(nèi)取出，自然冷 卻。
全文摘要
針對目前我國能源行業(yè)粉煤灰產(chǎn)生量大、利用方式粗放、資源浪費突出的現(xiàn)狀，本發(fā)明開發(fā)了一種以粉煤灰為主要原材料生產(chǎn)吸聲材料的方法。具體工藝包括將粉煤灰和自制的特種復(fù)合助劑混合均勻后烘干，粉磨后成型，然后進行熱處理和后續(xù)加工處理。制備的粉煤灰多孔吸聲材料密度為400kg/m3～600kg/m3，抗壓強度為1.5MPa～6.0MPa，孔隙率為70％～80％，可以用作高速鐵路、高速公路、地鐵、建筑墻體等的吸聲隔音板材，吸聲性能滿足道路聲屏障吸聲材料的要求。
文檔編號C04B28/00GK101993252SQ20101050246
公開日2011年3月30日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者張付申, 王川, 邢明飛 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心