CN104310960B - 一种利用建筑垃圾和废玻璃制备的陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用建筑垃圾和废玻璃制备的陶粒及其制备方法，属于固体废弃物综合利用技术领域，由下述重量份的原料制成：建筑垃圾5～10份、废玻璃3～8份、城市污泥65～80份、水泥熟料10～20份、粉煤灰5～15份。利用建筑垃圾和废玻璃制备陶粒的方法，其步骤为：原料粉磨、配料、造粒、热解干馏、焙烧。本发明公开的陶粒原材料来源广泛、产品成本低；加入废玻璃粉使陶粒形成内部孔结构，保温隔热效果好、防水性能好；城市污泥为原料有效的降低了陶粒的容重；建筑垃圾和水泥的使用提高了陶粒的抗压强度。本发明能够变废为宝，不仅有利于改善环境污染，并且能够有效地实现建筑垃圾、城市污泥、废玻璃的资源化利用。

Description

一种利用建筑垃圾和废玻璃制备的陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于固体废弃物综合利用技术领域，尤其涉及一种利用建筑垃圾和废玻璃制备的陶粒，同时还涉及其制备方法。
背景技术
随着建筑业的快速发展，相伴而产生的建筑垃圾日益增多，中国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的1/3以上。绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村，露天堆放或填埋，没有得到资源化利用。建筑垃圾进行填埋需要耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。建筑垃圾被填埋地下还会造成地下水污染，破坏土壤结构、造成地表沉降。
玻璃不但广泛应用于房屋建设和人民的日常生活之中，而且发展成为科研生产以及尖端技术所不可缺少的新材料。不可避免的，在其生产及使用过程中也形成了大量玻璃废弃物。
此外，随着城市化速度的加快，城市人口快速增加、城市废水、污水的排放量日益增多，导致了城市污泥排放量的激增。据报道，我国污水排放量已达5.11×104亿吨/年，城市污泥量约占处理水量的0.3%～0.5%。由此可见，城市污泥每年的排放量巨大。城市污泥中含有一些重金属、病原菌和毒性有机物，产生土地污染、腐烂、散发臭气、污染地下水等环境危害。城市污泥处理主要有填埋、农用堆肥、填海和热化学处理等几种方法，但是这些方法会带来重金属、二噁英等二次污染问题。
与此同时，我国迅猛发展的高层框架结构建筑不仅要求墙体材料高强轻质，同时对承重的框架结构也提出了轻质高强的要求。陶粒作为一种轻质高强的骨料，具有容重小、强度高、粒径可分多级、孔洞丰富等特点，正符合现代建筑业的需要，它代替石子作为混凝土中的骨料，减轻了建筑物结构重量的30%，改善了其它方面的经济技术指标，而且对于提高建筑物的抗震性具有重要意义。
本发明正是对建筑垃圾、城市污泥、废玻璃等废弃物的资源化重复利用，开发了一种新的陶粒产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用建筑垃圾和废玻璃制备的表观密度小、强度高的陶粒及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用建筑垃圾和废玻璃制备的陶粒，由下述重量份的原料制成：建筑垃圾5～10份、废玻璃3～8份、城市污泥65～80份、水泥熟料10～20份、粉煤灰5～15份。
优选地，所述利用建筑垃圾和废玻璃制备的陶粒，由下述重量份的原料制成：建筑垃圾5份、废玻璃5份、城市污泥70份、水泥熟料10份、粉煤灰10份。
所述城市污泥的含水率（水分的重量占污泥总重量的百分比）为70~85%。
利用建筑垃圾和废玻璃制备陶粒的方法，其步骤为：
a、对建筑建筑垃圾、水泥熟料以及废玻璃进行粉磨，然后将所有的原料混合、造粒，粒子的直径为10-20mm，对粒子进行干燥使其含水率10%以下，；
b、热解干馏：将干燥后的粒子放入热解干馏炉中，以5～10℃/min的升温速率从180℃加热到800℃，进行热解干馏；
c、焙烧：将热解干馏后的粒子输送至回转窑中焙烧，从800℃加热到1050～1150℃，并保温10～60min。
所述步骤a中，建筑垃圾粉磨后粒径≤0.45mm；水泥熟料粉磨后粒径≤80μm；废玻璃粉磨后粒径≤70μm。
造粒前，控制原料混合物的含水率55~62%。
所述步骤a中，对粒子进行干燥，使其含水率达到10%以下。
所述热解干馏炉采用螺旋式进料，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明采用建筑垃圾、废玻璃、城市污泥、水泥熟料、粉煤灰为原料制备陶粒，其原材料来源广泛、产品成本低。同时，轻质陶粒作为墙体材料的主要组成部分，其需求量大，为城市污泥、城市建筑垃圾、废玻璃等大体积污染物找到了一条非常适宜的处理途径，也有效提升了城市污泥、城市建筑垃圾、废玻璃的市场价值。
（2）本发明在制备陶粒时加入废玻璃粉，焙烧过程中会形成内部孔结构，能将更多的气体封闭在陶粒内部，使得陶粒轻质高强、保温隔热效果提升。此外，废玻璃粉在被烧过程中还会在陶粒表面形成一种玻璃态结构，从而改善陶粒的防水性能。
（3）本工艺中使用了大量的城市污泥，不仅实现了资源的有效利用，避免城市污泥在传统焚烧过程中产生二噁英等二次污染问题，并且城市污泥含有大量的有机成分，会在焙烧颗粒中产生空隙，降低轻质陶粒的容重。
（4）建筑垃圾和水泥的使用可提高陶粒的抗压强度。
综上所述，本发明制备的陶粒具有原料来源广泛、产品成本低、质量轻、表观密度小、强度高、耐高温、保温性能好、防水性能好等优点。本发明能够变废为宝，不仅实现了建筑垃圾、城市污泥、废玻璃等固体废弃物的资源化利用，提高了企业收益，同时还为固体废弃物所带来的环境污染问题寻找到了新的出路。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种利用建筑垃圾和废玻璃制备的陶粒，由下述重量份的原料制成：建筑垃圾5份、废玻璃3份、城市污泥（含水率为75%）65份、水泥熟料10份、粉煤灰5份。
利用建筑垃圾和废玻璃制备陶粒的方法，其步骤为：
a、将废玻璃、建筑垃圾以及水泥熟料进行破碎粉磨，其中建筑垃圾粉磨后粒径≤0.45mm；水泥熟料粉磨后粒径≤80μm；废玻璃粉磨后粒径≤70μm；然后将所有原料按照配比加入水泥净浆搅拌机中进行搅拌，得到混合物料，并控制混合物料含水率为55%；再进行造粒，粒子直径为10mm；将成型后的粒子放置在温度20±2℃，相对湿度在50%的恒温恒湿干燥箱内干燥3天后，将粒子放入马弗炉中，100℃下继续干燥60min，使其含水率为10%以下；
b、热解干馏：将干燥后的粒子采用螺旋进料式送入热解干馏炉中，以5℃/min的升温速率从180℃加热到800℃，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气，进行热解干馏；
c、焙烧：将热解干馏后的粒子输送至回转速为1.5r/min转窑中焙烧，以2℃/min的升温速率从800℃加热到1050℃，并在1050℃下保温60min。
实施例2
一种利用建筑垃圾和废玻璃制备的陶粒，由下述重量份的原料制成：建筑垃圾5份、废玻璃5份、城市污泥（含水率为85%）70份、水泥熟料10份、粉煤灰10份。
利用建筑垃圾和废玻璃制备陶粒的方法，其步骤为：
a、将废玻璃、建筑垃圾以及水泥熟料进行破碎粉磨，其中建筑垃圾粉磨后粒径≤0.45mm；水泥熟料粉磨后粒径≤80μm；废玻璃粉磨后粒径≤70μm；然后将所有原料按照配比加入水泥净浆搅拌机中进行搅拌，得到混合物料，并控制混合物料含水率为57%；再进行造粒，粒子直径为13mm；将成型后的粒子放置在温度20±2℃，相对湿度在60%的恒温恒湿干燥箱内干燥4天后，将粒子放入马弗炉中，140℃下继续干燥40min，使其含水率为10%以下；
b、热解干馏：将干燥后的粒子采用螺旋进料式送入热解干馏炉中，以7℃/min的升温速率从180℃加热到800℃，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气，进行热解干馏；
c、焙烧：将热解干馏后的粒子输送至回转速为2.5r/min转窑中焙烧，以4℃/min的升温速率从800℃加热到1150℃，并在1150℃下保温20min。
实施例3
一种利用建筑垃圾和废玻璃制备的陶粒，由下述重量份的原料制成：建筑垃圾7份、废玻璃5份、城市污泥（含水率为83%）75份、水泥熟料15份、粉煤灰10份。
利用建筑垃圾和废玻璃制备陶粒的方法，其步骤为：
a、将废玻璃、建筑垃圾以及水泥熟料进行破碎粉磨，其中建筑垃圾粉磨后粒径≤0.45mm；水泥熟料粉磨后粒径≤80μm；废玻璃粉磨后粒径≤70μm；然后将所有原料按照配比加入水泥净浆搅拌机中进行搅拌，得到混合物料，并控制混合物料含水率为62%；再进行造粒，粒子直径为13mm；将成型后的粒子放置在温度20±2℃，相对湿度在65%的恒温恒湿干燥箱内干燥5天后，将粒子放入马弗炉中，160℃下继续干燥20min，使其含水率为10%以下；；
b、热解干馏：热解干馏：将干燥后的粒子采用螺旋进料式送入热解干馏炉中，以8℃/min的升温速率从180℃加热到800℃，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气，进行热解干馏；
c、焙烧：将热解干馏后的粒子输送至回转速为3r/min转窑中焙烧，以3℃/min的升温速率从800℃加热到1100℃，并在1100℃下保温40min。
实施例4
一种利用建筑垃圾和废玻璃制备的陶粒，由下述重量份的原料制成：建筑垃圾10份、废玻璃8份、城市污泥（含水率为70%）80份、水泥熟料20份、粉煤灰15份。
利用建筑垃圾和废玻璃制备陶粒的方法，其步骤为：
a、将废玻璃、建筑垃圾以及水泥熟料进行破碎粉磨，其中建筑垃圾粉磨后粒径≤0.45mm；水泥熟料粉磨后粒径≤80μm；废玻璃粉磨后粒径≤70μm；然后将所有原料按照配比加入水泥净浆搅拌机中进行搅拌，得到混合物料，并控制混合物料含水率为60%；再进行造粒，粒子直径为13mm；将成型后的粒子放置在温度20±2℃，相对湿度在75%的恒温恒湿干燥箱内干燥7天后，将粒子放入马弗炉中，180℃下继续干燥10min，使其含水率为10%以下；
b、热解干馏：热解干馏：将干燥后的粒子采用螺旋进料式送入热解干馏炉中，以10℃/min的升温速率从180℃加热到800℃，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气，进行热解干馏；
c、焙烧：将热解干馏后的粒子输送至回转速为4r/min转窑中焙烧，以5℃/min的升温速率从800℃加热到1150℃，并在1150℃下保温10min。
实施例5测试实验
按照GB/T17431.2-2010标准测定陶粒的物理指标。
所制造的陶粒的各项物理指标如表1
表1陶粒的物理指标

Claims (7)

1.一种利用建筑垃圾和废玻璃焙烧制备的陶粒，其特征在于，由下述重量份的原料制成：建筑垃圾5～10份、废玻璃3～8份、城市污泥65～80份、水泥熟料10～20份、粉煤灰5～15份，所述城市污泥的含水率为70~85%。
2.根据权利要求1所述利用建筑垃圾和废玻璃焙烧制备的陶粒，其特征在于，由下述重量份的原料制成：建筑垃圾5份、废玻璃5份、城市污泥70份、水泥熟料10份、粉煤灰10份。
3.权利要求1或2所述利用建筑垃圾和废玻璃焙烧制备的陶粒的方法，其特征在于，步骤为：
a、对建筑垃圾、水泥熟料以及废玻璃进行粉磨，然后将所有的原料混合、造粒，粒子的直径为10-20mm，对粒子进行干燥；
b、热解干馏：将干燥后的粒子放入热解干馏炉中，以5～10℃/min的升温速率从180℃加热到800℃，进行热解干馏；
c、焙烧：将热解干馏后的粒子输送至回转窑中焙烧，从800℃加热到1050～1150℃，并保温10～60min。
4.根据权利要求3所述利用建筑垃圾和废玻璃焙烧制备的陶粒的方法，其特征在于，所述步骤a中建筑垃圾粉磨后粒径≤0.45mm；水泥熟料粉磨后粒径≤80μm；废玻璃粉磨后粒径≤70μm。
5.根据权利要求3所述利用建筑垃圾和废玻璃焙烧制备的陶粒的方法，其特征在于，造粒前，控制原料混合物的含水率55~62%。
6.根据权利要求3所述利用建筑垃圾和废玻璃焙烧制备的陶粒的方法，其特征在于，所述步骤a中，对粒子进行干燥，使其含水率达到10%以下。
7.根据权利要求3所述利用建筑垃圾和废玻璃焙烧制备的陶粒的方法，其特征在于，所述热解干馏炉采用螺旋式进料，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气。
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