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CN1480422A - 块状物的制造方法 - Google Patents

块状物的制造方法 Download PDF

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CN1480422A CNA021482756A CN02148275A CN1480422A CN 1480422 A CN1480422 A CN 1480422A CN A021482756 A CNA021482756 A CN A021482756A CN 02148275 A CN02148275 A CN 02148275A CN 1480422 A CN1480422 A CN 1480422A
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龟井宏明
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KAMEI CERAMIC Manufacturing Co Ltd
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KAMEI CERAMIC Manufacturing Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种经济且对地球环境无不良影响的块状成形物的制造方法。该方法不使用有限的作为地球资源的粘土，而将替代粘性材料或产业废弃物有效利用作为块材，并且没有不进行烧结。该方法以页岩及根据需要采用的废弃粘性土、废弃块以及废弃粉末为主原料，根据需要在前述主原料中添加硬化剂，将它们与水泥及水分混合、捣捏，再通过真空抽气对混合物进行脱气处理，同时将其挤压成形，不经过烧结处理仅经过干燥得到块状成形物。

Description

块状物的制造方法
技术领域
本发明涉及砖块等块状成形物的制造方法，特别涉及不使用粘土(直接用作烧结物的粘土)、可有效利用替代粘性材料或产业废弃物、且不用进行烧结(无烧结)的块状成形物制造方法。
背景技术
通常砖块是用粘土烧结而成的。成为砖块材料的粘土是直接就可用作烧结物的粘土，其资源很有限，挖掘所造成的环境破坏与农地的减少会成为社会问题。为了进行砖块的烧结，不只需要烧结设备和较大的能量，还不可避免地会排出烧结所产生的造成地球暖化的二氧化碳。
近年来，对于在砂石采集过程中所排出的作为产业废弃物的采石废土，或从各种炉中大量排出的煤燃灰(炉底灰)或高炉炉渣、化铁炉水渣炉渣、飞灰或其他废弃物的还没有有效的利用方法。
鉴于以上状况，本发明的目的是提供一种经济且有利于地球环境的块状成形物的制造方法，该方法不使用有限的作为地球资源的粘土，而将替代粘性材料或产业废弃物有效利用作为块状成形物材料，并且没有烧结过程。
发明内容
本发明1的块状成形物的制造方法是以页岩及根据需要采用的废弃粘性土、废弃块以及废弃粉末为主原料，将它们与水泥及水分混合、捣捏，再通过真空抽气对混合物进行脱气处理，同时将其挤压成形，不经过烧结处理仅经过干燥得到块状成形物。
本发明2的块状成形物的制造方法是以废弃粘性土及根据需要采用的废弃块以及废弃粉末为主原料，将它们与水泥及水分混合、捣捏，再通过真空抽气对混合物进行脱气处理，同时将其挤压成形，不经过烧结处理仅经过干燥得到块状成形物。
本发明3进一步限定本发明1或2的块状成形物的制造方法，根据需要在前述原料中添加硬化剂。
本发明4进一步限定本发明1、2或3的块状成形物的制造方法，前述废弃粘性土包括建筑废土、采石废土、窑业废土或硅藻废土中的任一种，前述废弃块包括矸石、高炉炉渣、转炉炉渣、电炉炉渣、化铁炉水渣炉渣、炉底灰、混凝土碎片、砖头碎片、砖块碎片或瓦片碎片中的任一种，废弃粉末包括飞灰或下水道焚化灰中的任一种。
本发明5进一步限定本发明1、2、3或4的块状成形物的制造方法，前述主原料的粒度分布是10mm～850μm的粒子占55～80重量％、850μm～425μm的粒子占8～20重量％、425μm～250μm的粒子占3～15重量％、250μm～106μm的粒子占3～15重量％、106μm以下的粒子占2～10重量％。
附图说明
图1为本发明的块状成形物的制造工序的简单流程图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明的块状成形物的制造工序的简单流程图。
本发明所制造的块状成形物是砖块或铺设在道路表面的块材等。虽然由于用途不同所需要的强度会有差别，如以下实施例所述，在本发明中可通过有无添加硬化剂或原料的种类来加以调整。
首先，针对本发明的主原料加以说明。本发明1中，将页岩作为必须原料，再根据需要使用废弃粘性土、废弃块以及废弃粉末。相对于此，本发明2中，将废弃粘性土作为必须原料，再根据需要使用废弃块及废弃粉末。
本发明1中的作为必须原料的页岩也称作板岩(Shale)，属于沉淀岩的一种，是由粘土或泥土所构成的堆积岩，其层理很发达，包括油页岩、黑色页岩、石灰质页岩等。它呈薄片状具有容易剥落的性质，例如，大量覆盖在煤的露天挖掘层的天然岩石层。本发明2中作为必须原料的废弃粘性土是具备粘性的土状产业废弃物，如本发明4所限定的那样，分为作为无机性剩余污泥的建筑废土、作为凝聚沉淀污泥的采石废土、作为粘土碎片的窑业废土、作为废土的硅藻废土等(参照表1)。这些页岩及废弃粘性土，由于具备粘性，所以可作为块状成形物的成形材料的主要原料。如后述的实施例所示，单独使用这些必须原料也可以获得块状成形物。
作为其他主原料，根据需要使用废弃块及废弃粉末。这些都是块状或粉末状的产业废弃物或副产物，如本发明4所限定的那样，废弃块分成作为不良矿石的在挖掘煤时所排出的矸石，作为各种工业炉残渣(炉渣)的高炉炉渣、转炉炉渣、电炉炉渣、化铁炉熔矿炉的炉渣、浮渣，作为金属炉渣的化铁炉水渣炉渣、作为煤燃烧灰的炉底灰，作为建筑物瓦砾类的混凝土碎片、砖头碎片、砖块碎片与瓦片碎片等。废弃粉末分成作为微碳燃烧尘土的飞灰、作为其他炉渣的下水道污泥焚化灰等(参照表1)。这些相关领域大量排出的废弃物，以往除了埋入土壤之外，几乎没有其他处理方法。
                                 表1
性质   中分类   小分类   名称
天然岩石   页岩
粘性土 无机性污泥   无机性残余污泥   建筑废土
  凝聚沉淀污泥   采石废土(脱水块)
  粘土碎屑   窑业废土
  其他矿渣   废土(硅藻土)   硅藻废土
块状成形物 矿渣   不良矿石   矸石
  高炉、平炉、转炉、电炉的残渣(炉渣)   高炉炉渣转炉炉渣电炉炉渣
  化铁炉熔矿炉的炉渣、浮渣、金属炉渣   化铁炉水渣炉渣
  其他焚化灰   煤燃烧灰   炉底灰
  建筑物的瓦砾类   混凝土碎片砖头碎片砖块碎片瓦片碎片   混凝土碎片砖头碎片砖块碎片瓦片碎片
粉末   尘土类   微碳燃烧尘土   飞灰
  其他炉渣   其他炉渣   下水道污泥焚化灰
下面，对本发明(包括本发明1和2)的制造流程加以说明。根据需要将前述主原料粉碎成适当大小后，被捣捏混合在一起。通过混炼机混合捣捏原料使含水量与材质均匀分布。并且使用轧碎机将其做成板状且材质良好的粘性原料。
混合捣捏好的主原料在计量之后，加入规定量的水泥与水，然后通过压力混炼机对其进行捣捏混合并压缩。水泥的混合量相对于100重量份主原料大致为10～30重量部。在捣捏混合时，如图所示，可根据需要添加硬化剂，检查出混入的不良块状成形物的粉碎物。如果还需对块状成形物进行着色，则需添加规定的颜料。
硬化剂的添加如本发明3所述，但后述的实施例所示是为了提高所制造的块状成形物的强度。在添加硬化剂的情况下，相对于100重量份前述水泥，其添加量为2～7重量部。作为硬化剂，除了本申请人所制造的无机非金属类的「ERU」系列之外，还可以使用市售的含有无机金属元素的多功能性硬化剂(例如，「NEOACTRONG」(商品名))。
将水泥及水分得到了充分捣捏的混合物导入真空挤压机中，通过真空抽气使其脱气且挤压成形，再用裁切或加压等方式制得规定形状的块状成形物。由于要将混合物制成密度高且压缩强度大的固状物，所以真空挤压过程非常重要。在实施例中，为了进行脱机挤压成形，使用了砖瓦成形用真空挤压机(例如，高浜工业公司的「KAJISEKI SSE-330(商品名))。
不需对挤压成形的混合物进行烧结处理，通过干燥就可得到块状成形物。然后，如图1的流程图所示，对检查出来的不良品再次进行捣捏混合处理。
以上制得的块状成形物是用真空挤压机通过真空抽气一面对其进行抽气一面使其挤压成形，与没有使用真空抽气来进行脱气的挤压成形方式相比，其压缩强度增加了大约3倍左右。利用本发明的制造方法的制得的挤压成形样品1、2、3的平均压缩强度为36.9，而相同原料但没有采用真空抽气使其脱气直接挤压成形的比较样品4、5、6的平均强度为13.2(都添加了硬化剂)。
以下，对主原料的粒度分布进行说明。主原料的粒度分布会影响到块状成形物的成形性。如本发明5所限定的那样，粒度分布为(a)10mm～850μm的粒子占55～80重量％、(b)850μm～425μm的粒子占8～20重量％、(c)425μm～250μm的粒子占3～15重量％、(d)250μm～106μm的粒子占3～15重量％、(e)106μm以下的粒子占2～10重量％。
以下，对实施例进行说明。实施例1～5涉及本发明1及本发明3，实施例6～9涉及本发明2及本发明3。主原料的粒度分布是10mm～850μm的粒子以(a)表示，850μm～425μm的粒子以(b)表示，425μm～250μm的粒子以(c)表示，250μm～106μm的粒子以(d)表示，106μm以下的粒子以(e)表示，其所占比率用重量％表示。测定制得的各块状成形物的压缩强度。实施例1根据以下的混合例及粒度分布制造块状成形物。·混合例(重量％)主原料：页岩             100水泥(相对于主原料100)    11硬化剂(相对于水泥100)    无·粒度分布(重量％)粒度范围(a)              60.75
    (b)              13.26
    (c)              10.25
    (d)              8.37
    (e)              7.37测定所得到的块状成形物的压缩强度，以下所示为压缩强度测定结果。·强度(N/mm2)试料1                    12.2试料2                    11.8试料3                    11.7平均                     11.90
实施例2根据以下的混合例及粒度分布制造块状成形物。·混合例(重量％)主原料：页岩             100水泥(相对于主原料100)    25硬化剂(相对于水泥100)    5·粒度分布(重量％)粒度范围(a)              60.75
    (b)              13.26
    (c)              10.25
    (d)              8.37
    (e)              7.37测定所得块状成形物的压缩强度，以下所示为压缩强度测定结果。·强度(N/mm2)试料1                         39.8试料2                         38.7试料3                         36.9平均                          38.47
实施例3根据以下的混合例及粒度分布制造块状成形物。·混合例(重量％)主原料：页岩                  70
    矸石                  30水泥(相对于主原料100)         11硬化剂(相对于水泥100)         无·粒度分布(重量％)粒度范围(a)                   67.98
    (b)                   13.82
    (c)                   7.10
    (d)                   6.57
    (e)                   4.53测定所得到的块状成形物的压缩强度，以下所示为压缩强度测定结果。·强度(N/mm2)试料1                         12.8试料2                         12.3试料3                         11.9平均                          12.33
实施例4根据以下的混合例及粒度分布制造块状成形物。·混合例(重量％)主原料：页岩                  70
    飞灰                  30水泥(相对于主原料100)               11硬化剂(相对于水泥100)               无·粒度分布(重量％)粒度范围(a)                         57.75
    (b)                         15.38
    (c)                         9.95
    (d)                         8.37
    (e)                         8.55测定所得到的块状成形物的压缩强度，以下所示为压缩强度测定结果。·强度(N/mm2)试料1                               14.8试料2                               13.6试料3                               12.9平均                                13.76
实施例5根据以下的混合例及粒度分布制造块状成形物。·混合例(重量％)主原料：页岩                        50
    矸石                        25
    飞灰                        25水泥(相对于主原料100)               25硬化剂(相对于水泥100)               5·粒度分布(重量％)粒度范围(a)                         57.38
    (b)                         13.26
    (c)                         9.95
    (d)                         10.56
    (e)                         8.85测定所得到的块状成形物的压缩强度，以下所示为压缩强度测定结果。·强度(N/mm2)试料1                               42.7试料2                        41.5试料3                        40.7平均                         41.63
实施例6根据以下的混合例及粒度分布制造块状成形物。·混合例(重量％)主原料：采石废土             30
    建筑废土             20
    矸石                 20
    飞灰                 30水泥(相对于主原料100)        11硬化剂(相对于水泥100)        没有·粒度分布(重量％)粒度范围(a)                  57.51
    (b)                  17.56
    (c)                  7.95
    (d)                  8.21
    (e)                  8.77测定所得到的块状成形物的压缩强度，以下所示为压缩强度测定结果。·强度(N/mm2)试料1                        12.5试料2                        11.8试料3                        11.7平均                         12.00
实施例7根据以下的混合例及粒度分布制造块状成形物。·混合例(重量％)主原料：采石废土             20
    建筑废土             20
    矸石                 20
    飞灰                      20
    化铁炉水渣炉渣            20水泥(相对于主原料100)             11硬化剂(相对于水泥100)             没有·粒度分布(重量％)粒度范围(a)                       77.51
    (b)                       11.25
    (c)                       7.31
    (d)                       6.26
    (e)                       2.33测定所得到的块状成形物的压缩强度，以下所示为压缩强度测定结果。·强度(N/mm2)试料1                             13.5试料2                             13.4试料3                             11.9平均                              12.93
实施例8根据以下的混合例及粒度分布制造块状成形物。·混合例(重量％)主原料：采石废土              20
    建筑废土              15
    窑业废土              15
    矸石                  15
    飞灰                  20
    化铁炉水渣炉渣        15水泥(相对于主原料100)         11硬化剂(相对于水泥100)         没有·粒度分布(重量％)粒度范围(a)                   67.77
    (b)                   13.55
    (c)                   8.14
   (d)               6.33
   (e)               4.21测定所得到的块状成形物的压缩强度，以下所示为压缩强度测定结果。·强度(N/mm2)试料1                    13.3试料2                    13.1试料3                    12.9平均                     13.10
实施例9根据以下的混合例及粒度分布制造块状成形物。·混合例(重量％)主原料：采石废土         20
    建筑废土         15
    窑业废土         15
    矸石             15
    飞灰             20
    化铁炉水渣炉渣   15·粒度分布(重量％)粒度范围(a)              67.77
    (b)              13.55
    (c)              8.14
    (d)              6.33
    (e)              4.21测定所得到的块状成形物的压缩强度，以下所示为压缩强度测定结果。·强度(N/mm2)试料1                    45.5试料2                    43.8试料3                    42.6平均                     43.96如前所述，利用本发明的块状成形物的制造方法，不会使用有限的作为地球资源的粘土，可以有效地将替代粘性材料或产业废弃物再利用作为块材的主要原料，对于会造成地球环境污染的社会问题的现今资源的有效利用有很大的贡献。
而且，本发明的制造方法可以简便地进行大量生产，且不用进行烧结(无烧结)，所以不会排出造成地球暖化的二氧化碳，其经济价值很高。

Claims (5)

1.块状成形物的制造方法，其特征在于，以页岩及根据需要采用的废弃粘性土、废弃块以及废弃粉末为主原料，将它们与水泥及水分混合、捣捏，再通过真空抽气对混合物进行脱气处理，同时将其挤压成形，不经过烧结处理仅经过干燥得到块状成形物。
2.块状成形物的制造方法，其特征在于，以废弃粘性土及根据需要采用的废弃块以及废弃粉末为主原料，将它们与水泥及水分混合、捣捏，再通过真空抽气对混合物进行脱气处理，同时将其挤压成形，不经过烧结处理仅经过干燥得到块状成形物。
3.如权利要求1或2所述的块状成形物的制造方法，其特征还在于，根据需要在前述原料中添加硬化剂。
4.如权利要求1或2所述的块状成形物的制造方法，其特征还在于，前述废弃粘性土包括建筑废土、采石废土、窑业废土或硅藻废土中的任一种，前述废弃块包括矸石、高炉炉渣、转炉炉渣、电炉炉渣、化铁炉水渣炉渣、炉底灰、混凝土碎片、砖头碎片、砖块碎片或瓦片碎片中的任一种，废弃粉末包括飞灰或下水道焚化灰中的任一种。
5.如权利要求1或2所述的块状成形物的制造方法，其特征还在于，前述主原料的粒度分布是10mm～850μm的粒子占55～80重量％、850μm～425μm的粒子占8～20重量％、425μm～250μm的粒子占3～15重量％、250μm～106μm的粒子占3～15重量％、106μm以下的粒子占2～10重量％。
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