CN103183483A

CN103183483A - 一种环境友好辅助胶凝材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103183483A
Application number: CN2011104457953A
Authority: CN
Inventors: 杨德志; 徐东升; 朱伟良; 刘琼; 陆沈磊; 王晓波; 董杨
Original assignee: SHANGHAI DEBIN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI DEBIN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: CN103183483B

Abstract

本发明公开了一种环境辅助胶凝材料，所述辅助胶凝材料以环境友好微粉、工业废渣和激发组分混合制成；本发明还公开了所述环境友辅助胶凝材料的制备方法及应用；本发明以环境友好微粉为主要原料，利用工业废渣对环境友好微粉的激发作用，将使用受限的资源广泛的应用于建材行业的各个方面，对建筑垃圾的资源化利用产生巨大的推动作用。

Description

一种环境友好辅助胶凝材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种环境友好辅助胶凝材料及其制备方法以及应用。

背景技术

现阶段及未来20年，粘土烧结砖是我国房屋建筑垃圾的主导成分，预计到2030年以后我国建筑垃圾的主导成分才以废旧混凝土为主，废旧混凝土资源化适合以再生骨料作为主要发展方向。

目前大部分建筑垃圾资源化再利用企业将再生骨料作为建筑垃圾资源化再利用的主要方向，但存在的问题是：由于建筑垃圾中主要成分为烧结粘土砖，导致建筑垃圾再生骨料混杂大量的碎砖头，不宜作为结构混凝土骨料使用。长期以来，我国建筑垃圾资源化行业一直停留在再生骨料技术路线上，由于再生骨料不适宜作为混凝土工业规模化使用，致使建筑垃圾资源化行业难以实现市场化发展，处置企业难以为继。建筑垃圾再生混合材料，其主要的化学成分是SiO₂和Al₂O₃，具有火山灰效应，其水化活性指标达到62-65％之间，在应用范围上因活性等问题受到一定的局限。

硅酸盐水泥是当今世界使用量最大的胶凝材料，随着对水泥行业节能减排要求的提高，矿渣、粉煤灰、煤矸石等工业废渣作为混合材和掺合料已经成功应用于水泥和水泥基制品的生产中。由于大中城市发展环保的需要，提倡使用新能源，限制燃煤锅炉发展，以及煤炭输送改煤电输送，所以城市工业废渣日益短缺，加之各种建材制品利用工业废渣技术已经成熟，因而工业废渣在各个大城市、特大城市供应日益短缺，要大力发展环境友好型水泥基无机胶凝材料，就需要开辟新的固废资源利用途径。

发明内容

本发明的首要目的就在于克服现有建筑垃圾再生骨料所存在的上述问题，从而提供一种环境友好辅助胶凝材料。

本发明的第二个目的在于提供所述环境友好辅助胶凝材料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供所述环境友好辅助胶凝材料的应用。

本发明的环境友好辅助胶凝材料，所述辅助胶凝材料以环境友好微粉、工业废渣和激发组分混合制成。

根据本发明，所述环境友好微粉含量为70-90％，工业废渣含量为20-30％，激发组分含量为0-5％。

根据本发明，所述环境友好微粉为粒径≤80μm的建筑垃圾再生集料。

根据本发明，所述工业废渣包括高炉矿渣、磷石膏、粉煤灰、煤矸石、煤渣、钢渣和/或电石渣。

根据本发明，所述工业废渣的粒径≤80μm。

根据本发明，所述激发组分包括硫酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙、硫酸钙、硅酸钠、氧化钙、氯化钙、氯化钠、木钙类减水剂、萘系减水剂和/或三乙醇胺。

本发明还提供了所述环境友好辅助胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

1)制备粒径≤80μm的环境友好微粉；

2)将工业废渣粉磨至粒径≤8μm；

3)将环境友好微粉、工业废渣与激发组分按比例混合均匀，得到环境友好辅助胶凝材料。

具体地，所述步骤1)制备环境友好微粉包括以下步骤：

A、通过预处理设备处置建筑垃圾，得到5mm≤粒径≤50mm的物料；；

B、将步骤A所得物料再生制粉，得到粒径≤1000μm的材料；

C、收集粒径≤80μm的建筑垃圾再生集料，即为环境友好微粉。

根据本发明的制备方法，所述步骤A建筑垃圾预处理的步骤包括：粗破、分拣、磁选、中破、筛分。

根据本发明的制备方法，所述粗破指采用破碎设备将建筑垃圾粗破碎至粒径100mm；具体地，所述粗破的破碎设备包括颚破、反击破、辊破和锤破。

根据本发明的制备方法，所述分拣指将建筑垃圾中塑料、织物、木头之类轻质可燃物采用人工或机械的方式去除。

根据本发明的制备方法，所述中破指使用破碎设备将粗物料破碎至粉末；具体地，所述中破的破碎设备包括反击破和粗锤破。

根据本发明的制备方法，所述筛分指将不同粒径的物料分开以作不同方式处置。

根据本发明的制备方法，所述步骤B制粉的步骤包括：粉磨、收集粉体材料。

根据本发明的制备方法，所述粉磨指使用粉磨设备对物料进行研磨；进一步地，所述粉磨设备包括辊压机、立磨、锤磨机和冲击磨。

根据本发明的制备方法，所述收集粉体材料指使用收尘设备收集粒径≤1000μm的粉体材料；进一步地，所述收尘设备包括气箱脉冲收集器。

根据本发明的制备方法，所述步骤C收集指用分级设备收集粒径≤80μm的建筑垃圾再生集料；进一步地，所述分级设备包括风力分级和筛分。

根据本发明的制备方法，所述工业废渣包括高炉矿渣、磷石膏、粉煤灰、煤矸石、煤渣、钢渣和/或电石渣。

根据本发明的制备方法，所述步骤2)粉磨指使用粉磨设备对工业废渣进行研磨；具体地，所述粉磨设备包括锤磨、球磨和立磨。

根据本发明的制备方法，所述激发组分包括硫酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙、硫酸钙、硅酸钠、氧化钙、氯化钙、氯化钠、木钙类减水剂、萘系减水剂和/或三乙醇胺。

根据本发明的制备方法，所述环境友好微粉含量为70-90％，工业废渣含量为10-30％，激发组分含量为0-5％。

本发明还公开了环境友好辅助胶凝材料的应用，用于制备水泥、混凝土或砂浆。

本发明的有益效果在于：

1、资源综合利用

本发明的环境友好辅助胶凝材料在实现建筑垃圾低能耗、高附加值利用的同时，还消耗了大量的高炉矿渣、电石渣、磷石膏等工业废渣。本发明以环境友好微粉为主要原料，利用工业废渣对环境友好微粉的激发作用，将使用受限的资源广泛的应用于建材行业的各个方面，对建筑垃圾的资源化利用产生巨大的推动作用。

2、提高资源综合利用价值

建筑垃圾高附加值利用既关系到我国建筑垃圾资源化行业市场化发展，也关系到资源的物尽其用。本发明所述环境友好型辅助胶凝材料，环境友好微粉在经过工业废渣的激发后，活性指标可达到70％以上，其性能指标已经完全达到国家规定二级粉煤灰的标准，可以代替粉煤灰应用于建材生产，也可以作为胶凝材料部分替代水泥，不仅可以大幅度提高再生材料的应用价值，还可以解决我国火力发电少的地区粉煤灰资源短缺的问题，具有广泛的前景。

3、用途广

本发明的环境友好型辅助胶凝材料，在性能指标上与建筑垃圾再生粉体相比有了大幅度的提高，已经完全达到国家规定的二级粉煤灰的标准，几乎所有的水泥基建材产品如水泥、混凝土、砂浆、墙体材料等都可以使用本发明的环境友好辅助胶凝材料，实现建筑垃圾的高附加值利用，大幅度提高建筑垃圾应用量。本发明的环境友好型辅助胶凝材料为我国建筑垃圾再生粉体高效利用开辟了新的途径，也为工业废渣的处理找到一条新的途径。

4、节能环保意义巨大

本发明的环境友好型辅助胶凝材料得以广泛应用，实现了建筑垃圾变废为宝，减少了建筑垃圾到处堆放对社会、环境造成的影响，还综合利用了工业废渣，同时可以为水泥业综合利用建筑垃圾打开缺口，为混凝土及其制品业实现建筑垃圾大掺量奠定基础。以水泥业为例，本发明的环境友好辅助胶凝材料得以发展，实现1亿吨产量，有望节约煤炭1000万吨，减少石灰石开采5000万吨，同时减少1亿吨建筑垃圾排放，在减少水泥生产中的能耗、尾气排放的同时，资源化的利用建筑垃圾，环境效益也十分突出。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

本发明中，颚破、反击破、辊破、锤破、反击破、粗锤破、辊压机、锤磨机、冲击磨、立磨、气箱脉冲收集器等设备购自上海德滨环保科技有限公司。

实施例1、环境友好辅助胶凝材料的制备

按照以下步骤制备本发明的环境友好辅助胶凝材料：

1)制备粒径≤80μm的环境友好微粉；

A、通过预处理设备处置建筑垃圾，得到5mm≤粒径≤50mm的物料；

具体地，首先将建筑垃圾粗破，采用破碎设备(颚破、反击破、辊破或锤破)将建筑垃圾粗破碎至粒径100mm左右物料；接着将建筑垃圾中塑料、织物、木头之类轻质可燃物采用人工或机械的方式分拣去除；然后采用破碎设备(反击破或粗锤破)实现建筑垃圾粗物料中破；同时，由于建筑垃圾中泥土强度较低，在高速旋转的破碎设备里，通过击、打、磨、搓等工艺，泥土迅速变成粉末，采用筛分机将不同粒径的物料分开以作不同方式处置，其中把粒径＜5mm含土量较大的物料剥离，粒径＜5mm含土量较大的物料筛分后直接输出作为路基材料等使用；回收5mm≤粒径≤50mm的物料作为下一道工序材料，粒径＞50mm物料返回中破的破碎设备中再破碎，其中粗破、中破、筛分过程后还包括磁选去除金属杂质的步骤。

B、将步骤A所得物料再生制粉，得到粒径≤1000μm的材料；

具体地，采用粉磨设备(辊压机、锤磨机、冲击磨或立磨)对建筑垃圾预处理获得的5mm≤粒径≤50mm物料进行研磨，经粉磨后的物料采用收尘设备(气箱脉冲收集器)收集粒径≤1000μm的粉体材料，粒径＞1000μm的物料可返回粉磨设备进一步研磨或者单独收集以作他用。

C、收集粒径≤80μm的建筑垃圾再生集料，即为环境友好微粉；

具体地，采用分级设备(风力分级或筛分)，分别收集步骤B所得粒径≤1000μm的材料中80μm≤粒径≤1000μm的建筑垃圾再生集料和粒径≤80μm环境友好微粉，粒径≤80μm的建筑垃圾再生集料，即为环境友好微粉，进入储存罐储存。

2)将工业废渣粉磨至粒径≤80μm；

具体的，将工业废渣(高炉矿渣、磷石膏、粉煤灰、煤矸石、煤渣、钢渣和/或电石渣)视其种类不同和原有细度不同，采用粉磨设备(锤磨、球磨或立磨)，磨细至粒径≤80μm。

3)将环境友好微粉、工业废渣与激发组分按比例混合均匀，得到本发明的环境友好辅助胶凝材料。

具体地，将环境友好微粉、工业废渣与激发组分(硫酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙、硫酸钙、硅酸钠、氧化钙、氯化钙、氯化钠、木钙类减水剂、萘系减水剂和/或三乙醇胺)按比例(环境友好微粉：70-90％；工业废渣：10-30％；激发组分：0-5％)均化混合，得到本发明所述的环境友好辅助胶凝材料。

实施例2、环境友好辅助胶凝材料的配制

按表1所示的配方，将各组分按比例重量比(％)混合搅拌均匀，得到环境友好辅助胶凝材料。

表1

其中，激发组分是指通过加入一些化学物质，以促进系统的水化，提高材料的性能，所述的激发组分包括硫酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙、硫酸钙、硅酸钠、氧化钙、氯化钙、氯化钠、木钙类减水剂、萘系减水剂和/或三乙醇胺。

实施例3、环境友好辅助胶凝材料的检测

将表1中1#环境友好辅助胶凝材料参照《GB/T 176-2008水泥化学分析方法》对其化学成分进行测定，结果如表2所示：

表2

注：R指碱金属Na和K，R₂O指碱含量(由Na₂O+0.658K₂O计算得出)

参照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰GBT1596-2005》中的测试方法，对表1中1#环境友好辅助胶凝材料的各项性能进行测定，结果如表3所示：

表3

细度(45μm方孔筛筛余)	20
		需水量比(％)	95
烧失量(％)	7
		含水量(％)	1
三氧化硫(％)	0.5
		游离氧化钙(％)	0.5
安定性(mm)	2
		28d活性指数(％)	72

由表2和表3结果可知，本发明所述的环境友好型辅助胶凝材料，环境友好微粉在经过工业废渣的激发后，活性指标可达到70％以上，其性能指标已经完全达到国家规定二级粉煤灰的标准，可以代替粉煤灰应用于建材生产，也可以作为胶凝材料部分替代水泥。

实施例4、环境友好辅助胶凝材料作为混凝土掺合料的应用

按表4所示的配方，将各组分按比例混合搅拌均匀，按照水胶比0.3-0.4加入水再次搅拌均匀，浇筑养护，既得混凝土。

表4

取表4中的混凝土，按照《GB/T 50080-2002普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、《GB/T普通混凝土力学性能试验方法标准》进行检测，结果见表5：

表5

	C25普通混凝土	C10道路垫层混凝土
			坍落度(mm)	70	30
20天抗压强度(MPa)	28.7	11.5

由表5的结果可知，本发明的环境友好型辅助胶凝材料可以生产符合标号要求的普通混凝土、道路垫层混凝土、基础混凝土等不同用途的无筋素混凝土。

实施例5、环境友好辅助胶凝材料作为砂浆原料的应用

按表6所示的配方，将本发明的辅助胶凝材料参入到砌筑砂浆中，采用预拌砂浆工艺搅拌生产。

表6

取表6配制好的砂浆，按照《JGJ 70-2009建筑砂浆基本性能试验方法》进行检测，结果见表7：

表7

	1	2	3
				稠度(mm)	90	90	90
28天抗压强度(MPa)	6.7	5.3	11.2

如表7所示，本发明的辅助胶凝材料作为原料生产砂浆，砂浆的强度可调可控，根据工程实际需要调整，可以生产出各种型号建筑砂浆。

Claims

1.一种环境友好辅助胶凝材料，其特征在于，所述辅助胶凝材料以环境友好微粉、工业废渣和激发组分混合制成。

2.如权利要求1所述的环境友好辅助胶凝材料，其特征在于，所述环境友好微粉含量为70-90％，工业废渣含量为10-30％，激发组分含量为0-5％。

3.如权利要求1所述的环境友好辅助胶凝材料，其特征在于，所述环境友好微粉为粒径≤80μm的建筑垃圾再生集料。

4.如权利要求1所述的环境友好辅助胶凝材料，其特征在于，所述工业废渣包括高炉矿渣、磷石膏、粉煤灰、煤矸石、煤渣、钢渣和/或电石渣。

5.如权利要求1或4所述的环境友好辅助胶凝材料，其特征在于，所述工业废渣的粒径≤80μm。

6.如权利要求1所述的环境友好辅助胶凝材料，其特征在于，所述激发组分包括硫酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙、硫酸钙、硅酸钠、氧化钙、氯化钙、氯化钠、木钙类减水剂、萘系减水剂和/或三乙醇胺。

7.一种如权利要求1所述的环境友好辅助胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备粒径≤80μm的环境友好微粉；

2)将工业废渣粉磨至粒径≤8μm；

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)制备环境友好微粉包括以下步骤：

B、将步骤A所得物料再生制粉，得到粒径≤1000μm的材料；

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述建筑垃圾预处理的步骤包括：粗破、分拣、磁选、中破、筛分。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述粗破指采用破碎设备将建筑垃圾粗破碎至粒径100mm。

11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述粗破的破碎设备包括颚破、反击破、辊破和锤破。

12.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述分拣指将建筑垃圾中塑料、织物、木头之类轻质可燃物采用人工或机械的方式去除。

13.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述中破指使用破碎设备将粗物料破碎至粉末。

14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述中破的破碎设备包括反击破和粗锤破。

15.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述筛分指将不同粒径的物料分开以作不同方式处置。

16.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B制粉的步骤包括：粉磨、收集粉体材料。

17.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述粉磨指使用粉磨设备对物料进行研磨。

18.如权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述粉磨设备包括辊压机、立磨、锤磨机和冲击磨。

19.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述收集粉体材料指使用收尘设备收集粒径≤1000μm的粉体材料。

20.如权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述收尘设备包括气箱脉冲收集器。

21.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C收集指用分级设备收集粒径≤80μm的建筑垃圾再生集料。

22.如权利要求21所述的制备方法，其特征在于，所述分级设备包括风力分级和筛分。

23.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述工业废渣包括高炉矿渣、磷石膏、粉煤灰、煤矸石、煤渣、钢渣和/或电石渣。

24.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)粉磨指使用粉磨设备对工业废渣进行研磨。

25.如权利要求24所述的制备方法，其特征在于，所述粉磨设备包括锤磨、球磨和立磨。

26.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述激发组分包括硫酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙、硫酸钙、硅酸钠、氧化钙、氯化钙、氯化钠、木钙类减水剂、萘系减水剂和/或三乙醇胺。

27.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述环境友好微粉含量为70-90％，工业废渣含量为10-30％，激发组分含量为0-5％。

28.如权利要求1所述的环境友好辅助胶凝材料的应用，其特征在于，用于制备水泥、混凝土或砂浆。