工业固体废物微孔多孔砌块及板块制作方法

罗时恕, 吴朝弟, 蒋里军

1996年9月25日

1995年3月22日

1995年3月22日

蒋里军, 罗时恕, 吴朝弟

E04C1/00GK1131716SQ9510234

砌块 微孔 固体废物 多孔 板块 工业

1.“垃圾多孔体材料”是以膨胀页岩和垃圾为原料经烧结而成的高强轻质多孔粒料和块料，本发明特征是以工业固体废物和膨胀页岩为原料烧结而成的高强轻质微孔多孔板和砌块，用作建筑材料，保温隔音材料、水泥掺合料及混合材2.根据权利要求1，以工业固体废物和膨胀页岩为原料其特征是以粉煤灰、硫铁矿渣、硫酸铝渣、氯化铝渣、硼泥和膨胀页岩为原料3.根据权利要求1，以工业固体废物和膨胀页岩为原料，其特征是以“笔石相”膨胀页岩，“介壳相”膨胀页岩“水云母质膨胀页岩”及其风化产物和工业固体废物为原料4.根据权利要求1，高强轻质的微孔多孔板块和砌块，其特征是当生产高强轻质板块和大板时，可以在杯料中加筋，也可先烧制成板块，然后在两板之间布筋，以水泥胶结使两板合二为一5.根据权利要求1，轻质微孔砌块及板块，其特征是含有固体工业废物及膨胀页岩灼烧成分的板块及砌块，及其砌块的粉碎磨细物料6.根据权利要求1，用于水泥掺合料及混合材，其特征是将其粉碎磨细料与硅酸盐水泥拌合，也可将其与硅酸盐水泥熟料共同研磨而用于水泥混合材，掺合料7.根据权利要求1，用于建筑材料，其特征是用于墙体材料，筑路材料，混凝土填充料，保温隔音材料

本发明涉及工业固体废物利用技术，尤其是以膨胀页岩和工业固体废物为原料生产工业固体废物微孔多孔砌及板块，并大量处理工业固体废物的技术专利申请号“93102556.7”垃圾多孔体材料，是以膨胀页岩和垃圾为原料，经烧结而成“垃圾多孔体材料”，并大规模处理垃圾，为城市生活垃圾的处理和工业废物的利用提供了有效的方法，开拓了广阔的途径，但是该专利技术未能具体提出以工业废物和膨胀页岩为原料制作砌块的工艺，对烧结砌块及板块等产品有所忽略专利申请号“91101067”利用城市垃圾造砖技术，是以粘土和垃圾为原料，经烧结制造的但原料中未能使用膨胀页岩，其产品也不轻质，同时以粘土为原料对土地资源保护不利本发明的目的是提供一种以工业固体废物和膨胀页岩为原料，经烧结而成一种轻质建筑材料板块和砌块，并大量进行工业废弃物再利用的技术，也是一种使工业固体废物凝固再生和有益化的技术地球上的垃圾越来越多，据估计全球每年新增垃圾100亿吨，合人均2吨我国每年排放工业固体废物达6亿吨，其中粉煤灰为1亿吨，其它如煤矸石、硫铁矿渣等也有很大的产生量本发明首先是提供一种大量处理工业固体废物的技术，它是利用工业固体废物和分布极其广泛，世界各个地区几乎都有产出，资源极其丰富的膨胀页岩(包括其风化物)为原料，而不专门使用粘土，既不损坏耕地，又从原料上为大量处理工业固体废物提供了资源保证；同时本发明由于把工业固体废物变成了有用原料，因此工业固体废物成为了资源，而且本发明采用的膨胀页岩或是工业固体废物，其资源都是十分丰富的，其中工业固体废物主要是指粉煤灰、煤矸石、硫铁矿渣等无机工业固体废物本发明生产的产品是具有高强、轻质、微孔、多孔特征的砌块及板块，大量用于工业与用民建筑，高层楼房建筑墙体材料，公路、高速公路路堤及筑路材料，也可用于混凝土轻质填充料，配制高强轻质水泥砂浆，水泥掺合料及混合材，以及用于保温隔音材料等，用途十分广泛本发明是这样实现的以工业固体废物和膨胀页岩(易熔页岩)及其风化产物为原料，经烧结而成具有微孔多孔的轻质砌块和板块，并同时处理工业固体废物本发明采用的膨胀页岩呈黑灰、黄绿、紫红、红砖等色，泥质粉砂质结构，一般为页片状构造，具薄层理；但也有呈厚到巨厚层状者，如一种紫红色的膨胀泥岩，主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，其中SiO2＋Al2O3一般含量在70％以上，物相监定主要组成为水云母、蒙托石、石英、高岭石等，含有钛、铁、锰、镍、硼及钙、镁、钾、钠等元素，产于“笔石相页岩”、“介壳相页岩”、“水云母质页岩”地层中，以含水云母、蒙托石矿物为特征出露规模巨大，蕴藏极其丰富，时间空间的分布十分广泛，各个地质时代及世界各个地区均有大量产出本发明采用的膨胀页岩，含有大量的水云母和蒙托石，而水云母和蒙托石从晶格构造来看，是很不稳定的矿物，并且晶格中能吸附钾、钠离子，并部分被钙、镁置换，故使膨胀页岩含有钾、钠、钙、镁等碱金属和碱土金属，这种晶格脆弱和助熔成分的存在，提供了膨胀页岩产生易熔相的可能，以及低的烧成温度和短的烧成时间水云母的分子式为KAL5Si7D20(OH)4，结构相当于蒙托石的三重结构插入一个钾离子层，二者非常近似，均为含水多的矿物，且往往含有相当数量的有机质，这些结晶水和有机质成分是膨胀页岩的造孔成分和气相物质由于以上机理当本发明利用的膨胀页岩在1000—1200℃温度下煅烧的时候，当受热到达熔点时，则挥发物(结晶水和有机质)产生气相物质，并同时造孔或膨胀，而形成高强轻质多孔材料；但本发明采用的是二元组分配料，其中固体工业废物掺量较小时，将出现明显的体积膨胀，当固体工业废物掺量在50％以上时，其烧结产品则能保持焙烧前(杯料)的体积不变这可能是固体工业废物颗粒对液相物质的阻力而限制或压抑了膨胀作用之所致毕竟如此，但造孔特征仍然十分明显，只不过多为微孔多孔结构特征这种微孔和多孔是发生在膨胀页岩物料中，而固体废物则是既未熔熔，也未造孔自秦砖汉瓦以来，几千来的历史，人们都杜绝采用膨胀矿石烧淘制砖，其原因可能是难以获得设计形态和尺寸之故本发明则不但有效的利用了工业固体废物，并对其实现大的掺量，而且有效地使用了膨胀物料(膨胀页岩)进行按设计形态和尺寸的砖块，砌块和板块的生产，并能获得具有高强、轻质、隔热、隔音特征的产品由于采用了具有以上优良特征的产品方案及其热工原理，以及采用了具有上述岩性及矿物理化特征的膨胀页岩处理工业固体废物的方案，可以容易的制造出工业固体废物微孔多孔砌块及板块，同时大量处理工业固体废物，并可以达到本发明的目的，其生产方法简单下面结合实施例对本发明进一步说明实施例中以工业固体废物粉煤灰进行了试验又是大约千多年以前，我国就制造出了一种特制的烹具—“砂罐”，是以粉煤灰和一种膨胀岩石为原料，其物料比为粉煤灰比膨胀岩为3∶7，经混合后以特殊的工艺烧制而成的一种黑灰色、轻质高强并具有微孔多孔特征以特殊陶瓷器具，是一种比所有陶料器具都更加便益的耐高温制品本发明实验中参观了这种“古砂罐”的幸存生产地——南川市的一个小村庄并以粉煤灰和膨胀页岩为实验原料，进行微孔多孔砖的制造粉煤灰采自涪陵电厂龙桥电站，膨胀页岩分别采自武隆羊角、涪陵市郊及重庆等地用以上采集的各种膨胀页岩——笔石相页岩、介壳相页岩、水云母蒙托石页岩等分别掺入占干物料总量的25％—85％的粉煤灰，经磨矿、拌合、半塑或半干法成型、烘干，经1000-1200℃温度焙烧，即成为一种高强轻质微孔和多孔结构的墙体砌块实验证明，这种轻质砌块的强度以及微孔发育程度是随粉煤灰的掺量的增高而下降，最大掺量可达85％当煤灰与膨胀页岩的灰矿比为50％时，其制品可浮于水面，其强度在10MPa/CM2以上当灰矿比为100％时，其强度降到10MPa/CM2以下，当灰矿比大于200％则下降到8MPa/CM2以下这是因为其强度和微孔都主要是由膨胀页岩产生的故粉煤灰的最大掺量以不大于总物料的80％为宜但是如果将粉煤灰的粒径由10MM以下磨细到2MM以下的自然级配，将有助于粉煤灰与页岩物料的均化，以及微孔的均匀分布和具有更微细的孔隙，这样则能有利于掺量、孔隙率和强度的提高本实施例中，粉煤灰轻质砌块的烧结设备是在遂道窑中进行，也可采用辊道窑或立窑进行制造为了防止砖杯之间的相互粘结，可仍然使用粉煤灰或撒布于面层之间，或以其砂浆喷涂于杯体表面，即可解决粘结也可采用其它耐高温的物料为防粘剂同理，可利用硫铁矿渣(磷肥厂硫酸车间的工业固体废物)，煤矸石、硫酸铝渣、氯化铝渣、硼泥等工业固体废物为原料而制造出硫铁矿渣、煤矸石渣、硫酸铝渣、氯化铝渣等工业固体废物微孔多孔砌块及板块因为这些工业废物的化学成分及物性都较粉煤灰相近似，都是以硅铝三二氧化物为主要成分，并且都是较为稳定的物质，其中硫铁矿渣含有较多的铁质，煤矸石则有较多的碳，这些都对本发明产品的烧成、烧结、低熔相的形成及其造孔作用有利，故能与膨胀页岩一起作为原料而生产出硫铁矿渣、煤矸石渣、硫酸铝渣、硼泥等固体工业废物轻质微孔多孔砌块及板块从生态环保而论，这些工业废物都是共同必须处理的工业垃圾因此不论从产品目的或是环保目的都是能达到本发明的目的当生产工业固体废物板块时(隔墙板和隔墙大板)可以在杯料中预埋钢筋和其它耐高温的韧性材料，也可以先烧结成板块和大板，然后以水泥粘接，将两板合二为一，并在其间埋设钢筋生产隔墙板和隔墙大板时，为了提高制品强度，并获得低的容重，最好采用低的工业废物掺量为宜；当生产砌块，并用于自承重围护结构或框架填充墙体，混凝土轻质填充料时可采用较大的掺量；当本发明产品用于筑路材料及其混合料，用于水泥掺合料及混合材时，可采用大掺量的粉煤灰、煤矸石、硫铁矿渣、硫酸铝渣而进行产品的制造申请号94113834.8、95100183等文献均已说明以膨胀页岩，烧制的多孔体材料掺入上述的工业固体废物与否或掺入量的多少都能作为硅酸盐水泥优良的掺合料和混合材但是不经过掺入膨胀页岩并焙烧的粉煤灰、硫铁矿渣等工业固体废物，作为水泥掺合料和混合材的效果不良，甚至相差悬殊由此不难看出本发明还是粉煤灰改性并用于水泥掺合料，混合材的一种生产方法，并且造价较低以及生态环境的需要而具有了适用性其具体方法是可将本发明产品粉碎磨细之后再与硅酸水泥仔细拌合，也可以将其与硅酸盐水泥熟料共同研磨，而作为水泥掺合料或混合材使用