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利用粉煤灰生产建筑制品项目的调研报告
发布时间:2005-12-30      作者:      来源:本网
 

利用粉煤灰生产建筑制品项目的调研报告
 
  按照粉煤灰生产建筑制品项目委托方的要求,剖析国内外关于粉煤灰制砖生产现状,并根据我们的实践经验,特编制“粉煤灰生产建筑制品项目的可行性调研报告(大纲) ”如下。有关该项目可行性分析报告的详情,有待委托方来上海面谈后,由我公司正式交委托方,并共同至生产现场考察。
  一、概述
  我国是世界燃煤发电第一大国,排出的粉煤灰是世界之冠。1997年粉煤灰的总排放量已达1.6亿吨,目前利用率约在30%,主要用於筑路基和回填,建材业所用不多,每年有一亿多吨未能利用的粉煤灰,储存于灰库中。如今,贮存一吨粉煤灰的建库费和运行费约需10~100元,粉煤灰用于筑路,又受地区、时间的限制,使用不均衡。因此必须利用粉煤灰生产适合建筑业需要的墙体及砖体材料。
  利用粉煤灰制作建筑用砖的种类很多,包括:粉煤灰混凝土空心砌块、粉煤灰粘土烧结砖、粉煤灰蒸养蒸压砖和粉煤灰双免砖等几类。
  1、粉煤灰(渣)混凝土空心砌块:该工艺采用粉煤灰(渣)加一定量的水泥和骨料(河沙、矿渣或碎石)在常温下脱模成型,自然养护达到预期标号。其优点是设备投资少,已完全不需粘土和烧结。但其缺点也较突出:生产成本太高(因水泥造价较贵);养护时间太长(最低凝固期21天);生产效率太低(手工模具成型)。
  2、粉煤灰(渣)烧结砖:将一定量粉煤灰(渣)掺入粘土中制成砖坯,然后烧结成型。其优点是利用一定量的粉煤灰(渣)和粉煤灰(渣)中的剩余可燃物;其缺点是砖的主要成份还需大量粘土,同时仍要用煤炭进行烧结。
  3、粉煤灰(渣)高压蒸养砖:该种工艺较前两种有根本性的突破。其原理为:对粉煤灰(渣)加粘合剂,压制成型后在高温高压下进行蒸养,使之发生理化反应,从而形成建筑用砖。本工艺机械化程度高,生产速度快,养护周其短;但设备投资过大,产品成本较高,生产工艺较为复杂,能源消耗也较为严重,同时安全性较差。
  4、粉煤灰(渣)双免(即免烧免蒸)砖:这是近几年出现的一种新的粉煤灰(渣)砖的制造方法。一般是由粉煤灰激发剂、外加剂、骨料等原材料经过高压(大于60T的成型压力)在半干(适当控制水分)情况下生产成的,其粉煤灰掺量可达65%以上,节能用废技术较简单,投资也不大。但它与高温高压蒸养、烧结法相比,由于其工艺和配方的缺陷,建筑承重性能与耐久性还不能与上述粉煤灰混凝土空心砌块、烧结砖及蒸养蒸压砖相匹敌,经常出现产品质量不稳的现象。
  按照委托方所提供的现状简介,委托方现有足够充分的电厂工业废渣原料、及厂房等基础设施,并自建储灰厂一座;要求建厂规模为标准砖每年6000万块,项目投入资金为500~1000万元。产品主要用于六层以下普通楼房承重墙,并要求我们对粉煤灰混凝土小型空心砌块、蒸养粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰粘土烧结砖三个项目给予对比,我们将根据所掌握的先进生产技术,确立最佳方案,供委托方选纳并采用。

  二、技术与生产可行性分析比较
  下面,我们就委托方提出的要求,从国内外的现状、水平和技术、生产特点等方面,分析对比粉煤灰混凝土小型空心砌块、蒸养粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰粘土烧结砖的制作工艺、产品指标、经济效益等特点。
  目前的粉煤灰生产建筑材料的现状:在我国墙体材料改革和工业废渣综合利用的政策推动下,用粉煤灰生产建筑墙体材料是近几年兴起的,现有粉煤灰“空心砖”、“盲孔砖”因混合料塑性指数低和加工设备陈旧使砖坯成品率降低。 “实心砖”虽然较好地解决了这个问题,但未能使建筑工程达到节能降耗的目的。粉煤灰制的“墙板”拼装工程因受温度的影响使墙板产生徐变收缩,墙板的嵌缝质量难以保证永久不开裂。粉煤灰生产的“陶粒”是建材制品中的一种原料,再加工成制品需要两次投入资金,从而又提高了制品成本。上述产品均属“高压、常压蒸气养护或自然保护”而成,在使用上应考虑到“寒冷”地区的限制;应用于工程中还存在着外墙装饰面层与墙体结不牢,严重者面层脱落。另有混凝土承重砌块和非承重空心砌块,承重空心砌块应用到工程中,部分工程墙体不同程度的出现裂缝,严重者裂缝贯通墙体承重砌块出现窑销。因此,建厂投资者务必慎识产品质量和工程质量的优劣及投资成本大小。而高掺量粉煤灰烧结砖有较高的抗冻融性能,砖的质量可靠,用于建筑工程中,质量无后顾之忧。粉煤灰烧结制砖技术是采用空气保温层,与复合材料相比具有同效的保温性能和优质的墙体。该砖一次投料13T加工成品砖3813块,它是在技术含量高的制砖厂生产线上制坯、焙烧的成品砖,因此技术较可靠,足以具备可生产的技术条件,产品风险性小。按实心砖墙同等的墙壁体厚度可节省采暖、制冷能耗30-40%。砖的焙烧为内燃法,计算机控制焙烧温度,生产线自动化程度较高,三班作业全员85人,另外余热可回收利用,烟气经滤清后无浓烟排放。
  1、 粉煤灰小型空心砌块生产技术
  利用粉煤灰为主要原料生产混凝土小型空心砌块,粉煤灰的利用量为固体原料组分的50%左右,是一种新型的承重墙体材料,具有轻质、保温、隔热、利用粉煤灰、高强等性能,可用作建筑物的承重墙体。
  (1)粉煤灰砌块生产工艺、成材机理和成型机的选用
  以一定级配的粉煤灰为集料,加一定比例的水泥、粘结剂、激发剂和适量的水,经强制式搅拌机拌和成干硬熟料,由皮带机送至小型空心砌块成型机振压成型,送养护场静养后脱板,堆垛於养护场养护,可以自然养护,也可以低热养护,28天后出厂。
  水泥在水化过程中析出的Ca(OH)2及粘结剂与粉煤灰中活性SiO2和Al2O3玻璃体在激发剂的促进下发生二次反应,生成水化硅酸钙和铝酸钙凝胶填充孔隙,增强粘结力,促进强度的长期增长和固化物具有较好的耐久性、稳定性。水泥水化反应产生砌块的初期强度,而上述二次反应产生后期强度,理论和实践均证明后期强度增长可达一年以上,增长幅度可达100%。
  粉煤灰砌块生产工艺采用半干法振压成型,使砌块达到相当的密实度,对初期保持砌块外形的稳定,后期对砌块的强度、抗冻性、干缩性、碳化、软化等性能有直接的影响。加之粉煤灰较轻,熟料较粘,所以对砌块成型机有较高要求。
  (2)粉煤灰砌块的规格与空心率
  粉煤灰小型空心砌块的规格尺寸与普通混凝土小型空心砌块相同。按墙厚分为290、240、190、120、90五个系列,根据保温隔热的要求和建筑承重功能的要求选择不同的系列,各系列中都有各种配套块。一般采用单排孔,外墙根据节能要求有双排孔、三排孔。借助於粉煤灰材料密度低的优点,有条件可以将壁厚适当增加些,通常为35、40、45mm厚,因此空心率一般为25-38%。
  (3)粉煤灰小型空心砌块的主要技术指标
  经中国建科院和上海建科院等科研机构和建材质量监测部门的多次测试,以及建筑质量监督部门的抽检,其项目和指标基本与GB15229-94《轻集料混凝土小型空心砌块》国标一致。粉煤灰小型空心砌块的其他特点有:
  a).后期强度有大幅度的提高:由于火山灰效应(二次反应),后期强度不断增长,在一年内约提高80-100%,因此对砌体的长期效应非常有利。
  b).有较好的韧性:粉煤灰混凝土小型空心砌块的材料弹性模量约为混凝土的1/10,泊桑比较混凝土大50%,因此有较好的韧性,不易脆裂。这不仅有利于建筑物抗震时不易发生砌体脆裂破坏,而且有利于装修时冲击钻钻孔,电锯开槽,人工凿洞而不会引起砌体破坏,运输装卸中损坏率也极低。
  c).具有良好的经济性:粉煤灰小型空心砌块建厂投资少,原材料成本较低,因是环保利废项目,有免增值税和所得税的优惠政策,有些地方霜市场售价比粘土砖便宜10-20%,因此有很强的市场竞争力。

  2、粉煤灰烧结多孔承重砖和非承重空心砖
  (1)性能及标准
  粉煤灰烧结多孔承重砖和非承重空心砖,具有保温、隔热、隔音性能,其多孔砖规格为240*115*90mm,孔洞率30%,抗压强度10.0~30.0Mpa,各项指标均符合国标GB13544—92要求。空心砖规格240*115*(175~240)mm,孔洞率45~50%,质量标准符合国标GB13545—92要求。
  (2)生产工艺
  该生产线为机械化、自动化生产,三班制作业,常年生产,全员85人。采用一次码烧工艺。多孔砖与空心砖加工工艺完全相同,只是在主机龙口内更换机芯即可生产出不同的砖。原料加工经过轮辗碎细、搅拌、陈化。混合料加工,经轮辗、搅拌、用真空制砖机使混合料产生负压、再经高压挤出泥条,切割成高密度砖呸。砖呸经自动砖呸机组将砖呸码装到窑车上,进隧道窑烘干,再进焙烧隧道窑焙烧成砖。粉煤灰掺量可达到75%。常规掺量为60%。粘土掺量为40%。

  3、蒸养粉煤灰硅酸盐砌块
  蒸压粉煤灰加气混凝土砌块是以粉煤灰、水泥、石灰为主要原材料,用铝粉作发气剂,经配料、搅拌、浇注、发气、切割、高压蒸汽养护而制成的多孔、轻质建筑材料。该材料具有防火性能好、容易加工的特点。其表观密度可随发气剂加入量的多少而改变,而强度、热导率又随表观密度的不同而不同。作为建筑工程材料,粉煤灰加气混凝土砌块可作框架结构建筑的内外墙,工业厂房的维护墙,各种结构形式建筑的填充墙及五层以下民用建筑的承重墙体材料。粉煤灰加气混凝土砌块的规格为:长×宽×高=600毫米×(200-300)毫米×(60-250)毫米。
  蒸养粉煤灰硅酸盐砌块粉煤灰硅酸盐砌块是以粉煤灰、石灰、石膏作胶结料,与集料(可用煤渣、硬矿渣等工业废渣或其他集料)按比例配合,加水搅拌,振动成型,常压蒸汽养护制成的一种墙体材料。它的主要规格是:长度880mm-1180mm、高度380mm、厚度180mm-240mm,不带孔洞,属于中型密实砌块。 高强、生态、多功能粉煤灰建筑制品是利用火电厂的废弃物-粉煤灰为主要原料,通过高强蒸压工艺制成的新型建筑材料。公司在总结国内外40多年蒸压蒸养制品生产技术的基础上,在粉煤灰成型机理、配比配方、蒸压制度等方面取得重大突破。该制品具有粉煤灰掺量大,强度高、容重轻、导热系数小、节能效果显著、抗老化性能好等特点。该新型墙材在粉煤灰掺加量达65%的情况下,蒸压粉煤灰标准砖抗压强度仍高达31.6MPa,其他性能也远优于黏土制品和国内目前现有的其他类型新型墙材。

  三、生产工艺技术与设备分析
  1、承重粉煤灰混凝土小型空心砌块的生产技术与设备
  粉煤灰混凝土小型空心砌块(简称承重粉煤灰砌块)是利用国家的优惠政策,降低生产成本,提高产品竞争力和经济效益的有效途径之一。由于粉煤灰的掺入,提高了砌块的密实性、减少吸水率、降低砌块的收缩率及提高砌块后期强度等十分有利。建设一条具有一定生产规模的粉煤灰砌块生产线,必须采用先进的技术与设备,并通过搅拌机类型的选择,改变振动参数和模具的改动等就可以生产出高质量达到标准的粉煤灰砌块。
  承重粉煤灰砌块的生产工艺流程如下图所示:
  粉煤灰小型空心砌块生产工艺流程图
  对原材料的要求
  1、 水泥:425号以上普通硅酸盐水泥(最好是转窑生产)。
  2、 碎石:粒度3-8mm,针片石含量符合要求,含泥量<2%。
  3、 砂子:粒度1-4mm,含泥量<2%。
  4、 粉煤灰:干湿排灰渣均可,要求烧失量小于10%,所含放射性物质必须符合GB6763的规定标准。SiO2,35~40%,Al2O3,25~30%,SO3<3%,粒度0.03~5.0mm,约有50%小于2mm,低钙、低镁。
  5、 塑化剂

  生产技术与设备

  1、计量配料

  所有集料、粉煤灰均采用体积计量,不受含水量的限制。但要精确测出堆积密度。

  2、当搅拌大掺量粉煤灰时,为了取得匀质性高的混合物而使用强制式行星齿轮搅拌机,只有提高  叶片10%的旋转速度和14%的行星齿轮的旋转速度,就可将匀质度增加到99.6%,配有精确的混凝土湿度控制和加水系统,保证了拌和物的混合高度均匀。
  3、成型设备

  采用新一代砌块成型机,包括最先进的微电子控制系统,能自动地改变振幅,频率和振动加速度等参数。这对生产粉煤灰砌块的质量、密实度、强度及其他物理力学性能的提高是非常重要的。成型机的技术参数与生产粉煤灰砌块的技术参数如下:
  成型机主要技术参数:
  成型周期 17~20s;成型标快 9块/次;机重 15t;振动力 12t
  振动加速度 10G;振动频率 50~70Hz(可调);振幅 0.2~1.0mm
  生产粉煤灰砌块参数:
  振动加速度 10G;频率 55~58Hz;振幅 0.9mm
  4、养护:砌块脱模后,连同托板一起由程控子母车送入具有一定温度和湿度的养护窑进行自然养护(蒸汽养护更好),24h后砌块达到了码垛强度,再由程控子母车连同托板取出,由码垛机码垛,最后送到堆场继续养护,28d后的强度为11~12Mpa。砌块出厂时相对含水率小于40%。
  2、粉煤灰烧结砖的生产技术与设备
  
 

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