CN105753389A - 一种垃圾底渣制备的免烧砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种垃圾底渣制备的免烧砖及其制备方法，该免烧砖的原料为电石渣、粉煤灰、水泥与无机底渣，原料重量份数比为：电石渣5~10；粉煤灰5~10；水泥10~20；无机底渣65~80。制备步骤为：底渣预处理、固废干燥研磨、拌合料的干混、拌合料的湿混、压制成型和成型养护。本发明提供的免烧砖的制备方法利用粉煤灰、电石渣等固体废弃物，制备出可用于城市道路铺装的免烧砖，不仅解决困扰我国的固废处理难题，而且可以以废治废，减少垃圾焚烧底渣的填埋占地，实现资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物再利用领域，尤其是针对垃圾焚烧、气化等热处理后产生的底渣再利用技术，具体为一种垃圾底渣制备的免烧砖及其制备方法。
背景技术
垃圾焚烧、气化等处理技术再我国开始大范围推广应用，但垃圾焚烧、气化等热处理后，会产生20%~30%质量的无机底渣。因此，大量热处理无机底渣的产生，同样也会给日益紧张的填埋场增加负担，为了实现垃圾的“零填埋”，垃圾热处理无机底渣资源化综合利用成为一个切实可行的办法。
如今世界各国对垃圾焚烧、气化等热处理后产生的底渣资源化利用已经有了深入研究，如荷兰、德国的利用率已高达99%或以上；美国已将垃圾焚烧底渣资源化列为新的重点开发方式。我国也从1985年开始，将垃圾焚烧底渣的资源化处置提到主要的议程上来，并且相继出台了部分垃圾焚烧底渣资源化利用的法规和相关经济政策。但总体来说，垃圾焚烧、气化等热处理后产生的底渣利用率低、利用状况不平衡、利用范围不平均仍是现在乃至今后将要解决的重大问题和研究方向。
垃圾焚烧、气化等热处理后产生的底渣与垃圾焚烧飞灰的化学成分虽然相近，但物理形态则完全不用，无机底渣活性符合水泥的人工火山灰质混合材料。综合世界各国的利用现状，其主要资源化利用方式有：（1）石油沥青路面的替代骨料；（2）水泥或混凝土的替代骨料；（3）填埋场覆盖材料；（4）路堤、路基等的填充材料等。如果考虑其利用位置，主要是被用作陆地水泥基及沥青基工程(如道路、停车场等)和海洋建筑工程（如人工暗礁、护岸等）。
传统烧结粘土砖破坏耕地，生产过程中能耗较高且有废气排出。为了节约能源，保护土地资源及生态环境，目前，国家大力提倡推广以各种工业固体废弃物为原料生产各类非烧结粘土砖、砌块及板材等新型墙体材料。许多学者针对煤矸石、建筑垃圾、尾矿等制备免烧砖进行了研究，但对于垃圾焚烧、气化等热处理后产生的底渣制备免烧砖的研究相对较少。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用垃圾焚烧底渣及工业废弃物制备的免烧及制备方法，该方法利用粉煤灰、电石渣等固体废弃物，制备出可用于城市道路铺装的免烧砖，不仅解决困扰我国的固废处理难题，而且可以以废治废，减少垃圾焚烧底渣的填埋占地，实现了资源化利用。本发明针对垃圾焚烧、气化等热处理后产生的无机底渣，采用将垃圾焚烧、气化等热处理后产生的底渣与其他废弃物联合处理的方式，达到多种固体废弃物同时处理的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种垃圾热处理低渣制备的免烧砖，所述免烧砖的原料为电石渣、粉煤灰、水泥与无机底渣，所述原料重量份数比为：
电石渣5~10；
粉煤灰5~10；
水泥10~20；
无机底渣65~80。
一种免烧砖的制备方法，所述免烧砖的原料为电石渣、粉煤灰、水泥与无机底渣，所述原料重量份数比为：
电石渣5~10；
粉煤灰5~10；
水泥10~20；
无机底渣65~80；
所述免烧砖的制备步骤为：
A、底渣预处理：将生活垃圾经焚烧或气化后产生的无机底渣经过晾晒后，球磨破碎，过10mm筛，粒径小于10mm以下的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；
B、固废干燥研磨：将电石渣、粉煤灰用干燥箱100~120℃条件下干燥10~12h，将干燥后的电石渣、粉煤灰研磨过200目筛，筛下物备用；
Ｃ、拌合料的干混：使用捏合机按比例先将无机底渣、粉煤灰和电石渣加入搅拌槽，加热搅拌槽温度至30~50℃，干混2~10min；
D、拌合料的湿混：在干混后的搅拌槽中，将水泥和水一起加入搅拌，物料的含水率控制在10%~15%，湿混5~10min，然后将混合均匀的粉料在自然条件下陈化12~24h；
E、压制成型：将搅拌后的物料加入磨具中，然后在冲压机上以20~25MPa的压力压制成型，静置1~3天后拆模；
F、成型养护：砖坯成型拆模后，恒温恒湿养护，养护温度为20~25℃，养护湿度为60%~90%。
进一步的，步骤A中的晾晒、球磨条件为：无机底渣平铺晾晒5~7天，平铺厚度为25~35厘米，每2天翻堆一次，经过晾晒后，进入球磨机破碎至20mm以下。
进一步的，步骤B中将电石渣、粉煤灰用干燥箱105℃条件下干燥。
进一步的，步骤B中将干燥后的电石渣、粉煤灰研磨过400目筛。
有益效果：
1、底渣消纳量大：采用此方法将垃圾热处理后的底渣制备成免烧砖，无机底渣的掺量可达到65%以上，而且其他配料采用电石渣和粉煤灰，可同时消纳大宗固废；
2、采用此方法将垃圾热处理后的底渣制备成免烧砖，对重金属Cd、Cr、Ni和Zn的固化率分别达到75%以上、70%以上、65%以上和85%以上，减少了环境风险；
3、采用此方法将垃圾热处理后的底渣制备成免烧砖，减少了矿石消耗。
附图说明
图1为本发明免烧砖的制备工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
一种垃圾热处理低渣制备的免烧砖，所述免烧砖的原料为电石渣、粉煤灰、水泥与无机底渣，所述原料重量份数比为：
电石渣5~10；
粉煤灰5~10；
水泥10~20；
无机底渣65~80。
制备所述免烧砖的具体步骤为：
A、底渣预处理：将生活垃圾经焚烧或气化后产生的无机底渣平铺晾晒5~7天，平铺厚度为25~35厘米，每2天翻堆一次，经过晾晒后，进入球磨机破碎至20mm以下，过10mm筛，粒径小于10mm以下的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；
B、固废干燥研磨：由于CaO吸水后生成Ca(OH)2，体积产生较大膨胀，因此，为避免电石渣因颗粒较大而发生水化膨胀，使砖体产生裂纹，从而影响砖体的性能和外观效果，需将电石渣、粉煤灰用干燥箱100~120℃条件下干燥10~12h。将干燥后的电石渣、粉煤灰研磨过至少200目筛（优选400目），筛下物备用。
C、拌合料的干混：使用捏合机按比例先将底渣、粉煤灰和电石渣加入搅拌槽，加热搅拌槽温度至30~50℃，干混2~10min；
D、拌合料的湿混：为了更好地激发原料潜在活性，干混后再进行湿混，在干混槽中，将水泥和水一起加入搅拌，物料的含水率控制在10%~15%，湿混5~10min，使混合料均匀，然后将混合均匀的粉料在自然条件下陈化12~24h；
E、压制成型：将搅拌后的物料称重约2350g，加入尺寸为200mm×100mm×90mm的自制磨具中，然后在冲压机上以20~25MPa的压力压制成型，静置1天后拆模。
F、成型养护：砖坯成型拆模后，放入标准恒温恒湿养护箱内养护。养护温度为20~25℃，养护湿度为60%~90%。
采用本技术生产的免烧砖，抗压强度达到20MPa以上，而且对重金属Cd、Cr、Ni和Zn具有固化效果，降低重金属的浸出浓度分别达到75%以上、70%以上、65%以上和85%以上，减少了环境风险。
实施例2
本实施例为在实施例1的基础上的进一步优化。
将生活垃圾经焚烧或气化后产生的无机底渣平铺晾晒5天，平铺厚度为25厘米，每2天翻堆一次，经过晾晒后，进入球磨机破碎至20mm以下，过10mm筛，粒径小于10mm以下的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；将电石渣、粉煤灰用干燥箱105℃条件下干燥10h。将干燥后的电石渣、粉煤灰研磨过200目筛，筛下物备用。将电石渣、粉煤灰与无机底渣制备免烧砖的以10%、10%和70%比例加入搅拌槽，加热搅拌槽温度至40℃，干混5min，再将20%水泥和水一起加入搅拌，物料的含水率控制在12%，湿混5min，使混合料均匀，然后将混合均匀的粉料在自然条件下陈化12h；将搅拌后的物料称重约2350g，加入尺寸为200mm×100mm×90mm的自制磨具中，然后在冲压机上以22MPa的压力压制成型，静置1天后拆模，然后放入标准恒温恒湿养护箱内养护，养护温度为20℃，养护湿度为80%。免烧砖体的制备对重金属Cd、Cr、Ni和Zn的固化率分别达到79.57%、73.64%、66.73%和88.05%。
实施例3
本实施例为在实施例1的基础上的进一步优化。
将生活垃圾经焚烧或气化后产生的无机底渣平铺晾晒6天，平铺厚度为28厘米，每2天翻堆一次，经过晾晒后，进入球磨机破碎至20mm以下，过10mm筛，粒径小于10mm以下的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；将电石渣、粉煤灰用干燥箱105℃条件下干燥11h。将干燥后的电石渣、粉煤灰研磨过200目筛，筛下物备用。将电石渣、粉煤灰与无机底渣制备免烧砖的以5%、5%和75%比例加入搅拌槽，加热搅拌槽温度至50℃，干混10min，再将15%水泥和水一起加入搅拌，物料的含水率控制在13%，湿混10min，使混合料均匀，然后将混合均匀的粉料在自然条件下陈化12h；将搅拌后的物料称重约2350g，加入尺寸为200mm×100mm×90mm的自制磨具中，然后在冲压机上以25MPa的压力压制成型，静置1天后拆模。拆模后，放入标准恒温恒湿养护箱内养护，养护温度为25℃，养护湿度为75%。免烧砖体的制备对重金属Cd、Cr、Ni和Zn的固化率分别达到75.11%、72.05%、68.54%和89.73%。
实施例4
本实施例为在实施例1的基础上的进一步优化。
将生活垃圾经焚烧或气化后产生的无机底渣平铺晾晒7天，平铺厚度为30厘米，每2天翻堆一次，经过晾晒后，进入球磨机破碎至20mm以下，过10mm筛，粒径小于10mm以下的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；将电石渣、粉煤灰用干燥箱105℃条件下干燥12h。将干燥后的电石渣、粉煤灰研磨过200目筛，筛下物备用。将电石渣、粉煤灰与无机底渣制备免烧砖的以7.5%、7.5%和65%比例加入搅拌槽，加热搅拌槽温度至50℃，干混10min，再将20%水泥和水一起加入搅拌，物料的含水率控制在10%，湿混10min，使混合料均匀，然后将混合均匀的粉料在自然条件下陈化20h；将搅拌后的物料称重约2350g，加入尺寸为200mm×100mm×90mm的自制磨具中，然后在冲压机上以22MPa的压力压制成型，静置1天后拆模。拆模后，放入标准恒温恒湿养护箱内养护，养护温度为23℃，养护湿度为85%。免烧砖体的制备对重金属Cd、Cr、Ni和Zn的固化率分别达到78.00%、75.04%、65.98%和85.36%。
Claims (5)
1.一种垃圾热处理低渣制备的免烧砖，其特征在于：所述免烧砖的原料为电石渣、粉煤灰、水泥与无机底渣，所述原料重量份数比为：
电石渣5~10；
粉煤灰5~10；
水泥10~20；
无机底渣65~80。
2.一种免烧砖的制备方法，其特征在于：所述免烧砖的原料为电石渣、粉煤灰、水泥与无机底渣，所述原料重量份数比为：
电石渣5~10；
粉煤灰5~10；
水泥10~20；
无机底渣65~80；
所述免烧砖的制备步骤为：
A、底渣预处理：将生活垃圾经焚烧或气化后产生的无机底渣经过晾晒后，球磨破碎，过10mm筛，粒径小于10mm以下的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；
B、固废干燥研磨：将电石渣、粉煤灰用干燥箱100~120℃条件下干燥10~12h，将干燥后的电石渣、粉煤灰研磨过筛，过筛目数不小于200目，筛下物备用；
Ｃ、拌合料的干混：使用捏合机按比例先将无机底渣、粉煤灰和电石渣加入搅拌槽，加热搅拌槽温度至30~50℃，干混2~10min；
D、拌合料的湿混：在干混后的搅拌槽中，将水泥和水一起加入搅拌，物料的含水率控制在10%~15%，湿混5~10min，然后将混合均匀的粉料在自然条件下陈化12~24h；
E、压制成型：将搅拌后的物料加入磨具中，然后在冲压机上以20~25MPa的压力压制成型，静置1~3天后拆模；
F、成型养护：砖坯成型拆模后，恒温恒湿养护，养护温度为20~25℃，养护湿度为60%~90%。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤A中的晾晒、球磨条件为：无机底渣平铺晾晒5~7天，平铺厚度为25~35厘米，每2天翻堆一次，经过晾晒后，进入球磨机破碎至20mm以下。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤B中将电石渣、粉煤灰用干燥箱105℃条件下干燥。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤B中将干燥后的电石渣、粉煤灰研磨过400目筛。
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