CN101891434A - 一种用垃圾灰渣生产的加气混凝土再生砌块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用垃圾灰渣生产的加气混凝土再生砌块及其制造方法，其特征在于它采用垃圾灰渣、飞灰、河砂、硅酸盐水泥、石灰、硫酸钙、聚羧酸盐减水剂、铝粉、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，再将成型后的垃圾灰渣加气混凝土再生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，制成垃圾灰渣加气混凝土再生砌块产品。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。符合国家节能减排发展低碳经济保护环境的规定。

Description

一种用垃圾灰渣生产的加气混凝土再生砌块及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用垃圾灰渣生产的加气混凝土再生砌块，具体地说它是以生活垃圾经焚烧后的炉底废渣、烟囱除尘飞灰，经过分选、破碎、粉碎、再经分选后的粉料为主要原料生产的加气混凝土再生砌块，属废弃物处理领域。
本发明还涉及该垃圾灰渣加气混凝土再生砌块的制造方法。
背景技术
随着我国经济的高速发展，城市的发展规模不断扩大，城市人口的增加和人口的高度集中，随着人们的生活水平和消费观念的不断提高，城市生活垃圾的产生量也日益增加。生活垃圾主要来源于居民的日常生活与消费，政府部门的办公与各大商场的商业活动场所、农贸批发市场、市区的园林及耕种生产和娱乐场所及居民小区，环卫系统对道路、街道、广场、公园及其他公共场所清扫的各种垃圾。垃圾的成分比较复杂，其中有厨房垃圾、废旧塑料、废金属、废罐头盒、废牛奶盒、废食品盒、废玻璃、废陶瓷、废木片、废皮具、废玩具、废布条、废纸、菜市场的烂菜叶、烂水果、园林绿化产生的树叶、树枝等废弃物。城市因生活垃圾造成的环境污染也越来越严重。2008年我国668座城市产生的生活垃圾为1.5x108t/a，我国因垃圾侵占土地面积已超过5x108m2，全国已有200多座城市出现垃圾围城现象。
目前，我国对城市生活垃圾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。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，国内城市对生活垃圾采用焚烧技术进行处理。利用焚烧余热能发电，使生活垃圾达到减量化，焚烧发电后排出的废渣、飞灰再进行填埋。但是垃圾废渣飞灰进入填埋场后，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。垃圾灰渣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，如何科学地对垃圾灰渣固体废弃物进行处理处置，使其达到无害化和资源化。受到各级政府及环保科学专家们的高度关注。
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垃圾焚烧废渣粉料、飞灰粉料、河砂为主要原料生产的垃圾灰渣加气混凝土再生砌块，从而解决了垃圾灰渣、飞灰对环境所产生的污染，又解决了垃圾灰渣和飞灰的资源再生利用，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。
本发明还提供垃圾灰渣加气混凝土再生砌块的制造方法。
本发明的目的是通过下列技术方案实現的；
一种用垃圾灰渣生产的加气混凝土再生砌块，其特征在于它由下述重量配比的原料制成；
垃圾废渣粉料                            50～60份
飞灰粉料                                10～15份
河砂                                    25～30份
硅酸盐水泥                              8～12份
石灰粉料                                13～18份
硫酸钙粉料                              4～6份
聚羧酸盐减水剂                          0.6～1份
铝粉                                    0.07～0.08份
皂英粉                                  0.3～0.6份
硼砂                                    0.03～0.06份
氯化钠                                  0.8～1.0份
水                                      35～45份，
所述的垃圾灰渣粉料是生活垃圾、办公与商业活动场所、农贸市场、园林、耕种生产、环卫系统对道路、街道、广场、公园及其他公共场所清扫的各种垃圾，经过焚烧发电后排出的废渣，经过分选、破碎、磁选去除废金属后、再经粉碎、干燥、轮碾、分筛后制成细度为小于-0.045mm的粉料；
所述的飞灰粉料是生活垃圾在焚烧发电过程中经烟气系统除尘后排出的废灰，经过分选、磁选去除废金属后、再经干燥、轮碾分筛后制成细度为小于-0.04mm的粉料；
所述的河砂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、分筛后制成细度为125um的粉料；
所述的一种用垃圾灰渣生产的加气混凝土再生砌块的制造方法，它按下述步骤进行：
(a)将50～60重量份的垃圾灰渣粉料、10～15重量份的飞灰粉料、25～30重量份的河砂粉料、8～12重量份的硅酸盐水泥、13～18重量份的石灰粉料、4～6重量份的硫酸钙粉料、0.6～1重量份的聚羧酸盐高效减水剂、0.07～0.08重量份的铝粉发气剂、0.3～0.6重量份的皂英粉稳泡剂、0.03～0.06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重量份的水为原料、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、用机械切割成砌块型坯料，
(b)再将成型后的砌块坯料用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，制成垃圾灰渣加气混凝土再生砌块产品。
所述的硫酸钙粉料其粉碎粒径为-80um的粉料。
本发明采用垃圾灰渣粉料、飞灰粉料为加气混凝土再生砌块的主要原料，是因为垃圾灰渣的化学性能好，其中含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。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。在垃圾灰渣及其他掺料表面形成的一层水化产物将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，石灰是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125um的粉料；其质量要求CaO的含量应大于60％；MgO的含量不超过5％；消解温度为60℃以上；消解时间为10～20min。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，来提高和改善垃圾灰渣加气混凝土再生砌块的性能。使垃圾灰渣加气混凝土再生砌块的抗渗性、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；能够增强垃圾灰渣加气混凝土再生砌块的抗压强度。
本发明的垃圾灰渣加气混凝土再生砌块的制造方法，是将垃圾灰渣粉料、飞灰粉料、河砂、硅酸盐水泥、石灰粉料、硫酸钙粉料、聚羧酸盐减水剂、铝粉、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。再将成型后的垃圾灰渣加气混凝土再生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，制成垃圾灰渣加气混凝土再生砌块产品。
本发明的垃圾灰渣加气混凝土再生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，形成一种强度较低的多孔结构坯体；第二阶段是在高温高压蒸汽养护作用下，使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。为了使垃圾灰渣加气混凝土再生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硫酸钙和水化铝酸盐，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。使垃圾灰渣中含有Al2O3与SiO2作用生成水石榴子石。生石灰粉料遇水消解成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。
垃圾灰渣加气混凝土再生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，从而使垃圾灰渣加气混凝土再生砌块具有足够的强度。
按照本发明技术生产的垃圾灰渣加气混凝土再生砌块，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：
垃圾灰渣加气混凝土再生砌块检测：依据《蒸压加气混凝土砌块》GB11968-2006国家标准。规格：600x240x250mm。
a)抗压强度：平均值：5.5Mpa，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：4.3Mpa，
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本发明技术具有如下优点及效果：
a)本发明的垃圾灰渣加气混凝土再生砌块，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)利用垃圾灰渣、飞灰生产加气混凝土再生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)解决了垃圾灰渣和飞灰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，使垃圾灰渣和飞灰的资源综合利用率达到98％以上。
具体实施方式
实施例1
将生活垃圾、办公与商业活动场所、农贸市场、园林耕种生产、环卫系统对道路、街道、广场、公园及其他公共场所清扫的各种垃圾，经过焚烧发电后排出的废渣，经过分选、破碎、磁选去除废金属后、再经粉碎、干燥、轮碾、分筛后制成细度为小于-0.045mm的垃圾灰渣粉料；
将生活垃圾在焚烧发电过程中经烟气系统除尘后排出的废灰，经过分选、磁选去除废金属后、再经干燥、轮碾分筛后制成细度为小于-0.04mm的飞灰粉料；
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；
将生石灰是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125um的石灰粉料；
取上述制备的垃圾灰渣粉料50kg、飞灰粉料15kg、河砂25kg、硅酸盐水泥12kg、石灰粉料13kg、硫酸钙粉料6kg、聚羧酸盐减水剂0.6kg、铝粉0.08kg，皂英粉0.3kg、硼砂0.06kg、氯化钠0.8kg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，再将成型后的垃圾灰渣加气混凝土再生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，制成垃圾灰渣加气混凝土再生砌块产品。经检测平均抗压強度为：5.5Mpa，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：4.3Mpa，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的垃圾灰渣粉料53kg、飞灰粉料12kg、河砂26kg、硅酸盐水泥9kg、石灰粉料15kg、硫酸钙粉料5kg、聚羧酸盐减水剂0.8kg、铝粉0.08kg，皂英粉0.4kg、硼砂0.04kg、氯化钠0.8kg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，再将成型后的垃圾灰渣加气混凝土再生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，制成垃圾灰渣加气混凝土再生砌块产品。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3
取实施例1的垃圾灰渣粉料60kg、飞灰粉料10kg、河砂30kg、硅酸盐水泥8kg、石灰粉料18kg、硫酸钙粉料4kg、聚羧酸盐减水剂1.0kg、铝粉0.07kg，皂英粉0.6kg、硼砂0.03kg、氯化钠1.0kg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，再将成型后的垃圾灰渣加气混凝土再生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，制成垃圾灰渣加气混凝土再生砌块产品。经检测平均抗压強度为：6.0Mpa，单组最小值为：4.8Mpa，为合格产品。
实施例4
取实施例1的垃圾灰渣粉料55kg、飞灰粉料13kg、河砂27kg、硅酸盐水泥10kg、石灰粉料16kg、硫酸钙粉料6kg、聚羧酸盐减水剂0.9kg、铝粉0.07kg，皂英粉0.5kg、硼砂0.05kg、氯化钠0.9kg和水40kg，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，再将成型后的垃圾灰渣加气混凝土再生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，制成垃圾灰渣加气混凝土再生砌块产品。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的垃圾灰渣粉料58kg、飞灰粉料14kg、河砂28kg、硅酸盐水泥11kg、石灰粉料14kg、硫酸钙粉料4kg、聚羧酸盐减水剂0.7kg、铝粉0.08kg，皂英粉0.6kg、硼砂0.06kg、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，再将成型后的垃圾灰渣加气混凝土再生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，制成垃圾灰渣加气混凝土再生砌块产品。经检测平均抗压強度为：5.3Mpa，单组最小值为：4.5Mpa，为合格产品。

Claims (3)

1.一种用垃圾灰渣生产的加气混凝土再生砌块，其特征在于它由下述重量配比的原料制成；
垃圾废渣粉料                        50～60份
飞灰粉料                            10～15份
河砂                                25～30份
硅酸盐水泥                          8～12份
石灰粉料                            13～18份
硫酸钙粉料                          4～6份
聚羧酸盐                            0.6～1份
铝粉                                0.07～0.08份
皂英粉                              0.3～0.6份
硼砂                                0.03～0.06份
氯化钠                              0.8～1.0份
水                                  35～45份，
所述的垃圾灰渣粉料是生活垃圾、办公与商业活动场所、农贸市场、园林、耕种生产、环卫系统对道路、街道、广场、公园及其他公共场所清扫的各种垃圾，经过焚烧发电后排出的废渣，经过分选、破碎、磁选去除废金属后、再经粉碎、干燥、轮碾、分筛后制成细度为小于-0.045mm的粉料；
所述的飞灰粉料是生活垃圾在焚烧发电过程中经烟气系统除尘后排出的废灰，经过分选、磁选去除废金属后、再经干燥、轮碾分筛后制成细度为小于-0.04mm的粉料；
所述的河砂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、分筛后制成细度为125um的粉料
2.如根据权利要求1所述的一种用垃圾灰渣生产的加气混凝土再生砌块的制造方法，其特征在于它按下述步骤进行：
(a)将50～60重量份的垃圾灰渣粉料、10～15重量份的飞灰粉料、25～30重量份的河砂粉料、8～12重量份的硅酸盐水泥、13～18重量份的石灰粉料、4～6重量份的硫酸钙粉料、0.6～1重量份的聚羧酸盐减水剂、0.07～0.08重量份的铝粉、0.3～0.6重量份的皂英粉、0.03～0.06重量份的硼砂、0.8～1.0重量份的氯化钠和35～45重量份的水为原料、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、用机械切割成砌块型坯料，
(b)再将成型后的砌块坯料用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，制成垃圾灰渣加气混凝土再生砌块产品。
3.根据权利要求1或2所述的垃圾灰渣加气混凝土再生砌块，其特征在于它所述的硫酸钙粉料其粉碎粒径为-80um的粉料。
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