CN105461263B - 免烧砖及其制备方法 - Google Patents

免烧砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了免烧砖及其制备方法，属于环保建材领域，其主要含有水泥10％～15％，粉渣15％～20％，渣50％～55％，熟石灰7％～12％，固化剂3％～5％，激发剂0.3～1％，渣经生活垃圾焚烧后收集并筛选，与水泥、熟石灰等混合均匀加压成型。本发明提供的免烧砖及其制备方法通过对制备过程中的粉渣和渣进行均匀的混合，使制作出的免烧砖密实紧致，各处的耐压程度均一，不易发生裂缝或断裂现象，利于免烧砖的使用推广。整个免烧砖主要由焚烧后的生活垃圾炉渣制成，既解决了生活垃圾焚烧炉渣的处理问题，同时又节约了传统砖制造时消耗的土方。

Description

免烧砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保建材领域，具体而言，涉及一种免烧砖及其制备方法。
背景技术
城市生活垃圾焚烧后产生的灰渣约占原垃圾总质量的20％～30％。垃圾焚烧灰渣由于其收集位置的不同，主要可分为焚烧炉渣和焚烧飞灰两类。飞灰是指在烟气净化系统和热回收利用系统(如节热器、锅炉等)中收集到的残余物，占灰渣总量的20％左右。炉渣主要由熔渣、黑色及有色金属、陶瓷碎片、玻璃、未充分燃烧的有机物和其他不燃性无机物组成，主要成分通常为硅酸盐、氧化物和碳酸盐。炉渣一般为垃圾焚烧前总体积的5％～10％或者总重量的20％～25％，可以通过各种分选技术进行筛分，如重选、磁选和浮选等，然后进行资源化利用，作为建筑填料，成为再利用的新型材料，这些材料可用于制备免烧砖。
现有的免烧砖制备技术制备出的免烧砖，砖块的密度不均一，造成免烧砖各位置的耐压程度不均一，用于建筑时易发生断裂事故，带来建筑倒塌风险同时也降低了建筑的抗震性，因此急需一种耐压程度更高更均一的免烧砖制备方法。
发明内容
本发明提供了一种免烧砖及其制备方法，旨在改善上述技术问题。
本发明是这样实现的：
一种免烧砖，主要含有以下成分：水泥、粉渣、渣、熟石灰、激发剂和固化剂，按重量百分比计，水泥10％～15％，粉渣15％～20％，渣50％～55％，熟石灰7％～12％，固化剂3％～5％，激发剂0.3～1％；
所述固化剂主要由以下成分构成，按重量百分比计，氧化镁5％～30％，绿矾5％～30％，明矾0～30％，硫酸铝0～30％，磷酸钠5％～15％，所述激发剂为硅酸钠或无水硫酸钠；
所述渣为城市生活垃圾焚烧炉渣，所述粉渣为城市生活垃圾焚烧炉渣经碾磨后的粉状颗粒，所述粉渣的颗粒直径≤0.6mm。
传统的砖多采用土方等烧制而成，既浪费了土壤资源同时在烧制过程中还会产生大量废气，污染环境。
本技术方案提供的免烧砖主要采用生活垃圾焚烧后产生的炉渣制成，配以水泥、熟石灰等建筑材料，不需要进行烧制即可成型。减少了大气污染同时也有效的降低了制造成本。
粉渣和渣的颗粒直径大小不一，正因如此，粉渣可以填充满渣之间的缝隙，通过调配其比例，并且在保证混合均匀的情况下，可以使压制出的免烧砖更加密实，不会存在缝隙等情况。其中水泥为市售的硅酸盐水泥。固化剂起到增强粘结作用，其中氧化镁、硫酸铝等物质可以大大增强免烧砖的结构性能。
激发剂可以提高免烧砖的力学性能，使其更加耐压和耐折。
进一步地，所述粉渣主要由SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、Na2O和SO3组成，SiO2占粉渣重量的55％～60％，Al2O3占粉渣重量的15％～20％，CaO占粉渣重量的8％～10％、Fe2O3占粉渣重量的4％～6％、Na2O占粉渣重量的2％～4％，SO3占粉渣重量的2％～3％。
粉渣的颗粒直径较细，在与水泥和熟石灰混合后可以增强水泥的粘结作用。
进一步地，经发明人多次实验总结证明得到，当所述固化剂由以下成分构成，按重量百分比计，氧化镁25％，绿矾25％，明矾25％，硫酸铝15％，磷酸钠10％时，固化剂的效果最佳。
进一步地，所述固化剂原料经烘干至各原料表面吸附水含量不大于1％，按照配比混合，投入破碎机中破碎至颗粒直径不大于0.6mm。
固化剂的原料由于也呈固态，因此同样将其破碎至颗粒直径不超过0.6mm，便于其与粉渣和渣混合均匀，也防止压制出的免烧砖中出现较大的颗粒。影响免烧砖的密实程度。
进一步地，所述免烧砖为实心砖。
免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)焚烧生活垃圾，收集焚烧炉渣，去除金属物质，将部分焚烧炉渣碾磨成粉状颗粒的粉渣，收集粉渣；
(2)配置激发剂水溶液，将固化剂、粉渣、熟石灰、激发剂水溶液混合，搅拌均匀得初浆；
(3)将初浆倒入渣中，加入水泥并混合搅拌均匀成浆料，将浆料倒入免烧砖模具中，振动浆料至浆料密实，压紧成型；
(4)24h后脱模，养护至少28天得免烧砖。
在对粉渣和渣进行筛选时，需注意将铁屑、金属屑，钉等去除。同时，激发剂水溶液配置好后，先将固化剂、粉渣、熟石灰、激发剂水溶液混合，搅拌混合均匀。其后再与水泥和颗粒直径更大的渣进行混合，这样做的好处是：在激发剂水溶液的润湿下，颗粒直径更细的粉渣与固化剂先充分混合均匀，此时再将其与颗粒直径更大的渣和水泥进行混合，这样粉渣以及固化剂可以充分的进行颗粒直径更大的渣的缝隙中，并且能保证固化剂随粉渣一起均匀的分布在渣的缝隙中，水泥将浆料固化后，浆料整体更加密实，这样不需要对浆料施加过大的压力即可使浆料成型。
通过这种方式成型的免烧砖不仅密实，同时整体的密度分布均匀，各点的耐压强度相当，不易出现局部易出现裂纹或断裂的现象，更加耐用。
进一步地，脱模后继续对免烧砖进行养护至免烧砖抗压强度>20MPa，抗折强度>5MPa。
通过对免烧砖进行养护，可以消除释放免烧砖内部的应力，养护时间越长，应力释放越充分，相应的其耐压程度和抗折强度均逐渐增大。
进一步地，所述养护为浇水养护，所述浇水养护按以下方式进行：每天早、晚各一次向免烧砖表面浇水至免烧砖表面完全浸湿。
通过向免烧砖表面浇水，水浸入免烧砖内部后，不仅起到降温的作用，同时，免烧砖内部的部分吸水性物质吸水后膨胀，使其中微小的缝隙得到填充，应力得到释放。
进一步地，所述压紧成型时，对浆料施以1MPa～3MPa的压力并保持至少60秒。
相比于现有的免烧砖制备技术，本方案提供的制备方法只需要较小的压力即可实验压制成型，同时较小的压力可以节省成本并且对于模具损害较小，能延长模具的使用寿命。
进一步地，经发明人实验验证，对浆料施以2.5MPa的压力并保持至少60秒便可以实现压制成型并且压制出的免烧砖表面整齐，规格统一。
本发明的有益效果是：本发明提供的免烧砖及其制备方法通过对制备过程中的粉渣和渣进行均匀的混合，使制作出的免烧砖密实紧致，各处的耐压程度均一，不易发生裂缝或断裂现象，利于免烧砖的使用推广。整个免烧砖主要由焚烧后的生活垃圾炉渣制成，既解决了生活垃圾的处理问题，同时又节约了传统砖制造时消耗的土方。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种免烧砖，免烧砖为实心砖，含有以下成分：水泥、粉渣、渣、熟石灰、激发剂和固化剂，按重量百分比计，水泥占15％，粉渣20％，渣50％，熟石灰9％，固化剂5％，激发剂1％。
所述固化剂由以下成分构成，按重量百分比计，氧化镁30％，绿矾25％，明矾20％，硫酸铝15％，磷酸钠10％，所述激发剂为硅酸钠。
所述渣为城市生活垃圾焚烧炉渣，所述粉渣为城市生活垃圾焚烧炉渣经碾磨后的粉状颗粒，所述粉渣的颗粒直径≤0.6mm。
具体而言，粉渣主要含有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、Na2O和SO3组成，其中SiO2占粉渣重量的55％～60％，Al2O3占粉渣重量的15％～20％，CaO占粉渣重量的8％～10％、Fe2O3占粉渣重量的4％～6％、Na2O占粉渣重量的2％～4％，SO3占粉渣重量的2％～3％。
该免烧砖是这样制成的：
(1)焚烧生活垃圾，收集焚烧炉渣，去除铁钉、金属屑等金属物质，收集渣，并将部分焚烧炉渣碾磨成粉状颗粒的粉渣，收集粉渣。
(2)配置激发剂水溶液，激发剂与水按照1:1.25的质量比进行配置，固化剂原料经烘干至各原料表面吸附水含量不大于1％，按照配比混合，投入破碎机中破碎至颗粒直径不大于0.6mm，与粉渣的颗粒直径相当。
将固化剂、粉渣、熟石灰、激发剂水溶液混合，搅拌均匀得初浆。
(3)将初浆倒入颗粒直径更大的渣中，加入水泥并混合搅拌均匀成浆料，将浆料倒入免烧砖模具中，振动浆料至浆料密实，对浆料施以3MPa的压力并保持至少60秒成型。
(4)24h后脱模，每天早、晚各一次向免烧砖表面浇水至免烧砖表面完全浸湿，至少28天得免烧砖。
(5)脱模后，继续对免烧砖进行养护至免烧砖抗压强度>20MPa，抗折强度>5MPa，养护操作同上，于养护7天和养护28天分别测定抗压强度和抗折强度。
实施例2
本实施例提供一种免烧砖，免烧砖为实心砖，含有以下成分：水泥、粉渣、渣、熟石灰、激发剂和固化剂，按重量百分比计，水泥占10％，粉渣20％，渣55％，熟石灰9％，固化剂5％，激发剂1％。
所述固化剂由以下成分构成，按重量百分比计，氧化镁25％，绿矾25％，明矾25％，硫酸铝15％，磷酸钠10％，所述激发剂为无水硫酸钠。
所述渣为城市生活垃圾焚烧炉渣，所述粉渣为城市生活垃圾焚烧炉渣经碾磨后的粉状颗粒，所述粉渣的颗粒直径≤0.6mm。
具体而言，粉渣主要含有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、Na2O和SO3组成，其中SiO2占粉渣重量的55％～60％，Al2O3占粉渣重量的15％～20％，CaO占粉渣重量的8％～10％、Fe2O3占粉渣重量的4％～6％、Na2O占粉渣重量的2％～4％，SO3占粉渣重量的2％～3％。
该免烧砖是这样制成的：
(1)焚烧生活垃圾，收集焚烧炉渣，去除铁钉、金属屑等金属物质，收集渣，并将部分焚烧炉渣碾磨成粉状颗粒的粉渣，收集粉渣。
(2)配置激发剂水溶液，激发剂与水按照1:1.25的质量比进行配置，固化剂原料经烘干至各原料表面吸附水含量不大于1％，按照配比混合，投入破碎机中破碎至颗粒直径不大于0.6mm，与粉渣的颗粒直径相当。
将固化剂、粉渣、熟石灰、激发剂水溶液混合，搅拌均匀得初浆。
(3)将初浆倒入颗粒直径更大的渣中，加入水泥并混合搅拌均匀成浆料，将浆料倒入免烧砖模具中，振动浆料至浆料密实，对浆料施以2.5MPa的压力并保持至少60秒成型。
(4)24h后脱模，每天早、晚各一次向免烧砖表面浇水至免烧砖表面完全浸湿，至少28天得免烧砖。
(5)脱模后，继续对免烧砖进行养护至免烧砖抗压强度>20MPa，抗折强度>5MPa，养护操作同上，于养护7天和养护28天分别测定抗压强度和抗折强度。
实施例3
本实施例提供一种免烧砖，免烧砖为实心砖，含有以下成分：水泥、粉渣、渣、熟石灰、激发剂和固化剂，按重量百分比计，水泥占15％，粉渣15％，渣54.5％，熟石灰12％，固化剂3％，激发剂0.5％。
所述固化剂由以下成分构成，按重量百分比计，氧化镁30％，绿矾30％，明矾15％，硫酸铝15％，磷酸钠10％，所述激发剂为硅酸钠。
所述渣为城市生活垃圾焚烧炉渣，所述粉渣为城市生活垃圾焚烧炉渣经碾磨后的粉状颗粒，所述粉渣的颗粒直径≤0.6mm。
具体而言，粉渣主要含有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、Na2O和SO3组成，其中SiO2占粉渣重量的55％～60％，Al2O3占粉渣重量的15％～20％，CaO占粉渣重量的8％～10％、Fe2O3占粉渣重量的4％～6％、Na2O占粉渣重量的2％～4％，SO3占粉渣重量的2％～3％。
该免烧砖是这样制成的：
(1)焚烧生活垃圾，收集焚烧炉渣，去除铁钉、金属屑等金属物质，收集渣，并将部分焚烧炉渣碾磨成粉状颗粒的粉渣，收集粉渣。
(2)配置激发剂水溶液，激发剂与水按照1:1.25的质量比进行配置，固化剂原料经烘干至各原料表面吸附水含量不大于1％，按照配比混合，投入破碎机中破碎至颗粒直径不大于0.6mm，与粉渣的颗粒直径相当。
将固化剂、粉渣、熟石灰、激发剂水溶液混合，搅拌均匀得初浆。
(3)将初浆倒入颗粒直径更大的渣中，加入水泥并混合搅拌均匀成浆料，将浆料倒入免烧砖模具中，振动浆料至浆料密实，对浆料施以1MPa～3MPa的压力并保持至少60秒成型。
(4)24h后脱模，每天早、晚各一次向免烧砖表面浇水至免烧砖表面完全浸湿，至少28天得免烧砖。
(5)脱模后，继续对免烧砖进行养护至免烧砖抗压强度>20MPa，抗折强度>5MPa，养护操作同上，于养护7天和养护28天分别测定抗压强度和抗折强度。
实施例4
本实施例提供一种免烧砖，免烧砖为实心砖，含有以下成分：水泥、粉渣、渣、熟石灰、激发剂和固化剂，按重量百分比计，水泥占15％，粉渣20％，渣54.9％，熟石灰7％，固化剂3％，激发剂0.1％。
所述固化剂由以下成分构成，按重量百分比计，氧化镁10％，绿矾15％，明矾30％，硫酸铝30％，磷酸钠15％，所述激发剂为硅酸钠。
所述渣为城市生活垃圾焚烧炉渣，所述粉渣为城市生活垃圾焚烧炉渣经碾磨后的粉状颗粒，所述粉渣的颗粒直径≤0.6mm。
具体而言，粉渣主要含有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、Na2O和SO3组成，其中SiO2占粉渣重量的55％～60％，Al2O3占粉渣重量的15％～20％，CaO占粉渣重量的8％～10％、Fe2O3占粉渣重量的4％～6％、Na2O占粉渣重量的2％～4％，SO3占粉渣重量的2％～3％。
该免烧砖是这样制成的：
(1)焚烧生活垃圾，收集焚烧炉渣，去除铁钉、金属屑等金属物质，收集渣，并将部分焚烧炉渣碾磨成粉状颗粒的粉渣，收集粉渣。
(2)配置激发剂水溶液，激发剂与水按照1:1.25的质量比进行配置，固化剂原料经烘干至各原料表面吸附水含量不大于1％，按照配比混合，投入破碎机中破碎至颗粒直径不大于0.6mm，与粉渣的颗粒直径相当。
将固化剂、粉渣、熟石灰、激发剂水溶液混合，搅拌均匀得初浆。
(3)将初浆倒入颗粒直径更大的渣中，加入水泥并混合搅拌均匀成浆料，将浆料倒入免烧砖模具中，振动浆料至浆料密实，对浆料施以1MPa～3MPa的压力并保持至少60秒成型。
(4)24h后脱模，每天早、晚各一次向免烧砖表面浇水至免烧砖表面完全浸湿，至少28天得免烧砖。
(5)脱模后，继续对免烧砖进行养护至免烧砖抗压强度>20MPa，抗折强度>5MPa，养护操作同上，于养护7天和养护28天分别测定抗压强度和抗折强度。
实施例5
本实施例提供一种免烧砖，免烧砖为实心砖，含有以下成分：水泥、粉渣、渣、熟石灰、激发剂和固化剂，按重量百分比计，水泥占10％，粉渣20％，渣52％，熟石灰12％，固化剂5％，激发剂1％。
所述固化剂由以下成分构成，按重量百分比计，氧化镁20％，绿矾25％，明矾25％，硫酸铝15％，磷酸钠15％，所述激发剂为硅酸钠。
所述渣为城市生活垃圾焚烧炉渣，所述粉渣为城市生活垃圾焚烧炉渣经碾磨后的粉状颗粒，所述粉渣的颗粒直径≤0.6mm。
具体而言，粉渣主要含有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、Na2O和SO3组成，其中SiO2占粉渣重量的55％～60％，Al2O3占粉渣重量的15％～20％，CaO占粉渣重量的8％～10％、Fe2O3占粉渣重量的4％～6％、Na2O占粉渣重量的2％～4％，SO3占粉渣重量的2％～3％。
该免烧砖是这样制成的：
(1)焚烧生活垃圾，收集焚烧炉渣，去除铁钉、金属屑等金属物质，收集渣，并将部分焚烧炉渣碾磨成粉状颗粒的粉渣，收集粉渣。
(2)配置激发剂水溶液，激发剂与水按照1:1.25的质量比进行配置，固化剂原料经烘干至各原料表面吸附水含量不大于1％，按照配比混合，投入破碎机中破碎至颗粒直径不大于0.6mm，与粉渣的颗粒直径相当。
将固化剂、粉渣、熟石灰、激发剂水溶液混合，搅拌均匀得初浆。
(3)将初浆倒入颗粒直径更大的渣中，加入水泥并混合搅拌均匀成浆料，将浆料倒入免烧砖模具中，振动浆料至浆料密实，对浆料施以1MPa～3MPa的压力并保持至少60秒成型。
(4)24h后脱模，每天早、晚各一次向免烧砖表面浇水至免烧砖表面完全浸湿，至少28天得免烧砖。
(5)脱模后，继续对免烧砖进行养护至免烧砖抗压强度>20MPa，抗折强度>5MPa，养护操作同上，于养护7天和养护28天分别测定抗压强度和抗折强度。
对上述实施例所获得的免烧砖进行抗压强度测试，结果如下：
从上表数据可知，养护时间越长，免烧砖的抗压强度和抗折强度均显著提高。并且在养护7天时间时，免烧砖的抗压强度与抗折强度均已达到较高水平，已能保证建筑施工使用需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种免烧砖，其特征在于，主要含有以下成分：水泥、粉渣、渣、熟石灰、激发剂和固化剂，按重量百分比计，水泥10％～15％，粉渣15％～20％，渣50％～55％，熟石灰7％～12％，固化剂3％～5％，激发剂0.3～1％；
所述固化剂主要由以下成分构成，按重量百分比计，氧化镁5％～30％，绿矾5％～30％，明矾0～30％，硫酸铝0～30％，磷酸钠5％～15％，所述激发剂为硅酸钠或无水硫酸钠；
所述渣为城市生活垃圾焚烧炉渣，所述粉渣为城市生活垃圾焚烧炉渣经碾磨后的粉状颗粒，所述粉渣的颗粒直径≤0.6mm。
2.根据权利要求1所述的免烧砖，其特征在于，所述粉渣主要由SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、Na2O和SO3组成，SiO2占粉渣重量的55％～60％，Al2O3占粉渣重量的15％～20％，CaO占粉渣重量的8％～10％，Fe2O3占粉渣重量的4％～6％，Na2O占粉渣重量的2％～4％，SO3占粉渣重量的2％～3％。
3.根据权利要求1所述的免烧砖，其特征在于，所述固化剂由以下成分构成，按重量百分比计，氧化镁25％，绿矾25％，明矾25％，硫酸铝15％，磷酸钠10％。
4.根据权利要求1所述的免烧砖，其特征在于，所述固化剂原料经烘干至各原料表面吸附水含量不大于1％，按照配比混合，投入破碎机中破碎至颗粒直径不大于0.6mm。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的免烧砖，其特征在于，所述免烧砖为实心砖。
6.权利要求1至4任一项所述的免烧砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)焚烧生活垃圾，收集焚烧炉渣，去除金属物质，将部分焚烧炉渣碾磨成粉状颗粒的粉渣，收集粉渣；
(2)配置激发剂水溶液，将固化剂、粉渣、熟石灰、激发剂水溶液混合，搅拌均匀得初浆；
(3)将初浆倒入渣中，加入水泥并混合搅拌均匀成浆料，将浆料倒入免烧砖模具中，振动浆料至浆料密实，压紧成型；
(4)24h后脱模，养护至少28天得免烧砖。
7.根据权利要求6所述的免烧砖制备方法，其特征在于，脱模后继续对免烧砖进行养护至免烧砖抗压强度>20MPa，抗折强度>5MPa。
8.根据权利要求6或7所述的免烧砖制备方法，其特征在于，所述养护为浇水养护，所述浇水养护按以下方式进行：每天早、晚各一次向免烧砖表面浇水至免烧砖表面完全浸湿。
9.根据权利要求6所述的免烧砖制备方法，其特征在于，所述压紧成型时，对浆料施以1MPa～3MPa的压力并保持至少60秒。
10.根据权利要求9所述的免烧砖制备方法，其特征在于，对浆料施以2.5MPa的压力并保持至少60秒。
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