CN106116631A

CN106116631A - 造纸白泥烧结页岩多孔砖

Info

Publication number: CN106116631A
Application number: CN201610468103.XA
Authority: CN
Inventors: 黄榜彪; 刘阳; 黄秉章; 盛琪; 卢强; 李治; 廖天权; 张贝; 潘佳玉; 祁伟
Original assignee: Guangxi University of Science and Technology
Current assignee: Guangxi University of Science and Technology
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2016-11-16

Abstract

本发明公开一种造纸白泥烧结页岩多孔砖，它由造纸白泥与页岩粉末按重量比为15‑25:85‑75烧结制成。本发明造纸白泥页岩多孔砖能大量消耗造纸白泥，解决了造纸厂白泥占用土地和破坏环境的难题，又将白泥进行无害化处理，实现了造纸白泥的资源化，该砖强度满足不同建筑设计要求，容重比普通砖更低，且保温隔热性能好，隔声性能优越。

Description

造纸白泥烧结页岩多孔砖

技术领域

本发明涉及一种造纸白泥烧结页岩多孔砖。

背景技术

烧结粘土砖曾经在人类的建筑史甚至人类的发展史上都起到了重要的作用，做出了重要的贡献，但是随着人类的发展，文明的进步，人民逐渐认识到了，用粘土制砖的坏处，粘土制砖会毁坏大量的耕地，造成水土流失，而且污染环境。国家逐渐开始重视建筑业方面对粘土砖的应用，而且为了解决粘土生产砖带来的恶劣影响，国家开始推行墙改政策，寻找粘土的替代材料。

我国造纸行业每年生产出的造纸白泥高达300万t。造纸白泥为造纸厂碱回收车间产出的二次污染废弃物，平均每生产一吨的纸会产出0.8吨～1吨造纸白泥，这些白泥，只有少部分被利用起来，很大部分都在室外堆放，这样不仅占用了大量的土地，造成白泥浪费，也造成环境污染。如果将白泥资源化利用，将会有很好的经济效益，对环境和社会都有巨大的好处。

在造纸行业发展的过程中，研究人员已经不断的尝试对造纸白泥进行不同方式的利用和处理，在不断的深入过程中，各种问题也随之而来：

（1）造纸白泥用来制作建筑用的水泥，能耗过大。这种水泥投放市场也没有太大的竞争力。

（2）全国大部分的造纸厂并不是利用树木作为造纸原料，而是用草浆制纸，产生的白泥含硅量高，并形成恶性循环。

（3）用造纸白泥作为脱硫剂过滤烟气时，白泥可能会产生一定量的SiO2，所以，这种方法很难做到将白泥资源化利用又不对环境产生危害。又由于湿白泥碱性较高，会腐蚀设备，使用干燥有会增加能耗，这些问题都会增加成本，都有待解决。

（4）用白泥生产碳酸钙，白度问题有待解决，在排除杂质的过程中，白泥中的不容物与碳酸钙很难分离，这对白泥在这方面的大范围应用造成困难。国内外研究人员对与造纸白泥的应用都存在能耗高成本大的问题，这就造成了白泥在各方面回收利用的市场竞争力小，经济效益低的情况。白泥的回收利用在技术创新方面不够，大部分处在研究初始阶段，稍有大规模应用造纸白泥的例子出现。客观上讲，要想对白泥有更多途径的利用，在发展方向上，不近要最求量大面广，还要考虑白泥自身的特点，开发利用和环境保护相结合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有造纸白泥资源再利用的缺陷，提供了一种造纸白泥烧结页岩多孔砖，以实现造纸白泥的“无害化、减量化、资源化”处理。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

造纸白泥烧结页岩多孔砖，由造纸白泥与页岩粉末按重量比为15-25:85-75烧结制成。在实际生产过程中，生产一块烧结页岩砖大约需要消耗3500KJ 的能量，所以烧结时不仅要使用外燃料，还要根据热值合理的添加造纸白泥等内燃料。在造纸白泥烧结页岩砖的生产过程中，在原料中添加的造纸白泥越多，越能最大化的实现白泥的“无害化、减量化、资源化”的处理目标。当掺加造纸白泥比例较大，可以有效缩短造纸白泥页岩多孔砖的烧结时间，为生产企业节能降耗，但当造纸白泥掺加比例过大，会导致造纸白泥页岩多孔砖成品的过火烧结、收缩过大、变形严重等现象的出现，还会使砖体石灰爆裂和泛霜等现象严重，导致产品质量变低。

优选地，所述造纸白泥与页岩粉末的重量比为15-20:85-80，最优选地，所述造纸白泥与页岩粉末的重量比为15:85。

优选地，所述页岩粉末级配为：粒径1.5-2.0mm 不超过30wt%，粒径0.05-1.5mm占30-60wt%，粒径＜0.05mm占30-50wt%。

更优选地，所述页岩粉末级配为：粒径1.5-2.0mm 10wt%，粒径1.0-1.5mm占10wt%，粒径0.5-1.0mm占28wt%，粒径0.05-0.5mm占22wt%，粒径＜0.05mm占30wt%。

优选地，造纸白泥的粒径＜0.5mm。

上述造纸白泥烧结页岩多孔砖的制备方法，包括如下步骤：

（1）先将造纸白泥与水混合均匀后，再加入页岩粉末，混均后陈化；

（2）经陈化后，制成砖坯，干燥、烧结，得到造纸白泥烧结页岩多孔砖。

混合料的陈化却往往被人忽视，其实在制砖工艺中，陈化也应当被重视，尤其是现在建筑业对新型材料的应用越来越多的情况下，陈化对于制作砖坯的原料混合料的最终质量有着至关重要的作用，所以，对这一环节一定要有足够的重视。陈化是指在制作砖坯前，使原料充分水化，并使混合物之间进行离子的交换，使原料中的各种矿物成分与水接触后逐渐水解成为胶结物质的渐变过程。在制作砖坯之前，原料必须经过陈化这步处理环节，在这个过程中，混合料在水中，颗料在水的水分借助毛细水分借汽压压力的作用均匀的达原料颗粒的内部，这使得原料表面和内部的性能逐渐均匀，差异减少，原料的塑形也得到了明显的提高，成型后的砖坯表面与未经过陈华环节的相比更加光滑平整，性能也明显改善。因此，减少了因搅拌不均匀而导致的砖坯开裂情况，能够大大降低成型砖坯的废品率。优选地，步骤（1）陈化时间为20-30h。

砖坯含水率过高时，虽然成型比较方便，但是不利于干燥，干燥收缩率会大大增加，并且砖坯塌落不成型，经高温烧结，砖体失去大量的自由水，砖体的收缩率变高，由此产生的裂缝也会增多，经过烧结而成的成品砖的内部和表面产生集中应力的部位会增多，集中应力也会增大，降低成品砖的抗压强度。含水率过低时，在砖坯干燥成型阶段出现的裂缝也就越多，出砖坯废品率会不断增加，并且经过高温烧结砖体失去了大量结合水，裂缝会更加严重，这严重影响了成品砖的平均抗压强度。优选地，步骤（1）混合物料中水的含量为20-30wt%，更优地为25wt%。

优选地，步骤（2）中，烧结升温程序如下：

干燥阶段排除的主要是坯体中的自由水，随着温度的升高，在105℃～200℃之间坯体颗粒内部的结合水和表面的毛细结合水会被逐渐蒸发，该阶段同样是为了减小因为水分蒸发导致坯体内部膨胀而引起的压力差，因此，升温速度也不宜过快，优选地以不超过50℃/h的速度升至200℃；

200℃～500℃温度范围为白泥燃烧阶段，由于，在结合水排除阶段已经排除了结合水，在温度范围为200℃～500℃的白泥燃烧阶段，升温速度可以适当加快，速度控制在60～150℃/h，更优选地为100℃/h，这个阶段白泥中的少量有机物开始发生燃烧；

500℃～950℃温度范围为原料氧化阶段，随着温度的升高，当温度达到500℃并不断升温，砖坯原料中各种矿物质相继达到氧化反应所需要的温度条件而开始发生氧化反应，这个阶段的升温速度仍然控制在60～150℃/h为宜，更优选地为100℃/h。当温度达到900℃左右时，砖体的颜色开始逐渐变红；

继续升温，在950～1050℃保温烧结6-8h。

造纸白泥页岩多孔砖既具有普通页岩砖的优良性能，又具有自身的特点：

（1）环保、节能造纸白泥烧结页岩多孔砖的原料是在页岩中加入一定量的造纸白泥，两者混合均匀后再经过高温烧结成砖。这种砖能大量消耗造纸白泥，解决了造纸厂白泥占用土地和破坏环境的难题，又将白泥进行无害化处理，实现了造纸白泥的资源化。白泥中的少量有机物在高温烧结过程中，能够产生一定热值（约为2900KJ/Kg），在砖坯烧结过程中可以作为内燃料，降低对能源的消耗。

（2）质量轻、强度要求达标造纸白泥烧结页岩多孔砖的烧结过程中，少量有机物燃烧，在砖体内部形成少量孔洞，同时造纸白泥主要含有碳酸钙，在高温烧结过程中，碳酸钙逐渐分解为氧化钙释放出气体，使砖体质量进一步减轻，造纸白泥烧结页岩多孔砖的容重为1230Kg/m³，要比普通砖容重1800~1900Kg/m³轻很多。这种轻质砖运用到墙体建筑中能减轻建筑自重，既提高墙体抗震能力，又能有效减少建筑物造价。砖坯中含有不同量的白泥，可制作出不同强度等级的砖体，满足不同建筑设计要求。

（3）保温隔热性能好，隔声性能优越造纸白泥烧结页岩多孔砖烧制过程中，原料分解在砖体内部形成孔洞，砖坯在烧结过程中，原料在一定温度形成液相，使部分孔洞闭塞，增加了墙体的隔热和隔声性能。

（4）成本低、便于推广造纸白泥是造纸厂大量堆积的有害废弃物，用白泥作为生产砖体的材料，工艺简单，利用白泥热值节省能耗。造纸白泥页岩多孔砖的这些特点有利于其社会推广，推动新型建筑材料改革发展。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

原料的准备：将造纸白泥和页岩粉末在鼓风箱中风干，将风干的页岩粉末放入不同粒径的电动筛中筛分，按表1 所示进行级配后备用，造纸白泥过 0.5mm筛分后备用。

表 1 页岩粉末级配表（%）

实施例1

（1）如果先加入页岩粉末，再加入造纸白泥和水，造纸白泥会和水结合在一起，形成或大或小的石灰颗粒，虽然页岩粉末和造纸白泥充分混合搅拌，混合物中仍然存在少量的肉眼可见的石灰颗粒，石灰颗粒在砖的表面或者接近表面的部位，这些大的石灰颗粒在砖的烧制过程中会逐渐膨胀，产生内部膨胀力，当应力达到一定值后，砖体就会开裂，这样的砖坯烧制成的成品砖会更加容易发生石灰爆裂现象，而且石灰爆裂的面积往往也比较大。因此，本发明先将造纸白泥与水混合均匀后，再加入页岩粉末，混均后陈化1天，造纸白泥与页岩粉末的质量比为15:85，坯料含水量为25wt%。

（2）经陈化后，制成砖坯（砖坯的尺寸和孔型依《烧结多孔砖和多孔砌块》（GB13544 - 2011 ）标准），经自然干燥后再于100〜105℃干燥4h，然后升温烧结，升温程序如下：以50℃/h的速度升至200℃，再以100℃/h的速度由200℃升至950℃，然后继续升温，在950℃保温烧结6h，烧结后自然冷却，即得到造纸白泥烧结页岩多孔砖（抗压强度9.72MPa，吸水率17.7%，收缩率1.47%）。

实施例2

（1）先将造纸白泥与水混合均匀后，再加入页岩粉末，混均后陈化1天，造纸白泥与页岩粉末的质量比为15:85，坯料含水量为25wt%。

（2）经陈化后，制成砖坯（砖坯的尺寸和孔型依《烧结多孔砖和多孔砌块》（GB13544 - 2011 ）标准），经自然干燥后再于100〜105℃干燥4h，然后升温烧结，升温程序如下：以50℃/h的速度升至200℃，再以100℃/h的速度由200℃升至950℃，然后继续升温，在1050℃保温烧结7h，烧结后自然冷却，即得到造纸白泥烧结页岩多孔砖（抗压强度12.56MPa，吸水率6.1%，收缩率1.68%）。

实施例3

（1）先将造纸白泥与水混合均匀后，再加入页岩粉末，混均后陈化1天，造纸白泥与页岩粉末的质量比为20:80，坯料含水量为25wt%。

（2）经陈化后，制成砖坯（砖坯的尺寸和孔型依《烧结多孔砖和多孔砌块》（GB13544 - 2011 ）标准），经自然干燥后再于100〜105℃干燥4h，然后升温烧结，升温程序如下：以50℃/h的速度升至200℃，再以100℃/h的速度由200℃升至950℃，然后继续升温，在950℃保温烧结8h，烧结后自然冷却，即得到造纸白泥烧结页岩多孔砖（抗压强度7.31MPa，吸水率19.2%，收缩率1.83%）。

实施例4

（1）先将造纸白泥与水混合均匀后，再加入页岩粉末，混均后陈化1天，造纸白泥与页岩粉末的质量比为25:75，坯料含水量为25wt%。

（2）经陈化后，制成砖坯（砖坯的尺寸和孔型依《烧结多孔砖和多孔砌块》（GB13544 - 2011 ）标准），经自然干燥后再于100〜105℃干燥4h，然后升温烧结，升温程序如下：以50℃/h的速度升至200℃，再以100℃/h的速度由200℃升至950℃，然后继续升温，在1050℃保温烧结8h，烧结后自然冷却，即得到造纸白泥烧结页岩多孔砖（抗压强度4.36MPa，吸水率9.8%，收缩率1.13%）。

实施例5

（2）经陈化后，制成砖坯（砖坯的尺寸和孔型依《烧结多孔砖和多孔砌块》（GB13544 - 2011 ）标准），经自然干燥后再于100〜105℃干燥4h，然后升温烧结，升温程序如下：以50℃/h的速度升至200℃，再以100℃/h的速度由200℃升至950℃，然后继续升温，在1000℃保温烧结8h，烧结后自然冷却，即得到造纸白泥烧结页岩多孔砖（抗压强度10.35MPa，吸水率11.1%，收缩率1.88%）。

实施例6

（2）经陈化后，制成砖坯（砖坯的尺寸和孔型依《烧结多孔砖和多孔砌块》（GB13544 - 2011 ）标准），经自然干燥后再于100〜105℃干燥4h，然后升温烧结，升温程序如下：以50℃/h的速度升至200℃，再以100℃/h的速度由200℃升至950℃，然后继续升温，在1050℃保温烧结6h，烧结后自然冷却，即得到造纸白泥烧结页岩多孔砖（抗压强度8.13MPa，吸水率7.9%，收缩率1.52%）。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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

1.造纸白泥烧结页岩多孔砖，由造纸白泥与页岩粉末按重量比为15-25:85-75烧结制成。

2.根据权利要求1所述的造纸白泥烧结页岩多孔砖，其特征在于，所述造纸白泥与页岩粉末的重量比为15-20:85-80。

3.根据权利要求2所述的造纸白泥烧结页岩多孔砖，其特征在于，所述造纸白泥与页岩粉末的重量比为15:85。

4.根据权利要求1所述的造纸白泥烧结页岩多孔砖，其特征在于，所述页岩粉末级配为：粒径1.5-2.0mm 不超过30wt%，粒径0.05-1.5mm占30-60wt%，粒径＜0.05mm占30-50wt%。

5.根据权利要求4所述的造纸白泥烧结页岩多孔砖，其特征在于，所述页岩粉末级配为：粒径1.5-2.0mm 10wt%，粒径1.0-1.5mm占10wt%，粒径0.5-1.0mm占28wt%，粒径0.05-0.5mm占22wt%，粒径＜0.05mm占30wt%。

6.根据权利要求1所述的造纸白泥烧结页岩多孔砖，其特征在于，造纸白泥的粒径＜0.5mm。