CN105482305B - 一种抛光砖废渣的应用及回收利用方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种抛光砖废渣的应用及回收利用方法和系统，本发明中将所述抛光砖废渣用作高分子复合材料的填料，用于高分子复合材料的生产。所述抛光砖废渣经过所述系统分离沉淀、压滤、干燥和筛选分级后，就能根据高分子复合材料对填料的目数要求直接用于高分子复合材料的生产中，实现抛光砖废渣的回收利用。这样，不仅解决了抛光砖废渣的填埋问题，而且，还降低了高分子复合材料的生产成本，以及抛光砖废渣的处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及抛光砖生产领域，主要涉及一种抛光砖废渣的应用及回收利用方法和系统。
背景技术
在烧制墙地砖的各类产品中，抛光砖属于高端产品。抛光砖在研磨、抛光的过程中会产生大量的抛光砖废渣，这种抛光砖废渣主要为二氧化硅、长石等硅酸盐组成，特点是粒度很细、强度高、不含有机质，缺乏粘性，不宜作为种植的土壤，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。而抛光砖废渣的填埋，不但耗费人力、物力，还会污染地下水质，据统计，制造1平方米的抛光砖大约会形成2.1公斤左右的抛光砖废渣。因此，抛光砖废渣的回收利用一直是本领域技术人员进行攻关的难题。目前对于抛光废渣的综合利用虽然进行了比较多的研究，但仍然缺乏对其进行大规模资源化利用的相关技术，故其处理多以填埋为主，对环境造成了严重影响。抛光废渣露天堆放也会对环境造成污染，不利于可持续发展。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抛光砖废渣的应用及回收利用方法和系统，将所述抛光砖废渣用作高分子复合材料的填料，用于高分子复合材料的生产，旨在解决现有抛光砖废渣的难以回收利用问题。
本发明的技术方案如下：
一种抛光砖废渣的应用，其中，将所述抛光砖废渣用作高分子复合材料的填料，用于高分子复合材料的生产。
一种抛光砖废渣的回收利用方法，其中，包括以下步骤：
将抛光砖生产产生的废水和废渣进行初级沉淀，分离出固体废渣；
初级沉淀后的废水进行澄清处理，分离出絮体颗粒废渣，澄清后的水收集循环使用；
将固体废渣和絮体颗粒废渣除去大部分水分，压缩成泥饼；
将泥饼干燥成粉状颗粒；
对粉状颗粒进行筛选，筛选出不同目数规格的粉状颗粒；
根据高分子复合材料对填料粒径大小的需求，选取相应的目数规格的粉状颗粒，用于高分子复合材料的生产中。
一种抛光砖废渣的回收利用系统，其中，包括以下装置：
用于对抛光砖生产产生的废水和废渣进行初级沉淀分离固体废渣的沉淀池；
用于对经过初级沉淀后的废水分离出絮体颗粒废渣的澄清池；
用于将固体废渣和絮体颗粒废渣压缩成泥饼的带式压滤机；
用于把泥饼干燥成粉状颗粒的干燥机；
用于将粉状颗粒筛选出不同目数规格的分级机。
有益效果：本发明中提供一种抛光砖废渣的应用，将所述抛光砖的废渣用作高分子复合材料的填料，用于高分子复合材料的生产。由于抛光砖的废渣经过1200度以上高温烧结过，结构非常稳定，耐热性和稳定性比采用普通填料的效果更好，耐候性好，具有补强作用。不仅解决了废渣的填埋问题，而且，普通的填料(碳酸钙为例)的费用是300多元/吨，采用废渣作填料，还降低了高分子复合材料的生产成本。另外，抛光砖废渣本身是粒度小，无需经过打磨加工，只需经过干燥、筛选就可以用做填料使用，因此，抛光砖废渣的回收利用简单。
附图说明
图1为本发明用于回收利用抛光砖废渣的系统的功能模块图。
具体实施方式
本发明提供一种抛光砖废渣的应用及回收利用方法和系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中提供一种抛光砖废渣的应用，将所述抛光砖的废渣用作高分子复合材料的填料，用于高分子复合材料的生产。所述抛光砖废渣是抛光砖在研磨、抛光的过程中产生的废渣，抛光砖废渣主要为二氧化硅、长石等硅酸盐组成。发明人经过大量的实验研究发现，由于抛光砖的废渣本身是打磨出的废料，粒度小，而且抛光砖废渣经过1200度以上高温烧结过，结构非常稳定，将抛光砖废渣用作高分子复合材料的填料，比采用普通填料的效果更好，具有补强作用。而且，抛光砖废渣无需经过再粉碎加工，只需经过干燥、筛选就可以用做高分子复合材料的填料使用。
本发明中还提供所述抛光砖废渣的回收利用方法，具体包括以下步骤：
抛光砖生产产生的废水和废渣进入沉淀池进行初级沉淀，分离出固体废渣；
初级沉淀后的废水进入澄清池，分离出絮体颗粒废渣，澄清后的水收集循环使用；
固体废渣和絮体颗粒废渣进入带式压滤机，除去大部分水分，压缩成泥饼；
泥饼进入干燥机内，干燥成粉状颗粒；
粉状颗粒通过分级机，筛选出不同目数规格的粉状颗粒；
根据高分子复合材料对填料粒径大小的需求，选取相应的目数规格的粉状颗粒，用于高分子复合材料的生产中。
其中，所述干燥的过程中，干燥温度可以为100度～1000度之间。因为抛光砖废渣本身经过1200度以上高温的烧结，结构稳定，因此，干燥温度只要在千度以下都不会对其结构造成影响，干燥的温度只要能快速地将水分蒸发即可。优选地，所述干燥温度可设置为100～300度，这样干燥速度较快，对设备要求低。
所述筛选的过程可筛选出多种不同目数规格，如120目、180目、325目、600目、800目、1250目、1800目等。通常，无机填料多以碳酸钙为主，大量用于塑料、橡胶产品或人造石材等的填料，如人造玛瑙、人造大理石材、PVC阻燃波纹瓦、PVC地板砖、输送带、橡胶密封圈等。与碳酸钙相比，由于抛光砖的废渣经过1200度以上高温烧结过，结构非常稳定，耐热性和稳定性比采用普通填料的效果更好，耐候性好，具有补强作用。
本发明中还提供用于回收利用抛光砖废渣的系统，所述系统包括以下装置：
用于对抛光砖生产产生的废水和废渣进行初级沉淀分离固体废渣的沉淀池；
用于对经过初级沉淀后的废水分离出絮体颗粒废渣的澄清池；
用于将固体废渣和絮体颗粒废渣压缩成泥饼的带式压滤机；
用于把泥饼干燥成粉状颗粒的干燥机；
用于将粉状颗粒筛选出不同目数规格的分级机。
其中，所述干燥机的工作原理为热空气由入口灌以适宜的风速，从干燥机底部切向进入，对所加物料产生强烈的旋转、剪切及分散作用，使物料微粒化，较大较湿的物料因在搅拌器的作用下，被机械粉碎、湿含量较低的微小颗粒及较细颗粒被旋转气流夹带上升，在上升过程中进一步干燥，干燥后排出干燥机。所述分级机的工作原理为物料由加料口加入上筒体旁的回转阀门输送入分级室。在水平安装的转子旁分散、分级。粗粉甩至筒壁处向下移动在风栅处受二次空气作用及中心管的一次空气吹送。细粉再次脱离粗粉被送至转子处进行分级，最终粗粉向下移动，由下筒体上的回转阀排出机外，细粉穿过转子叶片的间隙由排气管送出机外，在捕集器中尾气由风机放至大气。
所述抛光砖废渣经过所述系统分离沉淀、压滤、干燥和筛选分级后，就能根据高分子复合材料对填料的目数要求直接用于高分子复合材料的生产中，实现抛光砖废渣的回收利用。
以下通过实施例对本发明做进一步说明。以下实施例中的抛光砖废渣在使用前经过偶联剂活化处理，处理过程如下：
抛光砖废渣首先在高速混合机(预热到物料温度达100～110℃)中搅拌烘干，敞口10～15分钟，目的是赶走水分，使填料含水量低于0.3％；缓缓加入按废渣总质量0.5～5％切碎的偶联剂(注意勿使偶联剂被搅拌桨打到混合机内壁)，可以分三次加入，每次隔3分钟加入，总的活化时间9分钟；排料备用。所述偶联剂可以是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。以下实施例中使用的偶联剂是铝酸脂偶联剂DL-411-A。
实施例1
将所述抛光砖废渣用于抛光砖废渣填充PVC阻燃波纹瓦的制备，其原料组成，按照质量份数计，包括以下组分：
1、表面活化处理的325目或以上的抛光砖废渣 10～50份；
2、PVC树脂SG5 100份；
3、热稳定剂 3.5份；
4、润滑剂 2.8份；
5、加工助剂 1.5份；
6、色料 适量。
将所述抛光砖废渣用于抛光砖废渣填充PVC阻燃波纹瓦的制备过程如下：
混料：先将PVC树脂、经表面活化处理的抛光砖废渣和其它助剂加入高速搅拌机内，高速搅拌10～15分钟，当物料温度达到105～120℃时排放入低速冷混机内，低速搅拌待物料温度低于50℃时放料备用。
造粒：挤出造粒机的温度从料斗到机头依次为:130℃,140℃,155℃，160℃，170℃，175℃。
挤出板材：挤出机挤出板材的温度从输送段到机头依次为130℃，150℃，160℃，170℃，180℃，190℃，195℃，200～210℃，190～195℃。
冷却、定型：冷却、定型模分为两组，每组由定模(下模)和动模(上模)组成，上、下模都为中空结构，内通冷却水，对物料进行冷却，表面加工成波浪形，并经镀铬抛光处理。板材牵入定型模时，上模由气缸控制启开，板材到达位置后合上。板材在定型模的作用下形成所需要的波纹形状。通常，第一级定型模的间隙较大，对板材进行初定型，进人第二级定型模时，此处的间隙较小，对初步成型的波纹瓦再次定型。
定型后的波纹瓦由牵引机送入切断装置，按要求切成所需长度。
实验结果：制得抛光砖废渣填充PVC阻燃波纹瓦，性能检测如表1所示。抛光砖废渣填充PVC阻燃波纹瓦具有耐候性好、热稳定性高、力学性能好、阻燃、使用安全可靠等优点，在发生火灾时有自熄性，使用寿命比其它填料生产的PVC波纹瓦更长，是代替传统建材的新型建筑材料。
表1
| 检测项目 | 测试结果 | 检测标准 |
| 热变形温度(℃) | ≥80 | ASTM D1525 |
| 拉伸强度，MPa | 30-36 | ASTM D638 |
| 阻燃等级 | FV-0 | GB/T 2408-2008 |
| 悬臂梁缺口抗冲，kT/m2 | 8-15 | ASTM D256 |
实施例2
将所述抛光砖废渣用于人造大理石材的制备，其原料组成，按照质量份数计，包括以下组分：
1、表面活化处理的60目或以上抛光砖废渣 300～900份；
2、不饱和聚酯树脂 100份；
3、固化剂 2～5份；
4、促进剂 0.5～4份；
5、色浆 适量。
将所述抛光砖废渣用于人造大理石材的制备过程如下：
把树脂放进真空搅拌罐里再放入促进剂搅拌2～5分钟，再放入色浆搅拌2～5分钟，然后放入抛光砖废渣骨料搅拌20～25分钟，再加入固化剂真空均匀搅拌20～25分钟，把搅拌好的浆料倒入模框内表面涂有脱模剂的玻璃板上，经过20～25分钟的固化成型，制得18～25mm厚人造大理石材板材，板材脱模后再放置入恒温50～80℃的环境内3～6小时，此时，人造大理石材板表面完全达到100％硬度，送入大理石自动抛光机内进行表面抛光，经切割制得各种规格的人造大理石材板材。
实验结果：抛光砖废渣骨料人造大理石材，性能检测结果如表2所示。抛光砖废渣骨料人造大理石材是以抛光砖废渣为骨料，以不饱和聚酯树脂为粘合剂，经铸模、固化成型而制得，与采用其它骨料制得的人造大理石材相比，耐热性、耐腐性、耐老化性更好。
表2
| 检测项目 | 测试结果 |
| 热稳定性(80℃/H) | ＞25 |
| 耐磨性(1/cm3) | ≥82 |
| 莫氏硬度(度) | 6.5 |
| 抗老化(年) | 20 |
实施例3
将所述抛光砖废渣用于填充PVC地板砖的制备，其原料组成，按照质量份数计，包括以下组分：
1、表面活化处理的180目或以上的抛光砖废渣 300～400份；
2、PVC树脂(SG3) 100份；
3、硬脂酸钡 2份；
4、硬脂酸钙 1份；
5、增塑剂DOP 30～35份；
6、大豆油 3份；
7、ACR-201 3～5份；
8、光稳定剂 0.5～2份。
将所述抛光砖废渣用于填充PVC地板砖的制备过程如下：
混料：先将PVC树脂、DOP和其它助剂加入高速搅拌机内，高速搅拌10～15分钟，待PVC树脂粉充分吸收增塑剂，再加入称量好的经表面活化处理的抛光砖废渣高速搅拌，当物料温度达到105～110℃时排放入低速冷混机内，低速搅拌待物料温度低于50℃时放料备用。
塑炼：混合料倒入温度150～160℃的密炼机，密炼7～10分钟，待密炼机电流表显示电流稳定在10A以下时倒出胶料,胶料通过输送带送至开炼机进行塑炼成片，温度150～170℃，片厚6～8mm。
模压：片材送入热压机内进行模压，模压温度145～155℃，压力2.5～3.5Mpa,时间1～3分钟。
裁片：从压力上得到的板材冷却至常温进行裁片制得所需规格的抛光砖废渣填充PVC地板砖。
实验结果：制得抛光砖废渣填充PVC地板砖。抛光砖废渣填充PVC地板砖具有良好的耐磨性，在H22沙陀打磨下，仅损耗0.19g，而且耐酸碱、不怕烫、华丽美观、价廉耐用、施工方便。
实施例4
将所述抛光砖废渣用于填充橡胶密封圈的制备，其原料组成，按照质量份数计，包括以下组分：
1、600目的抛光砖废渣 30份；
2、丁腈橡胶 90份；
3、活性剂 7份；
4、增塑剂 3份；
5、防老剂 1份；
6、硫化剂 2份。
将所述抛光砖废渣用于填充橡胶密封圈的制备方法，其步骤如下：
称取丁腈橡胶、活性剂、脱模剂、增塑剂、防老剂、硫化剂、抛光砖废渣；
在45℃温度下进行混炼，加入硫化促进剂过氧化二异丙苯，温度达到100℃时进行排胶；
在温度为180℃、时间为300秒、压力为15兆帕的条件下制造密封圈。
实验结果：经过检测，检测结果如表3所示，制得抛光砖废渣填充橡胶密封圈。橡胶密封圈具有良好的硬度、拉伸强度以及伸长率，而且磨损性能好，使用寿命增长。
表3
| 检测项目 | 标准 | 测试结果 |
| 扯断强度，MPa | ≥14.71 | 15.7 |
| 伸长率(％) | ≥130 | 160 |
| 邵尔硬度(度) | 75 | 74 |
实施例5
将所述抛光砖废渣用于填充聚氯乙烯钙塑薄膜卷绕管芯的制备，其原料组成，按照质量份数计，包括以下组分：
1、表面活化处理的325目或以上的抛光砖废渣 80份；
2、SG5聚氯乙烯 100份；
3、纳米碳酸钙 6份；
4、三碱式硫酸铅 5份；
5、硬脂酸钡 1.5份；
6、石蜡 0.8份；
7、碳黑 0.2。
将所述抛光砖废渣用于填充聚氯乙烯钙塑薄膜卷绕管芯的制备过程如下：
按配比将抛光砖废渣、SG5聚氯乙烯、纳米碳酸钙、氯化聚氯乙烯、三碱式硫酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸钡、石蜡、碳黑加入高速混合机，在120±5℃下搅拌5分钟，再排入冷混机内冷却至40℃以排料备用；
混合粉加入双螺杆挤出机直接挤出钙塑卷绕管芯：所述双螺杆挤出机的温度控制为一区120±5℃，二区140±5℃，三区150±5℃，四区155±5℃，五区165±5℃，机头体170℃、175℃、185℃，口模180±5℃。挤出制得聚氯乙烯钙塑薄膜卷绕管芯。
实验结果：经过检测，检测结果如表4所示，抛光砖废渣填充制备得到的聚氯乙烯钙塑薄膜卷绕管芯具有很好的尺寸稳定性、耐冲击性，表面硬度高、刚性强。
表4
| 检测项目 | 标准 | 测试结果 |
| 维卡软化温度(℃) | 80 | 100-110 |
| 纵向尺寸变化率(％) | 5 | 1.9 |
| 落锤(0℃) | 无破裂 | 无破裂 |
| 静液压试验 | 无破裂，无渗漏 | 无破裂，无渗漏 |
实施例6
将所述抛光砖废渣用于填充聚氯乙烯钙塑薄膜卷绕管芯的制备，其原料组成，按照质量份数计，包括以下组分：
1、表面活化处理的325目或以上的抛光砖废渣 100份；
2、低密度聚乙烯 100份；
3、纳米碳酸钙 6份；
4、氯化聚乙烯 6份；
5、液体石蜡 1份；
6、硬酯酸 1份；
7、1076抗氧剂 0.2份；
8、黑色浆 1份。
将所述抛光砖废渣用于填充聚乙烯钙塑管的制备方法，其步骤如下：
按配比将抛光砖废渣、低密度聚乙烯、纳米碳酸钙、氯化聚乙烯、液体石蜡、硬酯酸、1076抗氧剂、黑色浆原料按比例加入高速混合机，在50±5℃下搅拌6分钟，再放入密炼机在65±5℃前密炼4分钟后放入第一台开炼机混炼，辊筒温度控制在70±5℃，混炼3分钟后再送入第二台开炼机拉片，辊筒温度控制在65±5℃，辊距调到胶片厚为2.0±0.5mm，拉出胶片经冷却后切粒备用；
挤出聚乙烯钙塑管：所述挤出机的温度从输送段到机头模依次为120±5℃，140±5℃，150±5℃，160±5℃，170℃±5，180℃±5，160±5℃，160±5℃。挤出制得抛光砖废渣聚乙烯钙塑农用排灌管。
实验结果：经过检测，检测结果如表5所示，抛光砖废渣聚乙烯钙塑农用排灌管具有较高的机械强度高、耐冲击性强度，耐环境应力开裂性、耐候性好使用寿命长。
表5
| 检测项目 | 标准 | 测试结果 |
| 维卡软化温度(℃) | 80 | 100-110 |
| 纵向尺寸变化率(％) | 5 | 1.9 |
| 落锤(0℃) | 无破裂 | 无破裂 |
| 静液压试验 | 无破裂，无渗漏 | 无破裂，无渗漏 |
综上所述，将所述抛光砖的废渣用作高分子复合材料的填料，用于高分子复合材料的生产，可以生产出稳定的性能良好的高分子复合材料产品。由于抛光砖的废渣经过1200度以上高温烧结过，结构非常稳定，耐热性和稳定性比采用普通填料的效果更好，耐候性好，具有补强作用。这样，不仅解决了抛光砖废渣的填埋问题，而且，还降低了高分子复合材料的生产成本，以及抛光砖废渣的处理成本。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种抛光砖废渣的应用，其特征在于，将所述抛光砖废渣用作高分子复合材料的填料，用于高分子复合材料的生产；
抛光砖废渣在使用前经过偶联剂活化处理，处理过程如下：
抛光砖废渣首先在高速混合机中预热到物料温度达100～110℃，搅拌烘干，敞口10～15分钟，使填料含水量低于0.3％；加入按废渣总质量0.5～5％切碎的偶联剂，分三次加入，每次隔3分钟加入，总的活化时间9分钟；所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种；
所述抛光砖废渣是采用以下方法回收得到：
将抛光砖生产产生的废水和废渣进行初级沉淀，分离出固体废渣；
初级沉淀后的废水进行澄清处理，分离出絮体颗粒废渣，澄清后的水收集循环使用；
将固体废渣和絮体颗粒废渣除去大部分水分，压缩成泥饼；
将泥饼干燥成粉状颗粒；
对粉状颗粒进行筛选，筛选出不同目数规格的粉状颗粒；
根据高分子复合材料对填料粒径大小的需求，选取相应的目数规格的粉状颗粒，用于高分子复合材料的生产中；
所述干燥的过程中，干燥温度为100度～1000度之间。
2.根据权利要求1所述的抛光砖废渣的应用，其特征在于，将325目或以上的抛光砖废渣用作塑料产品、橡胶产品或人造石材的填料。
3.一种抛光砖废渣的回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将抛光砖生产产生的废水和废渣进行初级沉淀，分离出固体废渣；
初级沉淀后的废水进行澄清处理，分离出絮体颗粒废渣，澄清后的水收集循环使用；
将固体废渣和絮体颗粒废渣除去大部分水分，压缩成泥饼；
将泥饼干燥成粉状颗粒；
对粉状颗粒进行筛选，筛选出不同目数规格的粉状颗粒；
根据高分子复合材料对填料粒径大小的需求，选取相应的目数规格的粉状颗粒，用于高分子复合材料的生产中；
所述干燥的过程中，干燥温度为100度～1000度之间；
抛光砖废渣在使用前经过偶联剂活化处理，处理过程如下：
抛光砖废渣首先在高速混合机中预热到物料温度达100～110℃，搅拌烘干，敞口10～15分钟，使填料含水量低于0.3％；加入按废渣总质量0.5～5％切碎的偶联剂，分三次加入，每次隔3分钟加入，总的活化时间9分钟；所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的抛光砖废渣的回收利用方法，其特征在于，采用沉淀池进行初步沉淀，采用澄清池进行澄清，采用带式压滤机进行压缩，采用分级机对粉状颗粒进行筛选。
5.根据权利要求3所述的抛光砖废渣的回收利用方法，其特征在于，所述筛选的过程中，按照120目、180目、325目、600目、800目、1250目以及1800目进行分级。
6.根据权利要求3所述的抛光砖废渣的回收利用方法，其特征在于，所述干燥的过程中，干燥温度为100～300度。
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