CN101948286B

CN101948286B - 一种用陶瓷废料生产的加气混凝土砌块及其制造方法

Info

Publication number: CN101948286B
Application number: CN2010105049675A
Authority: CN
Inventors: 李桓宇; 古耀坤
Original assignee: Guangdong Lvyou Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Qingyuan Luyou Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: CN101948286A

Abstract

本发明涉及一种用陶瓷废料生产的加气混凝土砌块及其制造方法，其特征在于它采用陶瓷废料、垃圾焚烧灰渣、河砂、硅酸盐水泥、生石灰、硫酸钙、铝粉、硫酸钠、聚羧酸盐高效减水剂、皂英粉、硼砂、氯化钠和水为原料，采用双轴混合搅拌机搅拌呈糊状后进行浇注入模，静停发气、固化、用机械切割成型。再将成型后的陶瓷废料加气混凝土砌块送进蒸压釜进行蒸汽养护，先升温加热2～3小时，在95～100摄氏度再恒温5～8小时，然后自然降温1～2小时，制成陶瓷废料加气混凝土砌块产品，该产品具有重量轻，強度高，无污染，成本低，效益好的优点及效果，达到国家节能减排发展低碳经济保护环境的规定要求。

Description

一种用陶瓷废料生产的加气混凝土砌块及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用陶瓷废料生产的加气混凝土砌块，具体地说它是以陶瓷生产中产生的废料、在瓷砖深加工抛光过程中产生的废料和生活垃圾经焚烧后的炉底废渣，经过分选、破碎、粉碎、干燥、磨粉、再经分选后的粉料为主要原料生产的加气混凝土砌块，属废弃物处理领域。

本发明还涉及该陶瓷废料加气混凝土砌块的制造方法。

背景技术

陶瓷在我国国民经济发展中占有相当重要的地位，是人们生活中不可缺少的生活资料。改革开放以来，我国陶瓷工业得到了迅猛发展，如陶瓷地砖、卫生陶瓷、工业陶瓷和日用陶瓷等产量均占世界总产量的60％以上，而且还在以每年30％以上的速度增长。虽然陶瓷工业为推进我国经济建设作出了一定的贡献，但是，随着陶瓷工业的发展给自然环境带来的负面影响也越来越突出，对资源的过度开采和不合理的利用等直接影响了行业自身的可持续发展。特别是近年来随着陶瓷产量的增加，形成的陶瓷废料特别是抛光砖的废料越来越多。据有关统计资料显示，2008年我国墙地砖产量已达到50多亿平方米。若按照70％为抛光砖计算，则全国抛光产量在30亿～40亿平方米。按照瓷质砖及厚釉砖等经刮平定厚、研磨抛光及磨边倒角等一系列深加工后，成为光亮如镜及平滑细腻的抛光砖制品要求，将产生大量的砖屑，其研磨抛光工序通常将从砖坯表面去除0.5～0.7mm表面层，有时由于产品在焙烧过程中变形大的因素，甚至要刮去高达1～2mm厚的表面层，因此，每生产1m²抛光砖最多将产生2.1kg左右的砖屑。全国年产抛光砖约四十亿平方米所产生的废渣、磨头、磨屑及有机粘合材料等抛光废料在500万吨以上，再加上在生产成型过程中产生的废料及其他陶瓷产品的生产成型和抛光过程等陶瓷废料总产生量在1000万吨/年以上。

目前，我国对陶瓷废料的处理方法主要是采用简单的填埋方式进行处理，以减少对环境污染的压力。陶瓷抛光废料属于粉体废弃物，进入填埋场后，受日晒、雨淋、风吹，其中的有害成分可通过土壤、地表或地下水体等直接或间接导致水资源受污染。陶瓷抛光废料中还含有大量的细粒微粉和颗粒物，遇大风而进入大气，使空气受到污染，产生灰霾天气，造成新的二次空气环境污染，对人体健康造成极大的危害。长期填埋还需要占用大量的土地资源，随着我国经济社会和科学技术的发展，为了贯彻落实国务院关于节能减排、发展低碳经济、保护环境的有关规定，如此大量的陶瓷抛光废料已经不能用简单的填埋方法来解决；如何科学地对陶瓷抛光废料进行处理处置，使其达到无害化和资源化。已成为陶瓷工业和各级政府及环保科学专家们共同关注的问题。

发明内容

本发明的目的正是为了解决上述存在的问题而提供一种用陶瓷废料、垃圾焚烧灰渣粉料、河砂等为主要原料生产的陶瓷废料加气混凝土砌块，从而解决了陶瓷废料和垃圾灰渣对环境所产生的污染，又解决了陶瓷废料和垃圾灰渣的资源再生利用，变废为宝，化害为益，实现了固体废弃物的资源良性循环利用。

本发明还提供陶瓷废料加气混凝土砌块的制造方法。

本发明的目的是通过下列技术方案实現的；

一种用陶瓷废料生产的加气混凝土砌块，由下述重量配比的原料制成：

所述的陶瓷废料粉料是生产陶瓷中产生的废料与陶瓷制品在深加工抛光过程中产生的磨屑、磨粒、砖屑及废水经过污水处理得到的沉淀物和添加的无机絮凝剂的固体废弃物的组合物，经过分选、破碎、磁选去除废金属后、再经干燥、轮碾磨粉、筛分后制成细度为0.045mm的粉料；

所述的垃圾焚烧灰渣是生活垃圾经过焚烧发电后排出的炉底废渣，经过分选、破碎、粉碎、磁选去除废金属后、再经干燥、轮碾磨粉、筛分后制成细度为0.045mm的粉料；

所述的河砂粉料是从河道边挖取的河砂，经过自然脱水、干燥、分选后制成其粒径为小于3mm的粉料；

所述的石灰粉料是石灰石经过高温煅烧、破碎、分选、粉碎、轮碾磨粉、筛分后制成细度为125微米。

所述的一种用陶瓷废料生产的加气混凝土砌块的制造方法，它按照下述步骤进行：

(a)将45～55重量份的陶瓷废料粉料、25～35重量份的垃圾焚烧灰渣粉料、15～25重量份的河砂粉料、10～15重量份的硅酸盐水泥、12～16重量份的石灰粉料、3～6重量份的硫酸钙粉料、0.08～0.1重量份的铝粉发气剂、0.5～0.8重量份的硫酸钠早强剂、0.8～1重量份的聚羧酸盐高效减水剂、0.4～0.8重量份的皂英粉稳泡剂、0.04～0.08重量份的硼砂调节剂、0.8～1.0重量份的氯化钠防冻剂和35～45重量份的水原料采用双轴混合搅拌机搅拌呈糊状后进行浇注入模，静停发气、固化、用机械切割成型；

(b)再将成型后的陶瓷废料加气混凝土砌块送进蒸压釜进行蒸汽养护，先升温加热2～3小时，在95～100度再恒温5～8小时，然后自然降温1～2小时，制成陶瓷废料加气混凝土砌块产品。

所述的硫酸钙粉料的粉碎粒径为80微米的粉料。

本发明采用陶瓷废料和垃圾焚烧灰渣粉料为加气混凝土砌块的主要原料，是因为陶瓷废料和垃圾焚烧灰渣的化学性能好，其中陶瓷废料含SiO₂量为72.11％，含Al₂O₃量为17.37％，垃圾焚烧灰渣含有SiO₂：56.7％，Al₂O₃：13.8％，Fe₂O₃：6.1％，CaO：9.7％，Mgo：2.9％，SO₃：0.4％，Tio₂：0.9％，K₂O：2.6％，Na₂O：1.9％等化学成分。均适宜在蒸汽养护过程中具有潜在的水化活性，它能与氢氧化钙在常温下起化学反应，生成较稳定的水化硅酸钙和水化铝酸钙。在陶瓷废料和垃圾灰渣及其他掺料表面形成的一层水化产物，能将陶瓷废料、垃圾灰渣和其他掺料胶结起来，形成具有一定物理力学性能的墙体材料。选用硅酸盐水泥、石灰粉料为钙质胶凝材料，其石灰的质量要求有效CaO的含量应在65％以上；MgO的含量不超过5％；消解温度在60℃以上；铝粉为发气剂，硫酸钙为碱性激发剂，选用聚羧酸盐为高效减水剂，皂英粉为稳泡剂，硼砂为调节剂，氯化钠为防冻剂等添加剂，用以提高和改善陶瓷废料加气混凝土砌块的性能，使陶瓷废料加气混凝土砌块的抗渗性、抗冻融性等耐久性指标大幅度提高，这些综合性能可控制建筑墙体材料的质量要求；聚羧酸盐高效减水剂被称为第三代减水剂，具有分散性强、减水率高、掺量少、高效、工艺稳定等优点。便于生产和具有良好的耐热与长期稳定性；能够增强陶瓷废料加气混凝土砌块的抗压强度。

本发明的陶瓷废料加气混凝土砌块的制造方法，是将陶瓷废料粉、垃圾焚烧灰渣粉料、河砂、硅酸盐水泥、生石灰粉料、硫酸钙粉料、铝粉、硫酸钠、聚羧酸盐高效减水剂、皂英粉、硼砂、氯化钠和水等原料采用双轴混合搅拌机搅拌呈湖状后进行浇注入模，静停发气、固化、用机械切割成型。再将成型后的陶瓷废料加气混凝土砌块送进蒸压釜进行蒸汽养护，先升温加热2～3小时，在95～100度再恒温5～8小时，然后自然降温1～2小时，制成陶瓷废料加气混凝土砌块产品。

本发明的陶瓷废料加气混凝土砌块的形成过程可分为两个阶段。第一阶段是在常温常压下，铝粉与碱盐水溶液发生反应，放出氢气，使料浆膨胀，同时水泥及石灰等材料水化凝结，形成一种强度很低的多孔结构坯体；第二阶段是在高温高压蒸汽养护作用下，坯体中的钙质材料与硅质材料发生水热反应，使坯体强度增加，形成混凝土砌块产品。其形成过程：

a、坯体的形成：发气反应放出的氢气在料浆中形成了众多的细微气孔，使料浆的体积逐渐膨胀，形成疏松结构。其中，水化反应与发气反应是同时进行的。发气反应完毕后，水化反应仍在进行，水化产物Ca(OH)₂、水化硅酸盐、水化铝酸盐等不断形成，料浆中的水分由于参加反应成为结合水而逐渐减少，水化产物在溶液中浓度逐渐增加并达到饱和状态而析出微小的晶体。微晶与凝聚的液体逐渐变成了失去流动性的凝聚状态，形成了强度较低但可以承受自身的质量的坯体。从料浆开始反应到失去流动性、并具有一定结构强度的过程，称为固化。随着固化过程的完成，坯体中的多孔结构基本形成，同时水化反应继续进行，孔壁结构日趋致密，并逐渐增强。但由于该阶段水化的时间短，温度低，水化产物少，故这种初步凝结硬化的坯体只是一种半成品。

b、坯体的硬化：已具有一定结构强度的坯体经过切割后，再进行蒸压养护，即完成水热反应的过程，这主要是钙质材料与硅质材料的水热合成，生成的水化产物又进一步与河砂、陶瓷废料和垃圾灰渣粉料发生水热反应，生成托勃莫来石和低钙水化硅酸钙。为了使陶瓷废料加气混凝土砌块具有良好的性能，必须使材料内部有较多的托勃莫来石形成。托勃莫来石是一种板状结晶体、有较高的强度，而且收缩比较小。低钙水化硅酸钙是一种卷曲状的非结晶性的产物，也有较高的强度，但干燥收缩比较大。

利用硫酸钙在料浆中调节原来已生成的三硫型水化硫铝酸钙分解成无水石膏和水化铝酸盐，这部分水化铝酸盐和料浆中含有的剩余水化铝酸盐会与硅质材料中的SiO₂作用生成水石榴子石。使陶瓷废料和垃圾灰渣中含有Al₂O₃与SiO₂作用生成水石榴子石。生石灰遇水消解成Ca(OH)₂。在蒸压条件下，Ca(OH)₂与硅质材料中的SiO₂发生反应，生成高碱性水化硅酸钙，这些水化产物又与尚未反应的SiO₂继续反应生成低碱水化硅酸钙，最后生成低钙水化硅酸钙和托勃莫来石。

陶瓷废料加气混凝土砌块结构中的主要生成物都是托勃莫来石和低钙水化硅酸钙，其次是水石榴子石，其内部结构是以未反应的坚硬的硅质材料为内核，周边包裹着大量的水热反应生成物-板状的托勃莫来石和低钙水化硅酸钙，而形成致密的多孔结晶连生体，从而使陶瓷废料加气混凝土砌块具有足够的强度，解决了陶瓷废料和垃圾焚烧灰渣的处理问题，实现了陶瓷废料和垃圾焚烧灰渣的资源化循环利用，以减少对自然环境的污染。

按照本发明技术生产的陶瓷废料加气混凝土砌块，经國家规定的有关建筑材料质量检测部门检验，各项技术指标均达到國家规定的建筑墙体材料标准要求。

经广东省建材科学研究院建材产品质量检验中心检测结果如下：

陶瓷废料加气混凝土砌块的检测：依据《蒸压加气混凝土砌块》GB11968-2006国家标准。规格：600×240×250mm。

a)抗压强度：平均值：5.8Mpa，单组最小值：4.8Mpa，

b)干燥表观密度为：600kg/m³，

C)干燥收缩率为：0.20mm/m，

d)冻后强度为：4.6Mpa，

e)导热系数(干态)/【w/(m.k)】0.13；

f)放射性：内照射：0.3、外照射：0.6，优于国家标准。检验依据：GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》

由于采取上述技术方案使本发明技术具有如下优点及效果：

a)本发明的陶瓷废料加气混凝土砌块，比实心粘土砖轻，每立方米密度相当于等体积普通粘土砖的1/3、水泥混凝土砖的1/5。由于该产品减轻了建筑物的自重，使墙体自重下降26％，地震载荷降低40％。具有一定的隔音和吸气、保温隔热、节能效果等，因此能够延长高层楼房的使用寿命；

b)生产工艺简单，无三废排放，符合国家节能减排、发展低碳经济和循环经济政策及國务院66号文“关于大力发展节能、节地、节水、节材、利废、保温、隔热等新型建筑墙体材料”要求精神，且投资少、見效快、成本低、可钉、可锯、可任意加工成所需规格，效益好，适合各级办厂；

c)利用陶瓷废料、垃圾焚烧灰渣生产加气混凝土砌块替代传统的实心粘土砖，为绿色、环保、节能建材，有广泛的发展前景；

d)解决了陶瓷废料和垃圾焚烧灰渣在填埋过程中需要占用大量的土地资源和容易造成新的二次环境污染的难题，既保护了环境，又节约了土地，使陶瓷废料和垃圾焚烧灰渣的资源综合利用率达到98％以上。

具体实施方式

实施例1

将生产陶瓷中产生的废料与陶瓷制品在深加工抛光过程中产生的磨屑、磨粒、砖屑及废水经过污水处理得到的沉淀物和添加的无机絮凝剂的固体废弃物的组合物，经过分选、破碎、磁选去除废金属后、再经干燥、轮碾磨粉、筛分后制成细度为0.045mm的陶瓷废料粉料；

将生活垃圾经过焚烧发电后排出的炉底废渣，经过分选、破碎、粉碎、磁选去除废金属后、再经干燥、轮碾磨粉、筛分后制成细度为0.045mm的垃圾焚烧灰渣粉料；

将从河道边挖取的河砂，经过自然脱水、干燥、分选后制成其粒径为小于3mm的河砂粉料；

将石灰石经过高温煅烧、破碎、分选、粉碎、轮碾分筛后制成细度为125微米的石灰粉料。

取上述制备的陶瓷废料粉45kg、垃圾焚烧灰渣粉料25kg、河砂粉料15kg、硅酸盐水泥10kg、生石灰粉料12kg、硫酸钙粉料3kg、铝粉0.08kg、硫酸钠0.5kg、聚羧酸盐高效减水剂0.8kg、皂英粉0.4kg、硼砂0.04kg、氯化钠0.8kg和水35kg，将上述原料采用双轴混合搅拌机搅拌呈湖状后进行浇注入模，静停发气、固化、用机械切割成型，再将成型后的陶瓷废料加气混凝土砌块送进蒸压釜进行蒸汽养护，先升温加热3小时，在95度再恒温8小时，然后自然降温2小时，制成陶瓷废料加气混凝土砌块产品。经检测平均抗压強度为：5.6Mpa，单组最小值为：4.8Mpa。干燥表观密度为：600kg/m³，干燥收缩率为：0.20mm/m，冻后强度为：4.5Mpa，导热系数(干态)/【w/(m.k)】0.13；放射性：内照射0.3，外照射0.6，均达到国家标准要求。为合格产品。

实施例2

取实施例1的陶瓷废料粉55kg、垃圾焚烧灰渣粉料35kg、河砂粉料25kg、硅酸盐水泥15kg、生石灰粉料16kg、硫酸钙粉料6kg、铝粉0.1kg、硫酸钠0.8kg、聚羧酸盐高效减水剂1.0kg、皂英粉0.8kg、硼砂0.08kg、氯化钠1.0kg和水45kg，将上述原料采用双轴混合搅拌机搅拌呈湖状后进行浇注入模，静停发气、固化、用机械切割成型，再将成型后的陶瓷废料加气混凝土砌块送进蒸压釜进行蒸汽养护，先升温加热2小时，在100度再恒温7小时，然后自然降温1.5小时，制成陶瓷废料加气混凝土砌块产品。经检测平均抗压強度为：5.5Mpa，单组最小值为：4.65Mpa，为合格产品。

实施例3

取实施例1的陶瓷废料粉48kg、垃圾焚烧灰渣粉料28kg、河砂粉料18kg、硅酸盐水泥12kg、生石灰粉料13kg、硫酸钙粉料4kg、铝粉0.08kg、硫酸钠0.6kg、聚羧酸盐高效减水剂0.9kg、皂英粉0.5kg、硼砂0.05kg、氯化钠0.9kg和水38kg，将上述原料采用双轴混合搅拌机搅拌呈湖状后进行浇注入模，静停发气、固化、用机械切割成型，再将成型后的陶瓷废料加气混凝土砌块送进蒸压釜进行蒸汽养护，先升温加热2.5小时，在98度再恒温6小时，然后自然降温2小时，制成陶瓷废料加气混凝土砌块产品。经检测平均抗压強度为：6.0Mpa，单组最小值为：4.9Mpa，为合格产品。

实施例4

取实施例1的陶瓷废料粉50kg、垃圾焚烧灰渣粉料30kg、河砂粉料20kg、硅酸盐水泥13kg、生石灰粉料14kg、硫酸钙粉料5kg、铝粉0.09kg、硫酸钠0.7kg、聚羧酸盐高效减水剂0.8kg、皂英粉0.6kg、硼砂0.06kg、氯化钠0.9kg和水41kg，将上述原料采用双轴混合搅拌机搅拌呈湖状后进行浇注入模，静停发气、固化、用机械切割成型，再将成型后的陶瓷废料加气混凝土砌块送进蒸压釜进行蒸汽养护，先升温加热3小时，在99度再恒温8小时，然后自然降温2小时，制成陶瓷废料加气混凝土砌块产品。经检测平均抗压強度为：5.8Mpa，单组最小值为：4.6Mpa，为合格产品。

实施例5

取实施例1的陶瓷废料粉53kg、垃圾焚烧灰渣粉料33kg、河砂粉料22kg、硅酸盐水泥14kg、生石灰粉料15kg、硫酸钙粉料6kg、铝粉0.10kg、硫酸钠0.8kg、聚羧酸盐高效减水剂1.0kg、皂英粉0.7kg、硼砂0.08kg、氯化钠1.0kg和水43kg，将上述原料采用双轴混合搅拌机搅拌呈湖状后进行浇注入模，静停发气、固化、用机械切割成型，再将成型后的陶瓷废料加气混凝土砌块送进蒸压釜进行蒸汽养护，先升温加热2小时，在100度再恒温6小时，然后自然降温2小时，制成陶瓷废料加气混凝土砌块产品。经检测平均抗压強度为：5.7Mpa，单组最小值为：4.9Mpa，为合格产品。

Claims

1.一种用陶瓷废料生产的加气混凝土砌块，其特征在于它由下述重量配比的原料制成：

所述的垃圾焚烧灰渣粉料是生活垃圾经过焚烧发电后排出的炉底废渣，经过分选、破碎、粉碎、磁选去除废金属后、再经干燥、轮碾磨粉、筛分后制成细度为0.045mm的粉料；

2.根据权利要求1所述的一种用陶瓷废料生产的加气混凝土砌块，其特征在于它所述的硫酸钙粉料是粉碎粒径为80微米的粉料。

3.根据权利要求1所述的一种用陶瓷废料生产的加气混凝土砌块的制造方法，其特征在于它按照下述步骤进行：

(a)将45～55重量份的陶瓷废料粉料、25～35重量份的垃圾焚烧灰渣粉料、15～25重量份的河砂粉料、10～15重量份的硅酸盐水泥、12～16重量份的石灰粉料、3～6重量份的硫酸钙粉料、0.08～0.1重量份的铝粉发气剂、0.5～0.8重量份的硫酸钠早强剂、0.8～1重量份的聚羧酸盐高效减水剂、0.4～0.8重量份的皂英粉稳泡剂、0.04～0.08重量份的硼砂调节剂、0.8～1.0重量份的氯化钠防冻剂和35～45重量份的水的原料采用双轴混合搅拌机搅拌呈糊状后进行浇注入模，静停发气、固化、用机械切割成型；

4.根据权利要求3所述的一种用陶瓷废料生产的加气混凝土砌块的制造方法，其特征在于它所述的硫酸钙粉料是粉碎粒径为80微米的粉料。