一种燃煤渣基高孔隙吸声板材的制备方法及系统与流程

本技术属于噪声控制材料领域，具体涉及一种燃煤渣基高孔隙吸声板材的制备方法及系统。

背景技术：

1、随着工业化进程的加快，燃煤电厂产生了大量的燃煤锅炉底渣，如何实现这类工业固废的资源化利用成为环保领域的重要课题。多孔吸声材料是噪声控制工程中的核心功能材料，利用燃煤锅炉底渣制备吸声板材不仅能够消耗大量工业固废，还能满足建筑与交通领域的降噪需求。为了实现从废渣到吸声板材的转化，通常需要借助一系列粉碎、混合、成型及养护设备来构建完整的制备系统，将散乱的固废转化为具有规则多孔结构的建筑材料。

2、现有的燃煤渣基吸声板材制备系统一般包含基础的原料处理单元、配料单元和成型固化单元。在常规的生产流程中，原始的锅炉底渣经过破碎机和球磨机等研磨设备进行细磨处理，得到具备一定细度的渣粉并储存于配料仓中。随后的工序将渣粉与胶凝材料、发泡剂及各类添加剂按配比送入混合搅拌机中进行混合。混合完成的浆料被注入模具中进行发泡或通过压制设备成型，经过常规的养护室或高温窑炉进行固化处理，最终成型为吸声板材。

3、燃煤锅炉底渣的化学组成和杂质含量受煤种及燃烧工况影响较大，渣料中普遍含有一定量的铁磁性物质以及未完全燃烧的残余碳。在现有的常规处理流程中，含有铁磁性杂质的渣粉直接进入混合发泡环节，容易对发泡剂的化学分解过程造成干扰，影响内部气泡的均匀生成。混合料中随机分布的残余碳也会导致局部发泡反应剧烈程度不一，容易引发局部反应失控现象。常规装置中缺乏针对性的除杂预处理环节，造成后续发泡造孔过程难以精准控制，导致制备出的吸声板材孔隙结构不均，最终产品的物理性能缺乏稳定性。 技术实现要素：

4、本技术的目的在于提供一种燃煤渣基高孔隙吸声板材的制备方法及系统，可以有效解决现有技术中燃煤锅炉渣难以高效高值利用、吸声板材孔隙结构不可控、产品性能不稳定、生产成本较高且难以同时满足吸声功能与固废资源化需求的技术问题。

5、为实现上述目的，本技术采取的技术方案为：一种燃煤渣基高孔隙吸声板材的制备方法，包括以下步骤：

6、步骤一：将燃煤锅炉底渣进行细磨处理获得渣粉，随后将所述渣粉依次进行除铁处理以除去铁磁性物质和除碳处理以降低碳含量，将经过所述除碳处理后的所述渣粉进行干燥，随后经过筛分处理获得锅炉底渣粉料；

7、步骤二：将所述锅炉底渣粉料与功能添加剂混合，获得混合料；所述功能添加剂至少包含发泡剂；

8、步骤三：将所述混合料进行成型处理，获得板材坯体；

9、步骤四：对所述板材坯体进行固化处理，最终获得所述燃煤渣基高孔隙吸声板材；其中，在所述成型处理或所述固化处理的过程中，所述发泡剂释放气体在所述混合料内部形成多孔结构。

10、优选的，在步骤一中：所述除铁处理采用除铁装置进行，所述除铁装置的磁场强度控制在0.3-0.5t；所述除碳处理采用除碳装置进行，所述除碳装置的热处理温度控制在300-500℃。

11、优选的，在步骤二中：所述功能添加剂还包括胶凝材料和稳泡剂；所述功能添加剂与所述锅炉底渣粉料混合后，各组分的质量配比为：所述锅炉底渣粉料60%-80%、所述胶凝材料15%-25%、所述发泡剂0.1%-1.0%、所述稳泡剂0.05%-0.2%；将所述锅炉底渣粉料与所述功能添加剂混合的操作顺序为：先加入所述锅炉底渣粉料和所述胶凝材料进行预混，再加入所述发泡剂和所述稳泡剂进行混合。

12、优选的，在步骤一中：将所述燃煤锅炉底渣送入破碎机进行粗碎处理，再送入球磨机进行所述细磨处理，所述球磨机中球磨介质的填充率为30%-40%，所述细磨处理后所得所述渣粉的比表面积为3000-5000cm²/g；所述筛分处理采用多层振动筛进行，所述多层振动筛的筛网孔径依次为1mm、0.5mm、0.15mm，获得的所述锅炉底渣粉料的粒径为0.15-1mm且含水率小于3%。

13、优选的，在步骤三中：向所述混合料中加入水，启动高速搅拌机进行高速搅拌，所述高速搅拌机的搅拌转速为1000-1500r/min，搅拌时间为3-5min，使所述混合料形成泡沫浆料；将所述泡沫浆料注入浇注模具中进行所述成型处理，浇注完成后在所述浇注模具中静置发泡，获得所述板材坯体；在步骤四中：所述固化处理为将所述板材坯体连同所述浇注模具一起送入预养室进行预养，预养结束后脱模并将所述板材坯体转入养护窑进行养护，所述养护完成后自然冷却。

14、优选的，在步骤三中：加入的水的温度控制在15-25℃，加入的水的ph值控制在7-9，进行所述高速搅拌的过程中所述泡沫浆料的温度控制在20-35℃，所述加入的水与所述混合料的水固比控制在0.35-0.5；在步骤四中：进行所述预养的条件为温度25℃且湿度大于90%，预养时长为24h；在所述养护窑中进行蒸汽养护时蒸汽压力控制在0.1-0.3mpa，蒸汽湿度控制在95%-100%，升温速率控制在2-5℃/min。

15、优选的，在步骤一中：将所述燃煤锅炉底渣送入细磨机进行所述细磨处理至所述渣粉的粒径小于0.075mm，所述细磨处理后所得所述渣粉的比表面积为4000-6000cm²/g；所述渣粉进行所述干燥后的含水率小于2%；在步骤二中：所述功能添加剂还包括助熔剂和粘结剂；所述功能添加剂与所述锅炉底渣粉料混合后，各组分的质量配比为：所述锅炉底渣粉料70%-80%、所述助熔剂5%-10%、所述粘结剂3%-5%、所述发泡剂2%-5%。

16、优选的，在步骤三中：向所述混合料中加入水，将加入水后的所述混合料通过给料装置送入压制成型机中压制成型，压制压力为15-25mpa，压制次数为1-3次，保压时间为30-60s，获得所述板材坯体；在步骤四中：所述固化处理包括将所述板材坯体送入干燥室进行干燥，随后将干燥后的所述板材坯体送入高温烧结炉进行烧结，所述烧结的过程采用阶梯升温制度：室温至250℃升温速率为3℃/min并保温1小时，250℃至800℃升温速率为2℃/min并保温1小时，800℃至1100-1150℃升温速率为2℃/min并保温1-2小时，最后自然冷却至室温，冷却速率为2-5℃/min。

17、一种燃煤渣基高孔隙吸声板材的系统，包括依次连接的原料预处理单元、配料混合单元、发泡成型单元和养护固化单元；所述原料预处理单元接收所述燃煤锅炉底渣，并输出处理后的所述锅炉底渣粉料；所述配料混合单元接收所述锅炉底渣粉料，并将所述锅炉底渣粉料与所述功能添加剂混合，输出所述混合料；所述发泡成型单元接收所述混合料，并在所述混合料内部产生所述多孔结构，成型并输出所述板材坯体；所述养护固化单元接收所述板材坯体，并对所述板材坯体进行所述固化处理，输出所述燃煤渣基高孔隙吸声板材。

18、优选的，所述原料预处理单元包括除铁装置、除碳装置和烘干装置；所述除铁装置安装在所述烘干装置之前，所述除铁装置的磁场强度为0.3-0.5t；所述除碳装置安装在所述除铁装置之后，所述除碳装置的热处理温度控制在300-500℃。

19、与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：

20、1、本技术在原料预处理阶段设置了磁场强度为0.3-0.5t的除铁处理和热处理温度为300-500℃的除碳处理。这种特定的预处理方式能够去除燃煤锅炉底渣中的铁磁性物质和残余碳。通过控制上述参数，排除了铁磁性杂质对后续发泡过程的干扰，防止了因残余碳分布不均导致的局部反应失控现象，为后续工序提供了成分稳定的原料，从而保证了最终吸声板材物理性能的稳定性。

21、2、本技术通过控制配料混合与发泡成型过程中的工艺参数，将水固比控制在0.35-0.5范围内，并将泡沫浆料的体积膨胀率控制在2.5-4.0倍。配合后期的温湿度养护管理，能够在板材内部构建出以0.1-2mm中孔为主且相互连通的多孔网络。该孔隙结构增加了声波入射时的空气摩擦阻力，使制得的吸声板材孔隙率达到70%至85%，在满足3mpa以上抗压强度的同时具备达标的中高频吸声系数。

22、3、本技术的制备方法将燃煤锅炉底渣作为主要原料，设定其在配方中的质量占比为60%至80%，并兼容免烧胶凝发泡法和高温烧结法两种工艺路线。使用较高比例的工业固废作为基材，减少了传统生产中对常规骨料的依赖，实现了燃煤固废的资源化利用。这使得制备出的多孔板材兼具吸声、保温和a级防火等多重功能，进而降低了吸声材料的综合生产成本。

技术实现思路