[发明专利]变色火山灰的制造方法和由此获得的火山灰

说明书

本发明涉及一种人工火山灰的制造方法，其最终颜色为灰色。为了以期望方式进行该方法，窑气氛应包含低氧浓度并存在还原剂。然而，由于环境影响和窑单位耗热量的增加，在窑出口处存在一氧化碳是不可取的。因此，本发明所述的方法包括以下步骤：加热(1)，其由以下构成：将原料加热至100‑350℃的温度直至将材料干燥至0‑5％(湿基)的水分质量分数；混合(2)，其由以下构成：将来自加热过程的干燥原料与根据原料中存在的赤铁矿浓度的质量分数为1％‑5％的适当比例的燃料混合；煅烧(3)，其由以下构成：将燃料和原料共混物加热至700‑900℃的温度，氧浓度在1‑5％之间，最后冷却(4)，其由以下构成：快速降低火山灰温度直至600℃的初始步骤，和将火山灰温度缓慢降低直至120℃的最终步骤。

技术领域

本发明涉及人工火山灰的制造方法，其最终颜色为灰色，特征为火山灰活化过程中的受控气氛。

背景技术

由于以下原因，在水泥、混凝土和水泥浆(灌浆、灰浆，grout)的工业中使用火山灰材料作为水泥制造中熟料的替代物是非常令人感兴趣的：

-火山灰的生产成本低于熟料；

-火山灰生产的CO₂排放率低于熟料生产；

-有大量可用的用于火山灰生产的粘土材料；

-在水泥中加入火山灰降低了混合物的水化热，从而减少了大型混凝土砌块的膨胀，避免了裂缝。

目前，有许多方法是通过窑中粘土的热活化来生产人工火山灰。已知的粘土活化技术总结如下。

文献BRPI 1002450-6涉及人工火山灰的制造方法，其通过在水平窑(卧式窑)中煅烧粘土而活化，并在300-900℃的温度下添加固体燃料。在窑内应有还原气氛，一氧化碳(CO)水平在0.5-3％之间变化，且材料的停留时间在40-70分钟之间变化。冷却过程应使用逆流空气或在室温下进行。所描述的方法倾向于减少或消除棕色或灰色火山灰的微红色(浅红色)。所述方法在还原气氛中发生，具有0.5-3％的一氧化碳，这表明在窑废气组合物中将存在CO。没有对冷却过程以及其对材料最终颜色影响的详细说明。该描述未提及对产品的准确的最终颜色的任何控制。

文献BRPI 020453-9涉及人工火山灰的制造方法，其通过在600-1000℃的温度下煅烧高岭石粘土和石灰石的混合物而活化。所描述的方法没有提供关于何种类型的窑或炉用于粘土煅烧的信息，也没有提供关于材料的冷却过程的信息。没有说明使用何种类型的冷却器，也没有说明冷却器内部所需的气氛组成，也没有说明任何额外冷却剂的必要性。所描述的方法未指明是否对材料的最终颜色进行任何控制。

文献BRPI 1004045-5涉及在还原气氛下，在添加或不添加固体燃料的情况下，控制回转水平窑内的粘土煅烧的方法。冷却过程可以在有或没有直接施加水的情况下进行。根据所选择的工艺，最终产品可以有三种不同的颜色：(1)玫瑰色，如果在粘土煅烧过程中没有添加固体燃料，并且在制冷过程中不注入水；(2)浅灰色，如果在粘土煅烧过程中加入少量的固体燃料，并且在制冷过程中不使用水；(3)深灰色，如果在粘土煅烧过程中加入大量的固体燃料，并且在制冷过程中注入水。所描述的方法仅在向煅烧阶段添加固体燃料时才能产生浅灰色的火山灰，这意味着一氧化碳将在窑废气组合物中。此外，制冷阶段在材料上直接使用水。