CN103664108A - 一种环保新型建筑用砖及制备方法 - Google Patents

一种环保新型建筑用砖及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种环保新型建筑用砖及制备方法，属于废弃物处理技术领域，由硅酸盐水泥、石膏、GCY活化剂、MSZ168-C添加剂、粗炉渣、细炉渣、磁化水组成；其制备方法是先将炉渣垃圾焚烧发电厂排放的炉渣经过水解槽洗涤、破碎筛选、磁选、浮力分选、筛选3～15mm颗粒一系列预处理后，使用强制式搅拌机按设定配比将炉渣、MSZ168-C添加剂加入搅拌槽，再将GCY活化剂与经过磁化器处理的磁化水稀释与水泥一起加入搅拌，压制成型后进行养护即得成品；本发明实现了炉渣免烧制备成型砖，不仅缩短了制备时间，而且降低了燃烧能耗和避免了燃烧过程中有害气体的排出，环保效果突出；所制造的砖块强度高、重量轻、保温性能好，能够满足现代建筑对墙体材料的轻质节能隔热保温的要求。

Description

一种环保新型建筑用砖及制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑用砖，具体涉及一种利用焚烧垃圾产生的炉渣生产的环保砖及其制备方法，属于废弃物处理技术领域。
背景技术
随着基本建设的持续升温，建筑用砖的需求也越来越大，现有的制砖技术是利用粘土烧砖，而粘土烧砖会对基本农田造成大量的破坏。因此利用废弃物再利用原则，生产节能利废的环保砖已成为当务之急。
生活垃圾焚烧炉焚烧垃圾后会产生一定量的炉渣，其中炉排炉产生的炉渣量约为垃圾重量的20%。炉渣一般都是进行填埋处理，不仅占用土地资源，而且会给土壤和地下水带来安全隐患。处置垃圾焚烧炉渣，将其作为一种新的资源加以利用，变废为宝，实现资源的合理利用，利国利民。
炉渣是一种浅灰色的锅炉底渣，其颜色会随着含炭量的增加变深，形状通常是不规则的、带棱角的蜂窝状颗粒，表面多为玻璃质，主要是不可燃的无机物以及部分未燃尽的可燃有机物，还可能含有少量有害物质，如重金属等，均来源于垃圾中的玻璃、装修杂物、瓶子、陶瓷、砖块、金属、熔渣等。炉渣中的主要成分是硅酸盐，与水泥的基本成分一致。
通过电子显微镜观察可知，炉渣是由多种粒子构成的，其中非晶体颗粒占总量的50%以上。其颗粒组成为漂珠占0.1%～0.3%，实心微珠占45%～58%，炭粒占1%～3%，不规则多孔体占28%～39%，石英占5%～8%，其他占5%。炉渣粒径分布比较均匀，级配曲线比较平缓，拟合效果好。 根据最大密度曲线理论，级配指数n=0.5时，为抛物线最大密度理想曲线，即集料能够达到最大密度，能够形成较高的强度；n=0.3～0.7为允许波动范围。炉渣级配指数n=0.3815，在允许波动范围内，能够形成较大密度和较高强度。炉渣颗粒是粗细分布均匀的集料，易压实到具有高承载能力的状态，且抗剪切能力高、抗冻性好、稳定性高。
本发明将垃圾焚烧发电厂排放的炉渣经过水解槽洗涤破碎筛选、磁选、浮力分选、筛选等一系列步骤处理后，压制、养护成型，生产出一种环保新型建筑用砖，不仅节土利废，节能环保，而且制得的砖强度高、重量轻、保温性能好。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保新型建筑用砖，该环保砖强度高、重量轻、保温性能好。
本发明的另一个目的是提供一种环保新型建筑用砖的制备方法。
为实现上述发明的目的，本发明采取的技术方案如下：
一种环保新型建筑用砖，由以下重量份的组分组成：
硅酸盐水泥：3~8份
石膏：5~10份
GCY活化剂：1~5份
MSZ168-C添加剂：10~20份
粗炉渣（5-15mm）：40~50份
细炉渣(2mm-4mm)：20~30份
磁化水：3~8份；
一种环保新型建筑用砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）炉渣处理
a.垃圾焚烧发电厂排放的炉渣经过水解槽洗涤，去除可溶解盐；
b.破碎筛选，调整炉渣颗粒粗细分布；
c.磁选，以去除铁；
d.进行浮力分选，去除剩余有色金属；
e.筛选3～15mm颗粒备用，3mm及3mm以下的颗粒和水辊碾搅拌、陈化，备用；
（2） 原材料配比及混合 
 a.采用磁化器，对水进行磁化处理； 
b.使用强制式搅拌机按设定配比将石膏、炉渣、MSZ168-C添加剂加入搅拌槽，再将GCY活化剂与磁化水稀释与硅酸盐水泥一起加入搅拌；
（3）压制成型
使用砌块成型机将搅拌后的物料压制成型，标准砖模具按设定配比方案进行压制；
（4）养护
砖坯成型后具有一定强度，进行洒水养护，隔3小时洒水1次，5天后每隔5小时1次，10天后每隔10小时1次，15天后自然干燥至28天；
上述的粗细炉渣是采用粗细集料筛分测定炉渣的粗细分布；
上述的石膏是选用CaO含量大于32%、SO3含量大于45%、H2O含量小于20%、其他杂质含量小于3%的石膏；
上述的MSZ168-C添加剂的主要成分为岩石精，其质量百分含量为90%，为粉末状，经过0.08mm集料筛选再进行使用；
所述的GCY活化剂主要成分为正硅酸钠Na4SiO4，其质量百分含量为95%，用于调节砖体的酸碱度，在集料混合中腐蚀炉渣中的玻璃体表面，增强物料之间的附着力。
本发明的有益效果是：
（1）添加的MSZ168-C胶结添加剂主要成分为岩石精，是一种水泥塑化剂，它作为一种胶结料，成粉末状，经过0.08mm集料筛选再进行使用。用于取代或者部分石灰，可以提高砖体早起强度。提高免烧砖的抗压、抗折、抗冻、及保水性，可以有效防腐蚀，渗漏，本添加剂无毒性，在使用中不产生有毒物质，符合国家环境保护要求。
（2）采用GCY活化剂 主要成分为正硅酸钠（Na4SiO4），用于调节砖体的酸碱度，可在集料混合中腐蚀炉渣中的玻璃体表面，增强物料之间的附着力。
（3）本发明以二氧化硅和氧化铝为主要成分的硅铝质材料，其主要反应活性是与水泥水化生成的氢氧化钙反应形成硅酸钙结晶，反应过程如下：SiO2+xCa(OH)2+(n-x)H2O= xCaO·SiO2·nH2O，炉渣还和其他的水化产物进行一系列复杂的二次反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙结晶，氢氧化钙及水化铝酸钙等析出针状晶体伸入硅酸钙凝胶体内使炉渣砖硬化而具有强度。
（4）本发明实现了炉渣免烧制备成型砖，不仅缩短了制备时间，而且降低了燃烧能耗和避免了燃烧过程中有害气体的排出，环保效果突出。
（5）本发明不仅将废物利用，高效节能，而且所制的砖块强度高、重量轻、保温性能好，能够满足现代建筑对墙体材料的轻质节能隔热保温的要求。
对于该发明，我们进行了生产实践，结果如下：
（1）炉渣分析
炉渣颗粒形态
通过电子显微镜观察可知，炉渣是由多种粒子构成的，其中非晶体颗粒占总量的50%以上。其颗粒组成为漂珠占0.1%～0.3%，实心微珠占45%～58%，炭粒占1%～3%，不规则多孔体占28%～39%，石英占5%～8%，其他占5%。炉渣粒径分布比较均匀，级配曲线比较平缓，拟合效果好。 根据最大密度曲线理论，级配指数n=0.5时，为抛物线最大密度理想曲线，即集料能够达到最大密度，能够形成较高的强度；n=0.3～0.7为允许波动范围。炉渣级配指数n=0.3815，在允许波动范围内，能够形成较大密度和较高强度；
炉渣颗粒细度分布
炉渣颗粒是粗细分布均匀的集料，易压实到具有高承载能力的状态，且抗剪切能力高、抗冻性好、稳定性高。采用粗细集料筛分测定炉渣的粗细分布为：0.1～4mm的炉渣占15%～20%，5mm以上的达70%；
炉渣的含水率、密度、吸水率；炉渣的含水率一般在21%左右，密度在1250kg/m3左右，吸水率在9%左右。
炉渣的坚固性
经过加工筛选处理，炉渣质量损失约为4.31% ，炉渣的坚固性可达到制造环保免烧砖的要求。
炉渣的有机质含量
炉渣中的有机质会影响无机结合料硅酸钙的稳定性，集料中有机质含量符合制造环保免烧砖的要求。
炉渣金属浸出评价
垃圾焚烧厂垃圾焚烧炉渣总Cd总、Pd、总Zn、氰化物、总Ni、总As、总Hg和Cr6+，均未超过国家标准。另外各种文献资料一般也认为炉渣不属于危险废物。分析研究表明，炉渣不属于危险废物，其颗粒粗细分布较均匀，物理组成复杂，具有较高的强度；金属和有机质含量低，坚固性好，符合国家标准《墙体材料术语》（GB/T 18968-2003）中硅酸盐砖原材料的要求，可用作生产环保免烧砖。
（2）炉渣免烧砖的分析
 环保新型建筑用砖的重金属浸出特性 炉渣中含有极少量Pb、Cr、Cd、As等有害元素，重金属浸出量均未超标。符合国家标准GB 3838—2002 《地表水环境质量标准》优Ⅴ类水要求。
环保新型砖重金属浸出情况表
Figure 2013106959898100002DEST_PATH_IMAGE001
（3）环保新型砖免烧砖标准
生产的环保新型建筑用砖：小型空心砌砖、实心砼砖均符合《中华人民共和国国家标准GB8239-97》标准强度等级5。
Figure 2013106959898100002DEST_PATH_IMAGE002
根据国家标准和建筑建材用砖产品规格制定
Figure 2013106959898100002DEST_PATH_IMAGE003
附图说明
 图1为生产流程图。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步详细说明，这些实例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
实施例1
环保新型建筑用砖，由以下重量份的组分组成：
硅酸盐水泥：3份
石膏：5份
GCY活化剂:1份
MSZ168-C添加剂：10份
粗炉渣（5-15mm）：40份
细炉渣(2mm-4mm)：20份
磁化水：3份
环保新型建筑用砖的方法，包括如下步骤：
（1）炉渣处理
a.垃圾焚烧发电厂排放的炉渣经过水解槽洗涤，去除可溶解盐；
b.破碎筛选，调整炉渣颗粒粗细分布；
c.磁选，以去除铁；
d.进行浮力分选，去除剩余有色金属；
e.筛选3～15mm颗粒备用，3mm及3mm以下的颗粒及水辊碾搅拌、陈化，备用;
（2） 原材料配比及混合 
 a.采用磁化器，对水进行磁化处理； 
b.使用JS500型强制式搅拌机按设定配比将石膏、炉渣、MSZ168-C添加剂加入搅拌槽，再将GCY活化剂与磁化水稀释与水泥一起加入搅拌；
（3）压制成型
使用HQC3A砌块成型机与QJJ3-25砌块成型机压制成型，标准砖模具按设定配比方案进行压制；
（4）养护
砖坯成型后具有一定强度，进行洒水养护，隔3小时洒水1次，5天后每隔5小时1次，10天后每隔10小时1次，15天后自然干燥至28天。
实施例2
环保新型建筑用砖，由以下重量份的组分组成：
硅酸盐水泥：8份
石膏：10份
GCY活化剂:5份
MSZ168-C添加剂：20份
粗炉渣（5-15mm）：50份
细炉渣(2mm-4mm)：30份
磁化水：8份；
环保新型建筑用砖的方法，包括如下步骤：
（1）炉渣处理
a.垃圾焚烧发电厂排放的炉渣经过水解槽洗涤，去除可溶解盐；
b.破碎筛选，调整炉渣颗粒粗细分布；
c.磁选，以去除铁；
d.进行浮力分选，去除剩余有色金属；
e.筛选3～15mm颗粒备用，3mm及3mm以下的颗粒及水辊碾搅拌、陈化，备用;
（2） 原材料配比及混合 
 a.采用磁化器，对水进行磁化处理； 
b.使用JS500型强制式搅拌机按设定配比将石膏、炉渣、MSZ168-C添加剂加入搅拌槽，再将GCY活化剂与磁化水稀释与水泥一起加入搅拌；
（3）压制成型
使用HQC3A砌块成型机与QJJ3-25砌块成型机压制成型，标准砖模具按设定配比方案进行压制；
（4）养护
砖坯成型后具有一定强度，进行洒水养护，隔3小时洒水1次，5天后每隔5小时1次，10天后每隔10小时1次，15天后自然干燥至28天。
实施例3
环保新型建筑用砖，由以下重量份的组分组成：
硅酸盐水泥：5份
石膏：7份
GCY活化剂:2.5份
MSZ168-C添加剂：15份
粗炉渣（5-15mm）：45份
细炉渣(2mm-4mm)：25份
磁化水：5份；
环保新型建筑用砖的方法，包括如下步骤：
（1）炉渣处理
a.垃圾焚烧发电厂排放的炉渣经过水解槽洗涤，去除可溶解盐；
b.破碎筛选，调整炉渣颗粒粗细分布；
c.磁选，以去除铁；
d.进行浮力分选，去除剩余有色金属；
e.筛选3～15mm颗粒备用，3mm及3mm以下的颗粒；及水辊碾搅拌、陈化，备用;
（2） 原材料配比及混合 
 a.采用磁化器，对水进行磁化处理； 
b.使用JS500型强制式搅拌机按设定配比将石膏、炉渣、MSZ168-C添加剂加入搅拌槽，再将GCY活化剂与磁化水稀释与水泥一起加入搅拌；
（3）压制成型
使用HQC3A砌块成型机与QJJ3-25砌块成型机压制成型，标准砖模具按设定配比方案进行压制；
（4）养护
砖坯成型后具有一定强度，进行洒水养护，隔3小时洒水1次，5天后每隔5小时1次，10天后每隔10小时1次，15天后自然干燥至28天。
实施例4
环保新型建筑用砖，由以下重量份的组分组成：
硅酸盐水泥：4份
石膏：6份
GCY活化剂:3份
MSZ168-C添加剂：12份
粗炉渣（5-15mm）：42份
细炉渣(2mm-4mm)：23份
磁化水：4份；
环保新型建筑用砖的方法，包括如下步骤：
（1）炉渣处理
a.垃圾焚烧发电厂排放的炉渣经过水解槽洗涤，去除可溶解盐；
b.破碎筛选，调整炉渣颗粒粗细分布；
c.磁选，以去除铁；
d.进行浮力分选，去除剩余有色金属；
e.筛选3～15mm颗粒备用，3mm及3mm以下的颗粒及水辊碾搅拌、陈化，备用;
（2） 原材料配比及混合 
 a.采用磁化器，对水进行磁化处理； 
b.使用JS500型强制式搅拌机按设定配比将石膏、炉渣、MSZ168-C添加剂加入搅拌槽，再将GCY活化剂与磁化水稀释与水泥一起加入搅拌；
（3）压制成型
使用HQC3A砌块成型机与QJJ3-25砌块成型机压制成型，标准砖模具按设定配比方案进行压制；
（4）养护
砖坯成型后具有一定强度，进行洒水养护，隔3小时洒水1次，5天后每隔5小时1次，10天后每隔10小时1次，15天后自然干燥至28天。
实施例5
环保新型建筑用砖，由以下重量份的组分组成：
硅酸盐水泥：7份
石膏：9份
GCY活化剂:4份
MSZ168-C添加剂：17份
粗炉渣（5-15mm）：46份
细炉渣(2mm-4mm)：26份
磁化水：7份
环保新型建筑用砖的方法，包括如下步骤：
（1）炉渣处理
a.垃圾焚烧发电厂排放的炉渣经过水解槽洗涤，去除可溶解盐；
b.破碎筛选，调整炉渣颗粒粗细分布；
c.磁选，以去除铁；
d.进行浮力分选，去除剩余有色金属；
e.筛选3～15mm颗粒备用，3mm及3mm以下的颗粒及水辊碾搅拌、陈化，备用;
（2） 原材料配比及混合 
 a.采用磁化器，对水进行磁化处理； 
b.使用JS500型强制式搅拌机按设定配比将石膏、炉渣、MSZ168-C添加剂加入搅拌槽，再将GCY活化剂与磁化水稀释与水泥一起加入搅拌；
（3）压制成型
使用HQC3A砌块成型机与QJJ3-25砌块成型机压制成型，标准砖模具按设定配比方案进行压制；
（4）养护
砖坯成型后具有一定强度，进行洒水养护，隔3小时洒水1次，5天后每隔5小时1次，10天后每隔10小时1次，15天后自然干燥至28天。

Claims (8)

1.一种环保新型建筑用砖，其特征在于：由以下重量份的组分组成：
硅酸盐水泥：3~8份
石膏：5~10份
GCY活化剂：1~5份
MSZ168-C添加剂：10~20份
粗炉渣（5-15mm）：40~50份
细炉渣(2mm-4mm)：20~30份
磁化水：3~8份。
2.根据权利要求1所述的一种环保新型建筑用砖，其特征在于：所述的粗细炉渣是采用粗细集料筛分测定炉渣的粗细分布。
3.根据权利要求1所述的一种环保新型建筑用砖，其特征在于：所述的石膏是选用CaO含量大于32%、SO3含量大于45%、H2O含量小于20%、其他杂质含量小于3%的石膏。
4.根据权利要求1所述的一种环保新型建筑用砖，其特征在于：所述的MSZ168-C添加剂的主要成分为岩石精，其质量百分含量为90%，为粉末状，经过0.08mm集料筛选再进行使用。
5.根据权利要求1所述的一种环保新型建筑用砖，其特征在于：所述的GCY活化剂主要成分为正硅酸钠Na4SiO4，其质量百分含量为95%，用于调节砖体的酸碱度，在集料混合中腐蚀炉渣中的玻璃体表面，增强物料之间的附着力。
6.一种用于制备权利要求1所述的环保新型建筑用砖的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）炉渣处理
a.垃圾焚烧发电厂排放的炉渣经过水解槽洗涤，去除可溶解盐；
b.破碎筛选，调整炉渣颗粒粗细分布；
c.磁选，以去除铁；
d.进行浮力分选，去除剩余有色金属；
e.筛选3～15mm颗粒备用，3mm及3mm以下的颗粒和水辊碾搅拌、陈化，备用；
（2） 原材料配比及混合 
 a.采用磁化器，对水进行磁化处理； 
b.使用强制式搅拌机按设定配比将石膏、炉渣、MSZ168-C添加剂加入搅拌槽，再将GCY活化剂与磁化水稀释与硅酸盐水泥一起加入搅拌；
（3）压制成型
使用砌块成型机将搅拌后的物料压制成型，标准砖模具按设定配比方案进行压制；
（4）养护
砖坯成型后具有一定强度，进行洒水养护，隔3小时洒水1次，5天后每隔5小时1次，10天后每隔10小时1次，15天后自然干燥至28天。
7.根据权利要求6所述的一种环保新型建筑用砖的制备方法，其特征在于：所述的水泥凝结时间：初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h；细度：80μm方孔筛筛余不得超过10%；碱含量：pH值高于12。
8.根据权利要求6所述的一种环保新型建筑用砖的制备方法，其特征在于：步骤（2）中b所述的搅拌要严格控制加水量，使含水率不超过15%。
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