CN101913831A - 利用磷石膏固化建筑垃圾生产免烧砖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用磷石膏固化建筑垃圾生产免烧砖的方法，以建筑垃圾为主原料，配入磷石膏固化剂、经高温煅烧或熔融的工业废渣、水玻璃和纯碱等活化剂、聚羧酸或木质素磺酸钙等减水剂、氟硅酸钙或氟硅酸钠等添加剂，经搅拌混合、成型、养护等工序获得的免烧，具有强度高，软化系数低，吸水率低，抗湿热交替能力好，抗冻无膨胀等特点。本发明既解决了现有磷石膏及建筑垃圾堆积数量巨大，难以处理等问题，又充分利用建筑垃圾的潜在活性，在磷石膏及其它添加剂的共同作用下，制备出高品质建筑用免烧砖，建筑垃圾用量可达90％，不仅成本低，物理性能好，而且有效利用了建筑及工业废弃物，有利于保护环境，有利于节能降耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种免烧砖的生产方法，具体地说是一种利用磷石膏固化建筑垃圾生产免烧砖的方法，属于建筑材料制备技术领域。
背景技术
建筑垃圾是在建筑物的建设、维修、拆除过程中产生的固体废弃物，包括废混凝土块、砖块、沥青混凝土块、施工过程中散落的砂浆和混凝土、碎砖、金属、竹木材、装饰装修产生的废料、各种包装材料和其他废弃物等，其主要组成以混凝土和烧结砖为主。
随着城市建设步伐的日益加快，建筑垃圾量也越来越多。据有关资料介绍，对砖混结构、全现浇结构和框架结构等建筑施工材料损耗的粗略统计，在每万m2建筑的施工过程中，仅建筑废渣就会产生500～600吨。按此测算，我国大中型城市每年仅施工建设所产生和排出的建筑垃圾就有数千万吨。随着城市化进程步伐的加快和城中村改造的全面推行，因拆迁产生的建筑垃圾则高达数千吨甚至上亿吨。大量文献资料表明，利用建筑垃圾生产免烧砖、道路基层、水稳层、再生骨料、干混砂浆、水泥生产的掺合料，是目前研究的热点。
磷石膏是高浓度磷肥生产过程产生的固体废弃物，据不完全统计，目前国内堆存的磷石膏渣已达到1亿多吨，每年还要新产生3000万吨的磷石膏渣，除去综合利用的约10％，其余仍以堆放处理为主。随着高浓度磷复肥产量的增加，原料磷矿品位的降低，磷石膏渣的产生量将越来越大，预计到2010年全国磷石膏渣的产生量将超过1亿吨。其所产生的环境污染、占用土地的压力越来越大，必将严重制约磷肥企业的可持续发展。
磷石膏的治理和利用问题是一个世界性的难题，中国作为世界上第一大磷石膏副产国，磷石膏的治理问题尤为迫切。近年来，我国磷肥企业在磷石膏综合利用方面进行了积极的探索，积累了一些经验，取得了一些成绩。其中较有代表性的技术有：磷石膏联产硫酸和水泥；磷石膏生产建筑石膏；磷石膏生产建筑砌块和水泥缓凝剂；磷石膏、氯化钾通过复分解反应生产硫酸钾；磷石膏联产硫铵和碳酸钙；磷石膏用于筑路；磷石膏用作土壤改良剂等。
这些方法推动了我国磷石膏资源化的技术进步，但尚不能满足磷石膏数量巨大、亟待处理的迫切需要。因此，把磷石膏制成新型建筑材料和扩展其在建筑领域的利用途径，既能解决磷石膏的综合利用问题，减轻磷复肥企业的环境压力，又能为建筑业提供新的建材品种，对于实施循环经济和节能减排战略目标的实现具有重要意义。
综合已有的文献，在建筑垃圾生产建筑材料方面，其主要胶凝材料为水泥，其余如石灰、粉煤灰、粘土等作为改性剂或塑性材料；而磷石膏使用量极少，主要用于混合材料的改性剂，在添加激发剂、促进剂等，采用振动成型或静压成型生产坯体，再经自然养护或蒸压养护生产各种建筑材料。以磷石膏为胶凝材料主体，不用水泥、不用高分子材料，用磷石膏胶凝材料固化建筑垃圾，在自然养护条件下生产免烧砖尚未见文献报道。
发明内容
为解决磷石膏及建筑垃圾堆积数量巨大，难以处理等问题，本发明提供一种利用磷石膏固化建筑垃圾生产免烧砖的方法。生产搅拌后用砌块成型机成型，生坯经自然养护或蒸汽养护后，进行性能测试。
为实现上述目的，本发明采用这样一种利用磷石膏固化建筑垃圾生产免烧砖的方法，它经过下列步骤：
A.按下列质量份备料：
磷石膏 60～80份
建筑垃圾 400～600份
辅助材料 20～40份
活化剂 10～15份
减水剂 3～5份
添加剂 5～10份
水 70～100份
其中：
所述建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑废弃物，并将该建筑废弃物破碎至粒度为0.2～2mm，经常规方法除去其中的铁；
所述辅助材料为经过高温煅烧或熔融的黄磷炉渣、高炉渣、粉煤灰、生石灰、电石渣中的一种或几种，其中的SiO2+A12O3的质量之和是辅助材料质量的55％以上；
所述活化剂为水玻璃和纯碱，或者为水玻璃和纯碱和烧碱，且其中的Na2O∶SiO2＝1∶0.8～1.5的质量比；
所述减水剂为聚羧酸、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、腐植酸钠中的一种或几种；
所述添加剂为氟硅酸钙、氟硅酸钠、磷酸钠、氯化钠、硫酸钠中的一种或几种；
B.将辅助材料干燥至含水率小于5％，加入添加剂，粉磨至粒度小于0.083mm，得粉体；
C.将活化剂、减水剂溶于水中，配制成溶液；
D.将磷石膏、步骤B所得粉体、建筑垃圾、步骤C所得溶液进行混合，并搅拌1～2分钟，得混合料；
E.将步骤D所得混合料进行常规成型，得生坯；
F.将步骤E所得成型生坯静置24小时后，经常规自然养护7～15天或者蒸汽养护12～24小时，得免烧砖。
所述水为普通自来水、城市生活污水、造纸废水、赤泥附液、含碱废水、含盐废水、冷凝水和中水中的一种或几种。
本发明与现有技术相比所具有如下优点：本发明所生产的产品具有强度高，软化系数低，吸水率低，抗湿热交替能力好，抗冻无膨胀等特点，同时具有废物利用、保护环境、降低能耗的效果。具体有如下几个优点：
1)本发明属建筑材料领域，以磷石膏胶凝材料为固化剂，充分利用建筑垃圾的潜在活性，在添加剂的共同作用下，制备建筑垃圾免烧砖，建筑垃圾用量可达90％，具有成本低，物理性能好的优点；
2)与传统磷石膏胶凝材料相比，本发明所使用的磷石膏无需任何处理直接使用，节约了能耗，回避了因磷石膏的处理而带来的环境二次污染问题；
3)与其它建筑垃圾制备免烧砖相比，本发明以工业废渣为主要原料，不使用水泥和高分子材料；
4)本发明产品的养护与水泥混凝土制品相同，生产工艺简单、能耗低、投资少、无环境污染。
具体实施方式
实施例1
A.按下列质量组分备料：
磷石膏 80kg 建筑垃圾 600kg
黄磷炉渣 10kg 粉煤灰 5kg
生石灰 5kg 水玻璃 8kg
纯碱 2.5kg 烧碱 1.5kg
聚羧酸 3kg 氟硅酸钙 1.5kg
氟硅酸钠 1.5kg 氯化钠 5kg
城市生活污水 95kg
其中，
建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑废弃物，并将该建筑废弃物破碎至粒度为0.2mm，用常规磁选机除去其中的铁；
B.将黄磷炉渣、粉煤灰、生石灰干燥至含水率为4％，加入氟硅酸钙、氟硅酸钠、氯化钠，磨粉至粉体粒度小于0.083mm；
C.将水玻璃、纯碱、烧碱、聚羧酸溶于城市生活污水中，配制成溶液；
D.将磷石膏、步骤B所得粉体、建筑垃圾、步骤C所得溶液混合并搅拌1分钟，得到混合料；
E.将步骤D所得混合料按常规成型，得到生坯；
F.将步骤E中所得成型生坯静置24小时后进行自然养护15天。
将所得产品进行性能测定，得到：平均抗压强度10.37MPa、平均抗折强度2.57MPa，吸水率15.30％、碳化系数81.07％、软化系数85.27％，25次冻融循环抗压强度损失8.6％，质量损失为1.97％。
实施例2
A.按下列质量组分备料：
磷石膏 70kg 建筑垃圾 500kg
粉煤灰 30kg 水玻璃 10kg
烧碱 5kg 木质素磺酸钙 2kg
木质素磺酸钠 1kg 腐植酸钠 1kg
磷酸钠 3kg 硫酸钠 2kg
普通自来水、造纸废水、赤泥附液、含碱废水共70kg，其中：
建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑废弃物，并将该建筑废弃物破碎至粒度为2mm，用常规磁铁机磁吸除去其中的铁；
B.将粉煤灰干燥至含水率为3％，加入磷酸钠、硫酸钠，进行磨粉，至粉体粒度小于0.083mm；
C.将水玻璃、烧碱、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、腐植酸钠溶于普通自来水、造纸废水、赤泥附液、含碱废水中，配制成溶液；
D.将磷石膏、步骤B所得粉体、建筑垃圾、步骤C所得溶液混合，并进行搅拌2分钟，得到混合料；
E.将步骤D所得混合料送常规成型机中成型，得生坯；
F.将步骤E所得成型生坯静置24小时后进行蒸汽养护24小时，得免烧烧砖。
将所得免烧砖产品进行性能测定，结果为：平均抗压强度13.21MPa、平均抗折强度3.17MPa，吸水率13.27％、碳化系数82.00％、软化系数86.34％，25次冻融循环抗压强度损失8.3％，质量损失为1.86％。
实施例3
A.按下列质量组分备料：
磷石膏 60kg 建筑垃圾 400kg
高炉渣 20kg 电石渣 20kg
水玻璃 8kg 烧碱 2kg
木质素磺酸钙 2kg 木质素磺酸钠 2kg
氯化钠 5kg 硫酸钠 5kg
含盐废水、冷凝水共100kg，其中：
建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑废弃物，并将该建筑废弃物破碎至粒度为1mm，用常规磁铁机吸取其中的铁；
B.将高炉渣、电石渣干燥至含水率为2％，加入氯化钠、硫酸钠，进行磨粉，至粉体粒度小于0.083mm；
C.将水玻璃、烧碱、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠溶于含盐废水、冷凝水中，配制成溶液；
D.将磷石膏、步骤B所得粉体、建筑垃圾、步骤C所得溶液混合，并进行搅拌1.5分钟，得到混合料；
E.将步骤D中所得混合料按常规成型，得到生坯；
F.将步骤E所得成型生坯静置24小时后进行自然养护7天。
将所得产品进行性能测定，得到：平均抗压强度15.37MPa、平均抗折强度3.61MPa，吸水率11.20％、碳化系数81.23％、软化系数87.34％，25次冻融循环抗压强度损失7.2％，质量损失为1.46％。
实施例4
A.按下列质量组分备料：
磷石膏 65kg 建筑垃圾 450kg
黄磷炉渣 15kg 电石渣 22kg
水玻璃 10kg 纯碱 4kg
聚羧酸 2kg 木质素磺酸钙 2kg
氟硅酸钠 5kg 硫酸钠 3kg
中水 80kg，其中：
建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑废弃物，并将该建筑废弃物破碎至粒度为1.5mm，经常规磁选机除去其中的铁；
B.将黄磷炉渣、电石渣干燥至含水率为2％，加入氟硅酸钠、硫酸钠进行磨粉，至粉体粒度小于0.083mm；
C.将水玻璃、纯碱、聚羧酸、木质素磺酸钙溶于中水中，配制成溶液；
D.将磷石膏、步骤B所得粉体、建筑垃圾、步骤C所得溶液依次加入，并进行搅拌2分钟，得到混合料；
E.将步骤D所得混合料按常规成型，得到生坯；
F.将步骤E所得成型生坯静置24小时后进行蒸汽养护12小时。
将所得产品进行性能测定，得到：平均抗压强度15.69MPa、平均抗折强度3.88MPa，吸水率11.02％、碳化系数81.68％、软化系数87.55％，25次冻融循环抗压强度损失7.4％，质量损失为1.42％。
Claims (5)
1.一种利用磷石膏固化建筑垃圾生产免烧砖的方法，其特征在于经过下列步骤：
A.按下列质量份备料：
磷石膏 60～80份
建筑垃圾 400～600份
辅助材料 20～40份
活化剂 10～15份
减水剂 3～5份
添加剂 5～10份
水 70～100份
其中：
所述建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑废弃物；
所述辅助材料为经过高温煅烧或熔融的黄磷炉渣、高炉渣、粉煤灰、生石灰、电石渣中的一种或几种：
所述活化剂为水玻璃和纯碱，或者为水玻璃和纯碱和烧碱；
所述减水剂为聚羧酸、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、腐植酸钠中的一种或几种；
所述添加剂为氟硅酸钙、氟硅酸钠、磷酸钠、氯化钠、硫酸钠中的一种或几种；
B.将辅助材料干燥至含水率小于5％，加入添加剂，磨粉至粒度小于0.083mm，得粉体；
C.将活化剂、减水剂溶于水中，配制成溶液；
D.将磷石膏、步骤B所得粉体、建筑垃圾、步骤C所得溶液混合，并搅拌1～2分钟，得混合料；
E.将步骤D所得混合料进行常规成型，得生坯；
F.将步骤E所得成型生坯静置24小时后，经常规自然养护7～15天或者蒸汽养护12～24小时，得免烧砖。
2.根据权利要求1所述的生产免烧砖方法，其特征在于将所述建筑垃圾破碎至粒度为0.2～2mm，经常规方法除去其中的铁。
3.根据权利要求1所述的生产免烧砖方法，其特征在于所述活化剂中Na2O∶SiO2＝1∶0.8～1.5质量比。
4.根据权利要求1所述的生产免烧砖方法，其特征在于所述辅助材料中，SiO2+Al2O3的质量之和是辅助材料质量的55％以上。
5.根据权利要求1所述的生产免烧砖方法，其特征在于所述水为普通自来水、城市生活污水、造纸废水、赤泥附液、含碱废水、含盐废水、冷凝水和中水中的一种或几种。
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