CN104710118B - 陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料及其制备方法。陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料由胶凝材料、调凝剂和水组成；胶凝材料是由改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉和水泥制备而成，改性建筑垃圾微粉是由建筑垃圾和激发剂制备而成。本发明提供的充填材料利废率高，可以资源化利用陶瓷砖抛光泥和建筑垃圾，产品工作性能好，力学性能高，耐久性优良，生产和施工工艺简单，可广泛用于煤矿、矿山等充填。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料及其制备方法。
背景技术
在抛光砖研磨、抛光的过程中会产生大量的抛光废料，这种抛光废料粒度很细，风干后呈分散状态，极易随风飘落到各处，会严重威胁周围人群的身体健康，并造成周边土地的板结，导致严重的环境污染。据统计：我国陶瓷抛光砖产量已达25亿m2，在陶瓷抛光砖的研磨抛光工序，通常将从砖坯表面去除0.5-0.7毫米表面层，有时甚至高达1-2毫米，那么生产1m2抛光砖将形成2.1kg左右的抛光泥。按此计算，我国每年陶瓷砖抛光泥的产出量可达到700万吨。如果这些陶瓷砖抛光泥不能得到有效地回收利用，将会对周边的环境造成严重的破坏。同时，随着城镇化建设推进过程中，每年由旧建筑物拆除、新建建筑施工和筑路过程中产生的市政固体废弃物达到数亿吨，数量已占到城市垃圾总量的30-40％。市政固体废弃物中含有大量水、硅酸钙和氢氧化钙使渗滤水呈强碱性，废石膏中含有的大量硫酸根离子在厌氧条件下会转化为硫化氢，从而污染周边的地下水。
在陶瓷砖抛光泥利用过程中，通常用于轻质陶瓷、微晶玻璃、水泥混合材、烧结砖等的制备，建筑垃圾被用来制备再生骨料、再生砌块，但是，由于陶瓷砖抛光泥和建筑垃圾掺量低、产品性能差和附加值不高等问题，导致陶瓷砖抛光泥和建筑垃圾未得到资源化利用。针对陶瓷砖抛光泥利用率低、含有Cl-、产品附加值低等问题，采用物理方式对其颗粒级配进行调整，同时，针对不同的建筑垃圾采用合适的方式对其活性进行激发，可以显著提高其反应活性，提高其在制品中的掺量，达到资源化利用的目的。随着城镇化进程的加快，对建筑材料的需求量增加，在建筑材料的制备过程中，消耗了大量的资源与能源，同时给环境造成了严重的影响。因此，研制能够资源化利用陶瓷砖抛光泥和建筑垃圾、减少对环境污染的建筑材料具有重要的社会、经济和环境意义。
目前，国内外已有关于充填材料的报道。专利《利用煤矸石制作的煤矿采空区充填材料》(CN102603241A)公开了一种利用煤矸石、粉煤灰和水泥制备的充填材料；专利《一种粉煤灰水泥基充填材料及其制备方法》(CN103553489A)公开了一种由粉煤灰、水泥、复合外加剂、铝粉和水制备的充填材料，用于煤矿的充填开采；专利《一种利用拜耳法赤泥制作矿山充填材料的方法》(CN103130434A)公开了一种利用赤泥、粉煤灰、石灰和石膏制备的煤矿充填材料；专利《一种矿山全尾矿砂复合超细水泥胶结充填材料》(CN103043981A)公开了一种由超细水泥、全尾砂和水组成的充填材料。这些技术多以粉煤灰、煤矸石、赤泥、尾矿砂等为原料采用传统的配比制备而成，对建筑陶瓷行业的副产物陶瓷砖抛光泥和建筑垃圾未做相关报道，不利于此类固体废弃物的资源化利用。
如专利《一种利用多元固体废弃物的生态充填材料及其制备、应用方法》(CN104086216A)公开了一种充填材料，由赤泥、建筑垃圾、煤矸石、铝粉等固体废弃物制备而成；专利《一种利用废弃混凝土制备煤矿充填膏体的方法》(CN103979884A)公布了一种煤矿充填膏体，以废弃混凝土和水泥为原料制备而成。这些技术采用建筑垃圾、煤矸石、赤泥等为原料，陶瓷砖抛光泥在上述材料中未得到应用，同时上述专利中均为对充填材料的稠度和稳定性进行调控，当充填材料进入井下时，在重力的作用下易分层和离析，达不到预期的充填效果。因此，发明一种既能资源化利用建筑陶瓷行业的副产物陶瓷砖抛光泥和建筑垃圾，又能满足煤矿、矿山等充填功能的充填材料，具有重要的意义和实际需求，有利于循环经济的发展，又可以解决陶瓷砖抛光泥和建筑垃圾肆意堆放造成的环境问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料，可以资源化利用陶瓷砖抛光泥和建筑垃圾，浆体稳定性好、力学性能和耐久性优良；本发明同时提供了陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料的制备方法，工艺简单，对设备要求低，可满足煤矿和矿山的充填要求。
本发明所述的陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料是由胶凝材料、调凝剂和水组成；胶凝材料是由改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉和水泥制备而成，改性建筑垃圾微粉是由建筑垃圾和激发剂制备而成。
所述的陶瓷砖抛光泥为陶瓷砖在研磨、抛光的过程中会产生大量的抛光废料，比表面积为200-240m2/kg。
所述的建筑垃圾为建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生的渣土、弃土、弃料、余泥及其他废弃物。
所述的激发剂为碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠或氢氧化钙中的一种或多种。
所述的调凝剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、甲基纤维素醚或羧甲基纤维素中的一种或多种。
所述的改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾粉料和水泥的质量比为30-50：20-65：3-8。
所述的胶凝材料和调凝剂的质量比为1：0.002-0.015。
所述的胶凝材料和水的质量比为1：0.40-0.65。
本发明所述的陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料的制备方法，步骤如下：
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为280-320m2/kg，放入制浆池，搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)将建筑垃圾经破碎、筛分、二次破碎、粉磨后，使其粒径为0.1-1.2mm，得到建筑垃圾微粉，将建筑垃圾微粉和激发剂混合均匀，得到改性建筑垃圾微粉；
(3)将改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉、水泥混合均匀，得到胶凝材料；
(4)将胶凝材料、调凝剂和水混合均匀，得到充填材料。
步骤(1)中所述的沉淀时间为3-10h。
步骤(2)中所述的建筑垃圾微粉和激发剂的质量比为1：0.02-0.08。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
第一、本发明以建筑陶瓷行业副产物陶瓷砖抛光泥和市政固体废弃物建筑垃圾为主要原材料，固体废弃物掺量达到90％以上，可以资源化利用陶瓷砖抛光泥和建筑垃圾，减少生产建材对资源与能源的消耗，性价比较同类产品高，社会、经济和环境效益显著。
第二、针对陶瓷砖抛光泥中活性二氧化硅含量低的问题，通过物理改性，调整陶瓷砖抛光泥的粒径，可以释放陶瓷砖抛光泥中的二氧化硅，增加其活性；根据建筑垃圾的矿物组成，采用化学改性的方式，选择合适的激发剂，提高建筑垃圾微粉的反应活性，进而提高制品的力学性能和耐久性。
第三、针对传统充填材料易分层和离析的问题，通过选用合适的外加剂，可以使浆体组分保持良好的均匀性和稳定性，遇水时快速水化，水化产物均匀分布。因此，本发明所提供的这种充填材料利废率高，可以资源化利用陶瓷砖抛光泥和建筑垃圾，产品工作性能好，力学性能高，耐久性优良，生产和施工工艺简单，可广泛用于煤矿、矿山等充填。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀4h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为320m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)将建筑垃圾经破碎、筛分、二次破碎、粉磨后，使其粒径为0.6mm，得到建筑垃圾微粉，将建筑垃圾微粉和硫酸钠按质量比1：0.02混合均匀，得到改性建筑垃圾微粉；
(3)将改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉和水泥按质量比50：28：3混合均匀，得到胶凝材料，备用；
(4)将胶凝材料、羧甲基纤维素和水混合均匀，胶凝材料和羧甲基纤维素的质量比为1：0.004，胶凝材料和水的质量比为1：0.65，得到充填材料。
实施例2
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀10h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为280m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)将建筑垃圾经破碎、筛分、二次破碎、粉磨后，使其粒径为0.2mm，得到建筑垃圾微粉，将建筑垃圾微粉和氢氧化钙按质量比1：0.03混合均匀，得到改性建筑垃圾微粉；
(3)将改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉和水泥按质量比35：50：4混合均匀，得到胶凝材料，备用；
(4)将胶凝材料、甲基纤维素醚和水混合均匀，胶凝材料和甲基纤维素醚的质量比为1：0.003混合均匀，胶凝材料和水的质量比为1：0.55，得到充填材料。
实施例3
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀5h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为290m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)将建筑垃圾经破碎、筛分、二次破碎、粉磨后，使其粒径为1.2mm，得到建筑垃圾微粉，将建筑垃圾微粉和碳酸钠按质量比1：0.08混合均匀，得到改性建筑垃圾微粉；
(3)将改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉和水泥按质量比50：20：8混合均匀，得到胶凝材料，备用；
(4)将胶凝材料、羟丙基甲基纤维素醚和水混合均匀，胶凝材料和羟丙基甲基纤维素醚的质量比为1：0.010，胶凝材料和水的质量比为1：0.48，得到充填材料。
实施例4
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀3h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为295m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)将建筑垃圾经破碎、筛分、二次破碎、粉磨后，使其粒径为0.5mm，得到建筑垃圾微粉，将建筑垃圾微粉和硫酸钠按质量比1：0.06混合均匀，得到改性建筑垃圾微粉；
(3)将改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉和水泥按质量比42：55：3混合均匀，得到胶凝材料，备用；
(4)将胶凝材料、羧甲基纤维素和水混合均匀，胶凝材料和羧甲基纤维素的质量比为1：0.015，胶凝材料和水的质量比为1：0.55，得到充填材料。
实施例5
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀6h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为310m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)将建筑垃圾经破碎、筛分、二次破碎、粉磨后，使其粒径为0.1mm，得到建筑垃圾微粉，将建筑垃圾微粉和氢氧化钠按质量比1：0.05混合均匀，得到改性建筑垃圾微粉；
(3)将改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉和水泥按质量比30：65：5混合均匀，得到胶凝材料，备用；
(4)将胶凝材料、羟乙基甲基纤维素醚和水混合均匀，胶凝材料和羟乙基甲基纤维素醚的质量比为1：0.005，胶凝材料和水的质量比为1：0.62，得到充填材料。
实施例6
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀9h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为320m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)将建筑垃圾经破碎、筛分、二次破碎、粉磨后，使其粒径为0.15mm，得到建筑垃圾微粉，将建筑垃圾微粉和氢氧化钙按质量比1：0.04混合均匀，得到改性建筑垃圾微粉；
(3)将改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉和水泥按质量比45：35：4混合均匀，得到胶凝材料，备用；
(4)将胶凝材料、羟丙基甲基纤维素醚和水混合均匀，胶凝材料和羟丙基甲基纤维素醚的质量比为1：0.002，胶凝材料和水的质量比为1：0.40，得到充填材料。
Claims (7)
1.一种陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料，其特征在于由胶凝材料、调凝剂和水组成；胶凝材料是由改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉和水泥制备而成，改性建筑垃圾微粉是由建筑垃圾和激发剂制备而成；
所述的改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉和水泥的质量比为30-50：20-65：3-8；
所述的陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料的制备方法，步骤如下：
（1）将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为280-320m2/kg，放入制浆池，搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
（2）将建筑垃圾经破碎、筛分、二次破碎、粉磨后，使其粒径为0.1-1.2mm，得到建筑垃圾微粉，将建筑垃圾微粉和激发剂混合均匀，得到改性建筑垃圾微粉；
（3）将改性陶瓷砖抛光泥、改性建筑垃圾微粉、水泥混合均匀，得到胶凝材料；
（4）将胶凝材料、调凝剂和水混合均匀，得到充填材料。
2.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料，其特征在于所述的激发剂为碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠或氢氧化钙中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料，其特征在于所述的调凝剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、甲基纤维素醚或羧甲基纤维素中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料，其特征在于所述的胶凝材料和调凝剂的质量比为1：0.002-0.015。
5.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料，其特征在于所述的胶凝材料和水的质量比为1：0.40-0.65。
6.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的沉淀时间为3-10h。
7.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的建筑垃圾微粉和激发剂的质量比为1：0.02-0.08。
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