CN108358524A

CN108358524A - 一种外墙自保温砖

Info

Publication number: CN108358524A
Application number: CN201810352429.5A
Authority: CN
Inventors: 卢开裕; 虞克夫; 张慧迪; 谢科平
Original assignee: Ningbo Heng Technology Co Ltd Pure Solid Waste
Current assignee: Ningbo Heng Technology Co Ltd Pure Solid Waste
Priority date: 2018-04-19
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2018-08-03
Anticipated expiration: 2038-04-19
Also published as: CN108358524B

Abstract

本发明公开了一种外墙自保温砖，组成及其重量份为：改性污泥100～120重量份、矿化垃圾30～50重量份、建筑垃圾25～45重量份、海贝壳灰10～15重量份、残渣20～50重量份、石膏15～25重量份、F14激发剂0.5～2.5重量份和水30～50重量份，其制备方法包括：污泥改性、轮碾、消化、二次轮碾、液压成型、砖坯养护。有益效果为：外墙自保温砖各组分配比合理，制备工艺简单易行、成本低廉、环保耐用，病源体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质得以全面清除，不含有放射性物质，其内的重金属离子不易渗出，自保温砖强度高、保温隔热效果好，可直接替代混凝土砖应用于低层建筑外墙。

Description

一种外墙自保温砖

技术领域

本发明涉及废弃物回收再利用领域，尤其是涉及一种外墙自保温砖。

技术背景

目前建筑工程中普遍应用的外墙外保温、内墙保温体系在施工上都存在一定的缺点，墙体易开裂，耐久性不够，有冷热桥等等，开发自保温体系可以避免上述两种体系的缺点，降低工程造价，缩短工程周期，节能建筑墙体自保温系统与其他墙体保温系统比较，具有与建筑同寿命，造价较低，工序简单，施工方便，便于维修改造、安全性能好等优点，可有效降低能源消耗，减少环境污染，促进节能排放，实现可持续发展。目前，建筑行业蓬勃发展，对烧结砖的需求量巨大，并且国家已禁止粘土实心砖的使用和生产，采用固体废弃物制砖成为替代粘土制砖的趋势。生活垃圾填埋多年后，经过物理、化学、生物反应，可降解的物质基本降解完全，垃圾的性质和组分相对稳定，形成一种类似土壤的物质，可以称为矿化垃圾。如果能将这部分垃圾开采出来进行资源化利用，不仅能够变废为宝，还能扩大垃圾场的填埋容量，在延长己封场填埋场使用年限的同时，还可以节省宝贵的土地资源。随着我国城镇污水处理厂的建设，其污泥的产生量也急剧增加。污泥是由有机物、无机颗粒、胶体、重金属及持久性有机物和微生物等组成，若不加以处理利用会对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外墙自保温砖，外墙自保温砖由改性污泥、矿化垃圾、建筑垃圾、海贝壳灰、残渣与石膏等工业废弃物制备而成，其制备工艺简单、成本低廉、环保耐用，制备过程不会对设备造成损害腐蚀，自保温砖不含有病源体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质，不含有放射性物质，其内的重金属离子不易渗出，自保温砖强度较高、保温隔热效果较好。

本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：一种外墙自保温砖，其组成及其重量份为：改性污泥100～120重量份、矿化垃圾30～50重量份、建筑垃圾25～45重量份、海贝壳灰10～15重量份、残渣20～50重量份、石膏15～25重量份、F14激发剂0.5～2.5重量份和水30～50重量份；使用污水处理厂污泥、矿化垃圾、建筑垃圾、海贝壳灰与残渣等工业废弃物制备自保温砖，各组分配比合理，制备工艺简单易行、成本低廉、环保耐用，病源体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质得以全面清除，不含有放射性物质，其内的重金属离子不易渗出，自保温砖强度高、保温隔热效果好，可直接替代混凝土砖应用于低层建筑外墙。

作为优选，一种外墙自保温砖的制备方法，包括：污泥改性、轮碾、消化、二次轮碾、液压成型、砖坯养护，具体包括以下步骤：

污泥改性：按照1:4.5～4.8的重量比称取(S)-α-甲基苄胺与古豆碱，完全溶解于8～10重量倍的无水乙醇中，将乙醇溶液按照污泥重量的1.6～2.5‰加入到污泥中，使用高压均质改性污泥机在3500～5000r/min转速下强力剪切45～60min即得改性污泥；高压均质改性污泥机的高剪切转速一方面可以打散污泥中的团聚体，另一方面可以切割分裂微生物、生物质体，进而释放出其内部的水份；乙醇可使微生物细胞膜的蛋白质凝固、变性，使微生物脱水而死；乙醇溶液中的(S)-α-甲基苄胺、古豆碱二者可发挥协同作用，该协同作用可使部分微生物的DNA同一链上相连的两个TT碱基对变成二裂体，使A的掺入复制受限，产生突变，从而改变配对而形成错误的碱基次序，进而导致表达错误而使微生物失活，可以强效杀灭污泥中未被剪切致死的微生物、虫卵等有害生物质，降低其对污泥的影响，微生物、生物质体内的水份得以渗出到污泥中，污泥中部分毛细水和内部水变为污泥浆的介质水，降低了污泥的浓度与黏度；另一方面该协同作用还可以作用于污泥中聚丙烯酰胺的不稳定键位，可使聚丙烯酰胺发生部分降解，释放出部分自由水，导致污泥浓度大幅度降低，污泥的流态也得到了明显改善；以(S)-α-甲基苄胺、古豆碱的协同作用来杀灭微生物、生物质体，可有效规避常规降黏操作中使用的碱液对制浆和输送等设备的腐蚀，高压均质改性污泥机的高剪切转速、乙醇、(S)-α-甲基苄胺、古豆碱多方协同处理的效果十分明显，可使改性污泥的黏度降低33.5～39.2%，为进一步的混合、轮碾、消化做好准备。

轮碾活化：将100～120重量份的改性污泥、30～50重量份的矿化垃圾、25～45重量份的建筑垃圾、10～15重量份的海贝壳灰、20～50重量份的残渣、15～25重量份的石膏、0.5～2.5重量份的F14激发剂和30～50重量份的水输入至XLH-800型行星式轮碾混合机混合轮碾，轮碾2～6min后即得混合料；轮碾可以使原料粒子的粒径变小，还使原料粒子出现裂纹、擦伤等缺陷，打破它的完整性，为水和激发剂的进入及硅铝的溶出开辟了道路，因而可促进活化；

消化：将混合料输入至连续式消化仓内进行物料消化，消化仓内保持温度为50～70℃，消化120～150min即得消化料；消化步骤一是可以使原料充分消解，以便各原料之间发生反应，二是提高混合料的可塑性，便于成型制坯；

二次轮碾：将1000～1500重量份的消化料、40～60重量份的固结剂与1.0～1.2重量份的聚羧酸盐高效减水剂输入至XLH-800型行星式轮碾混合机进行二次混合轮碾，轮碾2～6min即得制坯料，输入贮备箱备用；首先二次轮碾可以激发消化料的活性，使消化料粒子的粒径变小，水和激发剂进入粒子中心的距离大大缩短，到达粒子中心的速度加快、时间变短，也就更容易进入其内部，实现较快活化；其次二次轮碾还可增加消化料的溶解度，使得消化料中有效的活性成分彻底激发，使物料间发生化学反应，增大消化料颗粒比表面积，提高其与固结剂、减水剂的接触机会，充分激发其活性，提高可塑性；

液压成型：将自制的模具四周及上下均匀涂上机油，然后把二次轮碾后的制坯料放入模具中，封闭后将模具置于液压机中，液压机加压速率控制在500～800N/s，成型压力为28～32MPa，在最高压力处保压60～80s，然后按照1.5～2kN/s是泄压速率泄压，卸下模具，取出砖坯；依靠胶凝材料—固结剂的碱性的激发作用与胶结力，污泥、垃圾、残渣等中的锌、铜、镍、铅等重金属离子被固化在固结剂晶格中，晶格控制了重金属离子的氧化还原电势，因而在稳定的通常环境下不会浸出重金属化合物，不产生放射性气体，同时消灭残渣、废物中的病源体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质，既安全又保护了环境；制坯成型工艺中的加压速率、压力、保压时间与泄压速率根据产品设计强度、混合料成分配比不同可作相应变动；

砖坯养护：砖坯养护工艺分四个步骤：

1）预养护：控制养护车间温度为12～14℃，自然静置预养护36～48h；

2）常压蒸汽养护：控制养护车间温度为90～95℃，常压下蒸汽养护4～6h；

3）高压蒸汽养护：控制养护车间温度为150～170℃，蒸汽压力为1.1～1.2MPa，高压蒸汽养护4～6h；

4）继续养护：自然降至室温后取出，放在混凝土标准养护室内继续养护7～10d即得自保温砖；将砖坯进行常压蒸汽养护与高压蒸汽养护，促进了水化的进行，使得制品具有了较高的强度及耐久性，水热养护过程中，砖坯中的镁离子、铝离子、钙离子、氯离子等激发剂离子相互间会发生水热反应，生成具有胶凝作用的水化产物—水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙，这些水化生成物质基本上和水泥的水化生成物相同，使自保温砖变得致密，提高了自保温砖的抗折强度和抗压强度，高压蒸汽养护的自保温砖，砖内活性组分水热反应充分，强度高、性能稳定、生产周期短。

作为优选，污泥取自本地污水处理厂污泥脱水车间，其脱水工艺主要采用添加CaO和FeCl₃稳定后进行板块框压滤，含水率控制在45～50%，其重金属含量符合《城市污水处理厂污泥检验方法》（CJ/T221-2005）规定之要求。

作为优选，本发明中所用矿化垃圾取自本地生活垃圾填埋场，将矿化垃圾筛分至粒径细度为100～120目，经干燥至含水率达到10～15％，备用。

作为优选，本发明中所用建筑垃圾取自建筑废弃物，经破碎至粒径80～100目的细粉占50％以上，其余的粒径在1.5mm以下，备用。

作为优选，本发明中所用海贝壳灰为将废弃在海滩的海生贝类动物骨骼质素经烘干、煅烧、粉磨得到的骨质灰，粒径细度为150～200目，海贝壳灰中CaCO₃成份含量为95～98%，利用CaCO₃活性成份增钙，增强基体的强度。

作为优选，本发明中所用残渣是生活垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧处理后排弃的焚烧残渣，滤除金属等杂质后粉碎，过60～100目筛即得残渣。

作为优选，本发明中所用石膏为天然石膏，石膏经颚式破碎机破碎，使其全部通过5mm的圆孔筛，每次称取5kg放入Φ500×500标准磨内粉磨45～50min，其有效SO₃含量为37.14～38.20%。

作为优选，固结剂由浙江宁波纯恒固废科技有限公司提供，是一种无机胶凝材料，其性状如下：

1）灰色粉状固体颗料；

2）密度为2.70～2.85g/cm³；

3）细度为80μm方筛筛余量不超过4.0%；

4）无机固体废物磨制的粉体，不用煅烧，替代水泥的产品。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明变废为宝、减少环境污染，充分利用污泥、矿化垃圾、建筑垃圾的颗粒团聚性与活化、养护后形成的凝胶结晶性制备免烧结外墙自保温砖，无需添加内燃煤粉，制备方法工艺简单、成本低廉，自保温砖的强度高，且隔热保温效果好，外观良好；

2）该协同作用还可以作用于污泥中聚丙烯酰胺的不稳定键位，可使聚丙烯酰胺发生部分降解，释放出部分自由水，导致污泥浓度大幅度降低，污泥的流态也得到了明显改善；

3）本发明方法中将污泥进行改性可以强效杀灭污泥中未被高压均质改性污泥机剪切致死的微生物、虫卵等有害生物质，降低其对污泥的影响，微生物、生物质体内的水份得以渗出到污泥中，污泥中部分毛细水和内部水变为污泥浆的介质水，降低了污泥的浓度与黏度；

4）以(S)-α-甲基苄胺、古豆碱的协同作用来杀灭微生物、生物质体，可有效规避常规降黏操作中使用的碱液对制浆和输送等设备的腐蚀；

5）使用污水处理厂污泥、矿化垃圾、建筑垃圾、海贝壳灰与残渣等工业废弃物制备自保温砖，各组分配比合理，制备工艺简单易行、成本低廉、环保耐用，病源体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质得以全面清除，不含有放射性物质，其内的重金属离子不易渗出，自保温砖强度高、保温隔热效果好，可直接替代混凝土砖应用于底层建筑外墙。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明方案作进一步说明：

实施例1：

一种外墙自保温砖，其组成及其重量份为：改性污泥100重量份、矿化垃圾30重量份、建筑垃圾25重量份、海贝壳灰10重量份、残渣20重量份、石膏15重量份、F14激发剂0.5重量份和水30重量份；使用污水处理厂污泥、矿化垃圾、建筑垃圾、海贝壳灰与残渣等工业废弃物制备自保温砖，各组分配比合理，制备工艺简单易行、成本低廉、环保耐用，病源体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质得以全面清除，不含有放射性物质，其内的重金属离子不易渗出，自保温砖强度高、保温隔热效果好，可直接替代混凝土砖应用于底层建筑外墙。

一种外墙自保温砖的制备方法包括以下步骤：

1）污泥改性：按照1:4.5的重量比称取(S)-α-甲基苄胺与古豆碱，完全溶解于8重量倍的无水乙醇中，将乙醇溶液按照污泥重量的1.6‰加入到污泥中，使用高压均质改性污泥机在3500r/min转速下强力剪切45min即得改性污泥；高压均质改性污泥机的高剪切转速、乙醇、(S)-α-甲基苄胺、古豆碱多方协同处理的效果十分明显，可使改性污泥的黏度降低33.5～39.2%，为进一步的混合、轮碾、消化做好准备。

2）轮碾活化：将100重量份的改性污泥、30重量份的矿化垃圾、25重量份的建筑垃圾、10重量份的海贝壳灰、20重量份的残渣、15重量份的石膏、0.5重量份的F14激发剂和30重量份的水输入至XLH-800型行星式轮碾混合机混合轮碾，轮碾2min后即得混合料；轮碾可以使原料粒子的粒径变小，还使原料粒子出现裂纹、擦伤等缺陷，打破它的完整性，为水和激发剂的进入及硅铝的溶出开辟了道路，因而可促进活化；

3）消化：将混合料输入至连续式消化仓内进行物料消化，消化仓内保持温度为50℃，消化120min即得消化料；消化步骤一是可以使原料充分消解，以便各原料之间发生反应，二是提高混合料的可塑性，便于成型制坯；

4）二次轮碾：将1000重量份的消化料、40重量份的固结剂与1.0重量份的聚羧酸盐高效减水剂输入至XLH-800型行星式轮碾混合机进行二次混合轮碾，轮碾2min即得制坯料，输入贮备箱备用；首先二次轮碾可以激发消化料的活性，使消化料粒子的粒径变小，水和激发剂进入粒子中心的距离大大缩短，到达粒子中心的速度加快、时间变短，也就更容易进入其内部，实现较快活化；其次二次轮碾还可增加消化料的溶解度，使得消化料中有效的活性成分彻底激发，使物料间发生化学反应，增大消化料颗粒比表面积，提高其与固结剂、减水剂的接触机会，充分激发其活性，提高可塑性；

5）液压成型：将自制的模具四周及上下均匀涂上机油，然后把二次轮碾后的制坯料放入模具中，封闭后将模具置于液压机中，液压机加压速率控制在500N/s，成型压力为28MPa，在最高压力处保压60s，然后按照1.5kN/s是泄压速率泄压，卸下模具，取出砖坯；依靠胶凝材料—固结剂的碱性的激发作用与胶结力，污泥、垃圾、残渣等中的锌、铜、镍、铅等重金属离子被固化在固结剂晶格中，晶格控制了重金属离子的氧化还原电势，因而在稳定的通常环境下不会浸出重金属化合物，不产生放射性气体，同时消灭残渣、废物中的病源体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质，既安全又保护了环境；制坯成型工艺中的加压速率、压力、保压时间与泄压速率根据产品设计强度、混合料成分配比不同可作相应变动；

6）砖坯养护：砖坯养护工艺分四个步骤：①预养护：控制养护车间温度为12℃，自然静置预养护36h；②常压蒸汽养护：控制养护车间温度为90℃，常压下蒸汽养护4h；③高压蒸汽养护：控制养护车间温度为150℃，蒸汽压力为1.1MPa，高压蒸汽养护4h；④继续养护：自然降至室温后取出，放在混凝土标准养护室内继续养护7d即得自保温砖；将砖坯进行常压蒸汽养护与高压蒸汽养护，促进了水化的进行，使得制品具有了较高的强度及耐久性，水热养护过程中，砖坯中的镁离子、铝离子、钙离子、氯离子等激发剂离子相互间会发生水热反应，生成具有胶凝作用的水化产物—水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙，这些水化生成物质基本上和水泥的水化生成物相同，使自保温砖变得致密，提高了自保温砖的抗折强度和抗压强度，高压蒸汽养护的自保温砖，砖内活性组分水热反应充分，强度高、性能稳定、生产周期短。

实施例2：

一种外墙自保温砖的制备方法，包括：原料准备、污泥改性、轮碾、消化、二次轮碾、液压成型、砖坯养护，具体包括以下步骤：

原料准备：

1）污泥取自本地污水处理厂污泥脱水车间，其脱水工艺主要采用添加CaO和FeCl₃稳定后进行板块框压滤，含水率控制在45%；

2）矿化垃圾取自本地生活垃圾填埋场，将矿化垃圾筛分至粒径细度为100目，经干燥至含水率达到10％；

3）建筑垃圾取自建筑废弃物，经破碎至粒径80目的细粉占50％以上，其余的粒径在1.5mm以下；

4）海贝壳灰为将废弃在海滩的海生贝类动物骨骼质素经烘干、煅烧、粉磨得到的骨质灰，粒径细度为150目，海贝壳灰中CaCO₃成份含量为95%；

5）残渣是生活垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧处理后排弃的焚烧残渣，滤除金属等杂质后粉碎，过60目筛；

6）石膏为天然石膏，石膏经颚式破碎机破碎，使其全部通过5mm的圆孔筛，每次称取5kg放入Φ500×500标准磨内粉磨45min，其有效SO₃含量为37.14%；

7）固结剂由浙江宁波纯恒固废科技有限公司提供，是一种无机胶凝材料，其性状如下：灰色粉状固体颗料；密度为2.7g/cm³；细度为80μm方筛筛余量不超过4.0%；无机固体废物磨制的粉体，不用煅烧，替代水泥的产品。

污泥改性：按照1:4.8的重量比称取(S)-α-甲基苄胺与古豆碱，完全溶解于10重量倍的无水乙醇中，将乙醇溶液按照污泥重量的2.5‰加入到污泥中，使用高压均质改性污泥机在5000r/min转速下强力剪切60min即得改性污泥；高压均质改性污泥机的高剪切转速一方面可以打散污泥中的团聚体，另一方面可以切割分裂微生物、生物质体，进而释放出其内部的水份；乙醇可使微生物细胞膜的蛋白质凝固、变性，使微生物脱水而死；乙醇溶液中的(S)-α-甲基苄胺、古豆碱二者可发挥协同作用，该协同作用可使部分微生物的DNA同一链上相连的两个TT碱基对变成二裂体，使A的掺入复制受限，产生突变，从而改变配对而形成错误的碱基次序，进而导致表达错误而使微生物失活，可以强效杀灭污泥中未被剪切致死的微生物、虫卵等有害生物质，降低其对污泥的影响，微生物、生物质体内的水份得以渗出到污泥中，污泥中部分毛细水和内部水变为污泥浆的介质水，降低了污泥的浓度与黏度；另一方面该协同作用还可以作用于污泥中聚丙烯酰胺的不稳定键位，可使聚丙烯酰胺发生部分降解，释放出部分自由水，导致污泥浓度大幅度降低，污泥的流态也得到了明显改善；以(S)-α-甲基苄胺、古豆碱的协同作用来杀灭微生物、生物质体，可有效规避常规降黏操作中使用的碱液对制浆和输送等设备的腐蚀，高压均质改性污泥机的高剪切转速、乙醇、(S)-α-甲基苄胺、古豆碱多方协同处理的效果十分明显，可使改性污泥的黏度降低33.5～39.2%，为进一步的混合、轮碾、消化做好准备。

轮碾活化：将120重量份的改性污泥、50重量份的矿化垃圾、45重量份的建筑垃圾、15重量份的海贝壳灰、50重量份的残渣、25重量份的石膏、2.5重量份的F14激发剂和50重量份的水输入至XLH-800型行星式轮碾混合机混合轮碾，轮碾6min后即得混合料；轮碾可以使原料粒子的粒径变小，还使原料粒子出现裂纹、擦伤等缺陷，打破它的完整性，为水和激发剂的进入及硅铝的溶出开辟了道路，因而可促进活化；

消化：将混合料输入至连续式消化仓内进行物料消化，消化仓内保持温度为70℃，消化150min即得消化料；消化步骤一是可以使原料充分消解，以便各原料之间发生反应，二是提高混合料的可塑性，便于成型制坯；

二次轮碾：将1500重量份的消化料、60重量份的固结剂与1.2重量份的聚羧酸盐高效减水剂输入至XLH-800型行星式轮碾混合机进行二次混合轮碾，轮碾6min即得制坯料，输入贮备箱备用；首先二次轮碾可以激发消化料的活性，使消化料粒子的粒径变小，水和激发剂进入粒子中心的距离大大缩短，到达粒子中心的速度加快、时间变短，也就更容易进入其内部，实现较快活化；其次二次轮碾还可增加消化料的溶解度，使得消化料中有效的活性成分彻底激发，使物料间发生化学反应，增大消化料颗粒比表面积，提高其与固结剂、减水剂的接触机会，充分激发其活性，提高可塑性；

液压成型：将自制的模具四周及上下均匀涂上机油，然后把二次轮碾后的制坯料放入模具中，封闭后将模具置于液压机中，液压机加压速率控制在800N/s，成型压力为32MPa，在最高压力处保压80s，然后按照2kN/s是泄压速率泄压，卸下模具，取出砖坯；依靠胶凝材料-固结剂的碱性的激发作用与胶结力，污泥、垃圾、残渣等中的锌、铜、镍、铅等重金属离子被固化在固结剂晶格中，晶格控制了重金属离子的氧化还原电势，因而在稳定的通常环境下不会浸出重金属化合物，不产生放射性气体，同时消灭残渣、废物中的病源体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质，既安全又保护了环境；制坯成型工艺中的加压速率、压力、保压时间与泄压速率根据产品设计强度、混合料成分配比不同可作相应变动；

砖坯养护：砖坯养护工艺分四个步骤：

1）预养护：控制养护车间温度为14℃，自然静置预养护48h；

2）常压蒸汽养护：控制养护车间温度为95℃，常压下蒸汽养护6h；

3）高压蒸汽养护：控制养护车间温度为170℃，蒸汽压力为1.2MPa，高压蒸汽养护6h；

4）继续养护：自然降至室温后取出，放在混凝土标准养护室内继续养护10d即得自保温砖；将砖坯进行常压蒸汽养护与高压蒸汽养护，促进了水化的进行，使得制品具有了较高的强度及耐久性，水热养护过程中，砖坯中的镁离子、铝离子、钙离子、氯离子等激发剂离子相互间会发生水热反应，生成具有胶凝作用的水化产物—水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙，这些水化生成物质基本上和水泥的水化生成物相同，使自保温砖变得致密，提高了自保温砖的抗折强度和抗压强度，高压蒸汽养护的自保温砖，砖内活性组分水热反应充分，强度高、性能稳定、生产周期短。

实施例3：

一种外墙自保温砖的制备方法，包括：污泥改性、轮碾、消化、二次轮碾、液压成型、砖坯养护，具体包括以下步骤：

污泥改性：按照1:4.6的重量比称取(S)-α-甲基苄胺与古豆碱，完全溶解于10重量倍的无水乙醇中，将乙醇溶液按照污泥重量的2‰加入到污泥中，使用高压均质改性污泥机在4500r/min转速下强力剪切50min即得改性污泥；高压均质改性污泥机的高剪切转速一方面可以打散污泥中的团聚体，另一方面可以切割分裂微生物、生物质体，进而释放出其内部的水份；乙醇可使微生物细胞膜的蛋白质凝固、变性，使微生物脱水而死；乙醇溶液中的(S)-α-甲基苄胺、古豆碱二者可发挥协同作用，该协同作用可使部分微生物的DNA同一链上相连的两个TT碱基对变成二裂体，使A的掺入复制受限，产生突变，从而改变配对而形成错误的碱基次序，进而导致表达错误而使微生物失活，可以强效杀灭污泥中未被剪切致死的微生物、虫卵等有害生物质，降低其对污泥的影响，微生物、生物质体内的水份得以渗出到污泥中，污泥中部分毛细水和内部水变为污泥浆的介质水，降低了污泥的浓度与黏度；另一方面该协同作用还可以作用于污泥中聚丙烯酰胺的不稳定键位，可使聚丙烯酰胺发生部分降解，释放出部分自由水，导致污泥浓度大幅度降低，污泥的流态也得到了明显改善；以(S)-α-甲基苄胺、古豆碱的协同作用来杀灭微生物、生物质体，可有效规避常规降黏操作中使用的碱液对制浆和输送等设备的腐蚀，高压均质改性污泥机的高剪切转速、乙醇、(S)-α-甲基苄胺、古豆碱多方协同处理的效果十分明显，可使改性污泥的黏度降低33.5～39.2%，为进一步的混合、轮碾、消化做好准备。

轮碾活化：将110重量份的改性污泥、45重量份的矿化垃圾、30重量份的建筑垃圾、10重量份的海贝壳灰、30重量份的残渣、20重量份的石膏、1.5重量份的F14激发剂和45重量份的水输入至XLH-800型行星式轮碾混合机混合轮碾，轮碾4min后即得混合料；轮碾可以使原料粒子的粒径变小，还使原料粒子出现裂纹、擦伤等缺陷，打破它的完整性，为水和激发剂的进入及硅铝的溶出开辟了道路，因而可促进活化；

消化：将混合料输入至连续式消化仓内进行物料消化，消化仓内保持温度为65℃，消化140min即得消化料；消化步骤一是可以使原料充分消解，以便各原料之间发生反应，二是提高混合料的可塑性，便于成型制坯；

二次轮碾：将1200重量份的消化料、19重量份的胶结剂、50重量份的固结剂与1重量份的聚羧酸盐高效减水剂输入至XLH-800型行星式轮碾混合机进行二次混合轮碾，轮碾5min即得制坯料，输入贮备箱备用；首先二次轮碾可以激发消化料的活性，使消化料粒子的粒径变小，水和激发剂进入粒子中心的距离大大缩短，到达粒子中心的速度加快、时间变短，也就更容易进入其内部，实现较快活化；其次二次轮碾还可增加消化料的溶解度，使得消化料中有效的活性成分彻底激发，使物料间发生化学反应，增大消化料颗粒比表面积，提高其与固结剂、减水剂的接触机会，充分激发其活性，提高可塑性；

液压成型：将自制的模具四周及上下均匀涂上机油，然后把二次轮碾后的制坯料放入模具中，封闭后将模具置于液压机中，液压机加压速率控制在600N/s，成型压力为30MPa，在最高压力处保压60s，然后按照2kN/s是泄压速率泄压，卸下模具，取出砖坯；依靠胶凝材料—固结剂的碱性的激发作用与胶结力，污泥、垃圾、残渣等中的锌、铜、镍、铅等重金属离子被固化在固结剂晶格中，晶格控制了重金属离子的氧化还原电势，因而在稳定的通常环境下不会浸出重金属化合物，不产生放射性气体，同时消灭残渣、废物中的病源体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质，既安全又保护了环境；制坯成型工艺中的加压速率、压力、保压时间与泄压速率根据产品设计强度、混合料成分配比不同可作相应变动；

砖坯养护：砖坯养护工艺分四个步骤：

1）预养护：控制养护车间温度为14℃，自然静置预养护36h；

3）高压蒸汽养护：控制养护车间温度为160℃，蒸汽压力为1.2MPa，高压蒸汽养护4h；

4）继续养护：自然降至室温后取出，放在混凝土标准养护室内继续养护8d即得自保温砖；将砖坯进行常压蒸汽养护与高压蒸汽养护，促进了水化的进行，使得制品具有了较高的强度及耐久性，水热养护过程中，砖坯中的镁离子、铝离子、钙离子、氯离子等激发剂离子相互间会发生水热反应，生成具有胶凝作用的水化产物—水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙，这些水化生成物质基本上和水泥的水化生成物相同，使自保温砖变得致密，提高了自保温砖的抗折强度和抗压强度，高压蒸汽养护的自保温砖，砖内活性组分水热反应充分，强度高、性能稳定、生产周期短。

污泥取自本地污水处理厂污泥脱水车间，其脱水工艺主要采用添加CaO和FeCl₃稳定后进行板块框压滤，含水率控制在50%，其重金属含量符合《城市污水处理厂污泥检验方法》（CJ/T221-2005）规定之要求。

矿化垃圾取自本地生活垃圾填埋场，将矿化垃圾筛分至粒径细度为120目，经干燥至含水率达到15％，备用。

建筑垃圾取自建筑废弃物，经破碎至粒径100目的细粉占50％以上，其余的粒径在1.5mm以下，备用。

海贝壳灰为将废弃在海滩的海生贝类动物骨骼质素经烘干、煅烧、粉磨得到的骨质灰，粒径细度为160目，海贝壳灰中CaCO₃成份含量为98%，利用CaCO₃活性成份增钙，增强基体的强度。

残渣是生活垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧处理后排弃的焚烧残渣，滤除金属等杂质后粉碎，过100目筛即得残渣。

所用石膏为天然石膏，石膏经颚式破碎机破碎，使其全部通过5mm的圆孔筛，每次称取5kg放入Φ500×500标准磨内粉磨50min，其有效SO₃含量为38%。

固结剂由浙江宁波纯恒固废科技有限公司提供，是一种无机胶凝材料，其性状如下：灰色粉状固体颗料；密度为2.8g/cm³；细度为80μm方筛筛余量不超过4.0%；无机固体废物磨制的粉体，不用煅烧，替代水泥的产品。

胶结剂中含有以下含量的混合物质：12%硝酸铝、15%硝酸钠、18.2%氧化镁、16.8%氯化钠、8.5%氟化钠、15.5%磷酸钙，还含有11.5%改性纤维素乙酸酯、2.5%8-苯基䓝基丙酮酸酯；胶结剂中的镁离子、铝离子、氯离子等激发剂离子会促进水化硅酸钙的结晶和生成，提高水化硅酸钙的生成效率；氟离子和钙离子生成沉淀吸附于刚生成的水化硅酸钙表面，因此氟离子的存在会阻碍反应的进一步进行，形成的氟化钙沉淀吸附在水化硅酸钙表面使得水化硅酸钙尺寸变小；磷酸钙在水热条件下会发生水化反应生成更加难溶的羟基磷灰石，羟基磷灰石吸附于新生成的氢氧化钙及水化硅酸钙表面从而限制了水化硅酸钙进一步的生成，水化硅酸钙的高效率并迅速生成使得自身分布比较均匀，质地较为致密，这大大提高了自保温砖的抗折强度和抗压强度。另外，改性纤维素乙酸酯和8-苯基䓝基丙酮酸酯一方面起到强效粘结剂的作用，可以有效提高自保温砖三维结构实体的各向异性的匀质性，有利于降低其非线性与不连续性的力学性质，最大限度上消减砖体内部存在的复杂的微观应力、应变和微小裂缝，同时在其上墙与砌筑砂浆、梁、柱、抹灰层、外墙装饰层等构成整体之后，可以显著的降低这些附加应力的增强，在微观结构上提高自保温砖的强度与结构牢度；另一方面，改性纤维素乙酸酯和8-苯基䓝基丙酮酸酯二者之间的协同作用与激发剂中的离子汇同水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙等凝胶物质形成更庞大的凝胶体系，利用多组分复合超叠加效应，使之形成多晶聚集体，其一是提高了结构牢度，其二还固定其内含的重金属离子、有害微生物与生物质体等，其三是内部含有大量的微小密闭孔洞，使其内部具有较强的保温隔热效果，大大降低了自保温砖在温度变化时与其他墙体材料的变形之间的差异，降低了建筑物的温度应力，即在“整体墙”内抑制了附加内应力，延长了墙体的使用期限，降低了成本，消除了危害。

胶结剂中各组分的纯度如下：硝酸铝，Al(NO₃)₃含量≥99.0%；硝酸钠，NaNO₃含量≥99.0%；氧化镁，MgO含量≥98.0%；氯化钠，NaCl含量≥99.5%；氟化钠，NaF含量≥99.0%；磷酸钙，Ca₃(PO₄)₂含量≥99.0%；8-苯基䓝基丙酮酸酯，分析纯级，含量≥99.8%。

二次轮碾步骤中，胶结剂的添加方式是首先将适当分量的硝酸铝、硝酸钠、氧化镁、氯化钠、氟化钠与磷酸钙的混合物加入到混合料中，其次将适当分量的改性纤维素乙酸酯和8-苯基䓝基丙酮酸酯溶解于5倍量的乙醇中，溶解后均匀掺入混合料中；分先后批次将胶结剂加入到混合料中，不仅避免了将胶结剂所有物质混杂所可能造成的相互间化学反应进而影响其最终的性能，而且还可以将改性纤维素乙酸酯和8-苯基䓝基丙酮酸酯的乙醇溶液与白炭黑、硝酸铝、硝酸钠、氧化镁、氯化钠、氟化钠与磷酸钙的混合物充分的混合到混合物料中，其分散度与均质化程度较高。

本发明操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种外墙自保温砖，其特征在于：所述外墙自保温砖的组成为：改性污泥、矿化垃圾、建筑垃圾、海贝壳灰、残渣、石膏、F14激发剂和水，所述改性污泥为使用无水乙醇的(S)-α-甲基苄胺与古豆碱溶液对污泥进行改性得到。

2.根据权利要求1所述的一种外墙自保温砖，其特征在于：所述外墙自保温砖的制备方法包括：

污泥改性：将(S)-α-甲基苄胺与古豆碱完全溶解于无水乙醇中，将乙醇溶液按照污泥重量的1.6～2.5‰加入到污泥中，使用高压均质改性污泥机剪切混合即得改性污泥；

轮碾活化：将外墙自保温砖的各组分按重量份输入轮碾混合机混合轮碾即得混合料；

消化：将混合料输入至连续式消化仓内进行物料消化即得消化料；

二次轮碾：将消化料、固结剂与聚羧酸盐高效减水剂输入轮碾混合机进行二次混合轮碾即得制坯料；

液压成型：将自制的模具四周及上下均匀涂上机油，然后把二次轮碾后的制坯料放入模具中，封闭后将模具置于液压机中，压制成型后卸下模具，取出砖坯；

砖坯养护：砖坯养护工艺分包括：预养护：控制养护车间温度为12～14℃，自然静置预养护36～48h；常压蒸汽养护；高压蒸汽养护；继续养护：自然降至室温后取出，放在混凝土标准养护室内继续养护7～10d即得自保温砖。

3.根据权利要求2所述的一种外墙自保温砖，其特征在于：所述污泥改性步骤中，(S)-α-甲基苄胺与古豆碱的重量比为1:4.5～4.8，(S)-α-甲基苄胺与古豆碱溶解于8～10重量倍的无水乙醇中。

4.根据权利要求2所述的一种外墙自保温砖，其特征在于：所述污泥改性步骤中，高压均质改性污泥机的剪切转速为3500～5000r/min，剪切时间为45～60min。

5.根据权利要求2所述的一种外墙自保温砖，其特征在于：所述液压成型步骤中，压制成型时，液压机加压速率控制在500～800N/s，成型压力为28～32MPa，在最高压力处保压60～80s，然后按照1.5～2kN/s是泄压速率泄压。

6.根据权利要求2所述的一种外墙自保温砖，其特征在于：所述消化步骤中，消化仓内保持温度为50～70℃。

7.根据权利要求2所述的一种外墙自保温砖，其特征在于：所述二次轮碾步骤中，消化料、固结剂与聚羧酸盐高效减水剂的重量份分别为1000～1500份、40～60份与1.0～1.2份。

8.根据权利要求2所述的一种外墙自保温砖，其特征在于：所述砖坯养护步骤中，常压蒸汽养护时控制养护车间温度为90～95℃，常压下蒸汽养护4～6h。

9.根据权利要求2所述的一种外墙自保温砖，其特征在于：所述砖坯养护步骤中，高压蒸汽养护时控制养护车间温度为150～170℃，蒸汽压力为1.1～1.2MPa，高压蒸汽养护4～6h。