CN107285742A - 一种利用污泥废弃物的建筑材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用污泥废弃物的建筑材料及其制备方法，涉及建筑材料技术领域，利用污泥废弃物的建筑材料包括以下重量份的原料：污泥废弃物100‑120份、长石10‑50份、膨润土30‑100份、沸石40‑80份、黄土40‑100份、云母30‑150份、蜡石30‑40份、硅藻土15‑25份、凹凸棒土22‑28份、纳米氧化锌14‑22份、硅酸铝11‑17份、膨胀珍珠岩20‑40份、阻燃剂0.5‑0.9份、发泡剂0.4‑0.8份和粘结剂0.8‑1.4份；制备方法包括以下步骤：(1)称取原料、(2)搅拌、(3)入模成型、(4)烧制成品。本发明解决了现有建筑材料在应用于对保温隔热、阻燃和环保上有严格要求的建筑时，仍有不足问题。

Description

一种利用污泥废弃物的建筑材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种利用污泥废弃物的建筑材料及其制备方法。
背景技术
净水场或下水最终处理场、工厂或焚烧厂等产生的污泥及非有机物的所有残留物被分类为废弃物，目前，绝大多数废弃物通过掩埋或者焚烧的方式处理，只有极少数废弃物通过回收再利用的方式处理，而通过掩埋或者焚烧的方式处理废弃物会严重污染环境。
2013年11月20日公告的中国专利文献利用污泥废弃物的轻量建筑材料的制造方法(授权公告号CN102781870B)，其在污泥废弃物中添加长石、膨润土、沸石、黄土、云母及蜡石而制造，该发明能够再利用废污泥而环保，简化工序以节省能源，通过混合特定无机物，制造出强度和透水性优越的轻量建筑材料。
但是，该发明制备的建筑材料在应用于对保温隔热、阻燃和环保上有严格要求的建筑时，仍有不足，对其配方和制备方法尚需作出进一步改进。
发明内容
为了解决现有利用污泥废弃物的轻量建筑材料应用于对保温隔热、阻燃和环保上有严格要求的建筑时，仍有不足的问题，本发明的目的是提供一种利用污泥废弃物的建筑材料及其制备方法，制得的利用污泥废弃物的建筑材料具有阻燃性好、保温性好和环保的优点。
本发明提供了如下的技术方案：
一种利用污泥废弃物的建筑材料，包括以下重量份数的原料：污泥废弃物100-120份、长石10-50份、膨润土30-100份、沸石40-80份、黄土40-100份、云母30-150份、蜡石30-40份、硅藻土15-25份、凹凸棒土22-28份、纳米氧化锌14-22份、硅酸铝11-17份、膨胀珍珠岩20-40份、阻燃剂0.5-0.9份、发泡剂0.4-0.8份和粘结剂0.8-1.4份。
原料中添加了硅藻土，硅藻土具有天然微孔结构，能够实现呼吸调湿，吸附有毒和难闻气体，而且其还具有容重轻、延伸性好、冲击强度高、拉伸强度高、耐热、隔热和阻燃的优点。
原料中添加了凹凸棒土，凹凸棒土具有耐高温、隔热、无污染、抑制微生物生长和吸收有毒挥发成分的特点。
原料中添加了纳米氧化锌，纳米氧化锌作为抗菌材料，可抑制有害细菌的滋生。
原料中添加了硅酸铝，硅酸铝具有热稳定性好和保温隔热性好的优点。
原料中添加了膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩具有稳定性好和保温隔热性好的优点。
优选地，包括以下重量份的原料：污泥废弃物110份、长石30份、膨润土65份、沸石60份、黄土70份、云母90份、蜡石35份、硅藻土20份、凹凸棒土25份、纳米氧化锌18份、硅酸铝14份、膨胀珍珠岩30份、阻燃剂0.7份、发泡剂0.6份和粘结剂1.1份。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化铝阻燃剂，氢氧化铝阻燃剂通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。
优选地，所述发泡剂为碳黑，加热释放二氧化碳，提高发泡效果，增强利用污泥废弃物的建筑材料保温隔热效果。
优选地，所述粘结剂为水玻璃，能够粘结建筑材料的原料，提高建筑材料的强度。
优选地，所述硅藻土的粒径大小为300-500目，该粒径下的硅藻土能够在建筑材料搅拌混合的过程中混合的更加均匀，提高建筑材料的强度和除菌能力。
优选地，所述利用污泥废弃物的建筑材料的原料还包括重量份数为13-21份的陶瓷纤维，陶瓷纤维作为纤维状轻质耐火材料，其具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低和无毒性的特点。
一种利用污泥废弃物的建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照利用污泥废弃物的建筑材料原料的重量份数称取原料；
(2)将污泥废弃物、长石、膨润土、沸石、黄土、云母、蜡石、硅藻土、凹凸棒土、纳米氧化锌、硅酸铝和膨胀珍珠岩加入搅拌机中搅拌，搅拌时间为2-4min，再加入阻燃剂、发泡剂和粘结剂，继续搅拌15-20min，即得混合料；
(3)将步骤(2)中的混合料注入模具中加压成型，即得成型料；
(4)将步骤(3)中的成型料在1150-1180℃下烧制成建筑材料。
本发明的有益效果是：
1、本发明解决了现有建筑材料在应用于对保温隔热、阻燃和环保上有严格要求的建筑时，仍有不足问题。
2、本发明的原料中添加了硅藻土，硅藻土具有天然微孔结构，能够实现呼吸调湿，吸附有毒和难闻气体，而且其还具有容重轻、延伸性好、冲击强度高、拉伸强度高、耐热、隔热和阻燃的优点。
3、本发明的原料中添加了凹凸棒土，凹凸棒土具有耐高温、隔热、无污染、抑制微生物生长和吸收有毒挥发成分的特点。
4、本发明的原料中添加了纳米氧化锌，纳米氧化锌作为抗菌材料，可抑制有害细菌的滋生。
5、本发明的原料中添加了硅酸铝，硅酸铝具有热稳定性好和保温隔热性好的优点。
6、本发明的原料中添加了膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩具有稳定性好和保温隔热性好的优点。
7、本发明中所述阻燃剂为氢氧化铝阻燃剂，氢氧化铝阻燃剂通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。
8、本发明中所述发泡剂为碳黑，加热释放二氧化碳，提高发泡效果，增强利用污泥废弃物的建筑材料保温隔热效果。
9、本发明中所述粘结剂为水玻璃，能够粘结建筑材料的原料，提高建筑材料的强度。
10、本发明中所述硅藻土的粒径大小为300-500目，该粒径下的硅藻土能够在建筑材料搅拌混合的过程中混合的更加均匀，提高建筑材料的强度和除菌能力。
11、本发明中所述利用污泥废弃物的建筑材料的原料还包括重量份数为13-21份的陶瓷纤维，陶瓷纤维作为纤维状轻质耐火材料，其具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低和无毒性的特点。
具体实施方式
实施例1
一种利用污泥废弃物的建筑材料，包括以下重量份数的原料：污泥废弃物110份、长石30份、膨润土65份、沸石60份、黄土70份、云母90份、蜡石35份、硅藻土20份、凹凸棒土25份、纳米氧化锌18份、硅酸铝14份、膨胀珍珠岩30份、阻燃剂0.7份、发泡剂0.6份和粘结剂1.1份。
原料中添加了硅藻土，硅藻土具有天然微孔结构，能够实现呼吸调湿，吸附有毒和难闻气体，而且其还具有容重轻、延伸性好、冲击强度高、拉伸强度高、耐热、隔热和阻燃的优点。
原料中添加了凹凸棒土，凹凸棒土具有耐高温、隔热、无污染、抑制微生物生长和吸收有毒挥发成分的特点。
原料中添加了纳米氧化锌，纳米氧化锌作为抗菌材料，可抑制有害细菌的滋生。
原料中添加了硅酸铝，硅酸铝具有热稳定性好和保温隔热性好的优点。
原料中添加了膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩具有稳定性好和保温隔热性好的优点。
阻燃剂为氢氧化铝阻燃剂，氢氧化铝阻燃剂通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。
发泡剂为碳黑，加热释放二氧化碳，提高发泡效果，增强利用污泥废弃物的建筑材料保温隔热效果。
粘结剂为水玻璃，能够粘结建筑材料的原料，提高建筑材料的强度。
硅藻土的粒径大小为300-500目，该粒径下的硅藻土能够在建筑材料搅拌混合的过程中混合的更加均匀，提高建筑材料的强度和除菌能力。
利用污泥废弃物的建筑材料的原料还包括重量份数为17份的陶瓷纤维，陶瓷纤维作为纤维状轻质耐火材料，其具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低和无毒性的特点。
一种利用污泥废弃物的建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照利用污泥废弃物的建筑材料原料的重量份数称取原料；
(2)将污泥废弃物、长石、膨润土、沸石、黄土、云母、蜡石、硅藻土、凹凸棒土、纳米氧化锌、硅酸铝和膨胀珍珠岩加入搅拌机中搅拌，搅拌时间为2-4min，再加入阻燃剂、发泡剂和粘结剂，继续搅拌15-20min，即得混合料；
(3)将步骤(2)中的混合料注入模具中加压成型，即得成型料；
(4)将步骤(3)中的成型料在1150-1180℃下烧制成建筑材料。
实施例2
一种利用污泥废弃物的建筑材料，包括以下重量份数的原料：污泥废弃物100份、长石10份、膨润土30份、沸石40份、黄土40份、云母30份、蜡石30份、硅藻土15份、凹凸棒土22份、纳米氧化锌14份、硅酸铝11份、膨胀珍珠岩20份、阻燃剂0.5份、发泡剂0.4份和粘结剂0.8份。
原料中添加了硅藻土，硅藻土具有天然微孔结构，能够实现呼吸调湿，吸附有毒和难闻气体，而且其还具有容重轻、延伸性好、冲击强度高、拉伸强度高、耐热、隔热和阻燃的优点。
原料中添加了凹凸棒土，凹凸棒土具有耐高温、隔热、无污染、抑制微生物生长和吸收有毒挥发成分的特点。
原料中添加了纳米氧化锌，纳米氧化锌作为抗菌材料，可抑制有害细菌的滋生。
原料中添加了硅酸铝，硅酸铝具有热稳定性好和保温隔热性好的优点。
原料中添加了膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩具有稳定性好和保温隔热性好的优点。
阻燃剂为氢氧化铝阻燃剂，氢氧化铝阻燃剂通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。
发泡剂为碳黑，加热释放二氧化碳，提高发泡效果，增强利用污泥废弃物的建筑材料保温隔热效果。
粘结剂为水玻璃，能够粘结建筑材料的原料，提高建筑材料的强度。
硅藻土的粒径大小为300-500目，该粒径下的硅藻土能够在建筑材料搅拌混合的过程中混合的更加均匀，提高建筑材料的强度和除菌能力。
利用污泥废弃物的建筑材料的原料还包括重量份数为13份的陶瓷纤维，陶瓷纤维作为纤维状轻质耐火材料，其具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低和无毒性的特点。
一种利用污泥废弃物的建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照利用污泥废弃物的建筑材料原料的重量份数称取原料；
(2)将污泥废弃物、长石、膨润土、沸石、黄土、云母、蜡石、硅藻土、凹凸棒土、纳米氧化锌、硅酸铝和膨胀珍珠岩加入搅拌机中搅拌，搅拌时间为2-4min，再加入阻燃剂、发泡剂和粘结剂，继续搅拌15-20min，即得混合料；
(3)将步骤(2)中的混合料注入模具中加压成型，即得成型料；
(4)将步骤(3)中的成型料在1150-1180℃下烧制成建筑材料。
实施例3
一种利用污泥废弃物的建筑材料，包括以下重量份数的原料：污泥废弃物120份、长石50份、膨润土100份、沸石80份、黄土100份、云母150份、蜡石40份、硅藻土25份、凹凸棒土28份、纳米氧化锌22份、硅酸铝17份、膨胀珍珠岩40份、阻燃剂0.9份、发泡剂0.8份和粘结剂1.4份。
原料中添加了硅藻土，硅藻土具有天然微孔结构，能够实现呼吸调湿，吸附有毒和难闻气体，而且其还具有容重轻、延伸性好、冲击强度高、拉伸强度高、耐热、隔热和阻燃的优点。
原料中添加了凹凸棒土，凹凸棒土具有耐高温、隔热、无污染、抑制微生物生长和吸收有毒挥发成分的特点。
原料中添加了纳米氧化锌，纳米氧化锌作为抗菌材料，可抑制有害细菌的滋生。
原料中添加了硅酸铝，硅酸铝具有热稳定性好和保温隔热性好的优点。
原料中添加了膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩具有稳定性好和保温隔热性好的优点。
阻燃剂为氢氧化铝阻燃剂，氢氧化铝阻燃剂通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。
发泡剂为碳黑，加热释放二氧化碳，提高发泡效果，增强利用污泥废弃物的建筑材料保温隔热效果。
粘结剂为水玻璃，能够粘结建筑材料的原料，提高建筑材料的强度。
硅藻土的粒径大小为300-500目，该粒径下的硅藻土能够在建筑材料搅拌混合的过程中混合的更加均匀，提高建筑材料的强度和除菌能力。
利用污泥废弃物的建筑材料的原料还包括重量份数为21份的陶瓷纤维，陶瓷纤维作为纤维状轻质耐火材料，其具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低和无毒性的特点。
一种利用污泥废弃物的建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照利用污泥废弃物的建筑材料原料的重量份数称取原料；
(2)将污泥废弃物、长石、膨润土、沸石、黄土、云母、蜡石、硅藻土、凹凸棒土、纳米氧化锌、硅酸铝和膨胀珍珠岩加入搅拌机中搅拌，搅拌时间为2-4min，再加入阻燃剂、发泡剂和粘结剂，继续搅拌15-20min，即得混合料；
(3)将步骤(2)中的混合料注入模具中加压成型，即得成型料；
(4)将步骤(3)中的成型料在1150-1180℃下烧制成建筑材料。
对比例1
一种利用污泥废弃物的建筑材料，包括以下重量份数的原料：污泥废弃物100份、长石10份、膨润土30份、沸石40份、黄土40份、云母30份、蜡石30份。
一种利用污泥废弃物的建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照利用污泥废弃物的建筑材料原料的重量份数称取原料；
(2)将原料加入搅拌机中搅拌，搅拌时间为30-40min，即得混合料；
(3)将步骤(2)中的混合料注入模具中加压成型，即得成型料；
(4)将步骤(3)中的成型料在1140-1190℃下烧制成建筑材料。
将实施例1、实施例2、实施例3和对比例1制得利用污泥废弃物的建筑材料进行性能测试，测试结果如表1所示：
从表1数据比较可以看出，本发明的优点是：
1、一种利用污泥废弃物的建筑材料及其制备方法，从测得的导热系数可以看出，实施例1-3的导热系数均低于对比例1，说明本发明利用污泥废弃物的建筑材料的保温效果好。
2、一种利用污泥废弃物的建筑材料及其制备方法，根据国家标准《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB862，测得的阻燃等级可以看出，实施例1-3的阻燃等级均优于对比例1，说明该利用污泥废弃物的建筑材料的阻燃性好。
3、一种利用污泥废弃物的建筑材料及其制备方法，从测得的抗菌性能和净化甲醛性能可以看出，实施例1-3的抗菌性能和净化甲醛性能均优于对比例1，说明本发明利用污泥废弃物的建筑材料的环保性好。
4、一种利用污泥废弃物的建筑材料及其制备方法，从测得的各个指标的数据可以看出，实施例1均优于实施例2、实施例3和对比例1，说明本发明利用污泥废弃物的建筑材料的原料配方和制备方法的合理性。
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 (8)

1.一种利用污泥废弃物的建筑材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：污泥废弃物100-120份、长石10-50份、膨润土30-100份、沸石40-80份、黄土40-100份、云母30-150份、蜡石30-40份、硅藻土15-25份、凹凸棒土22-28份、纳米氧化锌14-22份、硅酸铝11-17份、膨胀珍珠岩20-40份、阻燃剂0.5-0.9份、发泡剂0.4-0.8份和粘结剂0.8-1.4份。
2.根据权利要求1所述的利用污泥废弃物的建筑材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：污泥废弃物110份、长石30份、膨润土65份、沸石60份、黄土70份、云母90份、蜡石35份、硅藻土20份、凹凸棒土25份、纳米氧化锌18份、硅酸铝14份、膨胀珍珠岩30份、阻燃剂0.7份、发泡剂0.6份和粘结剂1.1份。
3.根据权利要求1所述的利用污泥废弃物的建筑材料，其特征在于：所述阻燃剂为氢氧化铝阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的利用污泥废弃物的建筑材料，其特征在于：所述发泡剂为碳黑。
5.根据权利要求1所述的利用污泥废弃物的建筑材料，其特征在于：所述粘结剂为水玻璃。
6.根据权利要求1所述的利用污泥废弃物的建筑材料，其特征在于：所述硅藻土的粒径大小为300-500目。
7.根据权利要求1所述的利用污泥废弃物的建筑材料，其特征在于：所述利用污泥废弃物的建筑材料的原料还包括重量份数为13-21份的陶瓷纤维。
8.一种如权利要求1—7任意一项所述的利用污泥废弃物的建筑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照利用污泥废弃物的建筑材料原料的重量份数称取原料；
(2)将污泥废弃物、长石、膨润土、沸石、黄土、云母、蜡石、硅藻土、凹凸棒土、纳米氧化锌、硅酸铝和膨胀珍珠岩加入搅拌机中搅拌，搅拌时间为2-4min，再加入阻燃剂、发泡剂和粘结剂，继续搅拌15-20min，即得混合料；
(3)将步骤(2)中的混合料注入模具中加压成型，即得成型料；
(4)将步骤(3)中的成型料在1150-1180℃下烧制成建筑材料。
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