CN110981537B - 一种再生泡沫陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固体废弃物资源化再生利用技术领域，尤其涉及一种再生泡沫陶瓷及其制备方法。本发明提供了一种再生泡沫陶瓷，包括以下重量份的制备原料：建筑废弃物47～71份，玻璃粉10～20份，污泥碳5～15份，含水污泥14～18份；所述含水污泥的含水率为40～60％；所述建筑废弃物为泥质粉料。本发明以建筑废弃物为主要原料，可以制备出孔径相近、密度小、强度高的再生泡沫陶瓷，制备原料不使用天然材料，城市建筑废弃物被大量使用，既推动了建筑废弃物与污泥资源化的进程，同时还可以缓解国内天然资源紧张的局面。

Description

一种再生泡沫陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化再生利用技术领域，尤其涉及一种再生泡沫陶瓷及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，我国建筑废弃物存量逐年增加，污泥产生量巨大，目前处置建筑废弃物与污泥的方式主要以集中填埋为主，但集中填埋耗费大量的土地资源、财政资金，并给城市交通、环境保护等工作带来沉重压力，妥善处理建筑废弃物与污泥迫在眉睫。
泡沫陶瓷是具有三维空间网架结构的高气孔率的多孔陶瓷体，广泛应用于航空领域、电子领域、医用材料领域及生物化学领域等，但目前的泡沫陶瓷多取材天然资源，而我国天然资源匮乏。因此，制备高强度、孔径均匀、性能稳定、高度有序的再生泡沫陶瓷体，实现建筑废弃物与污泥应用于制备再生泡沫陶瓷势在必行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种再生泡沫陶瓷及其制备方法，取材建筑废弃物和污泥，能够有效实现建筑废弃物与污泥的资源化处置，且制得的陶瓷具有良好的性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种再生泡沫陶瓷，包括以下重量份的制备原料：建筑废弃物47～71份，玻璃粉10～20份，污泥碳5～15份，含水污泥14～18份；所述含水污泥的含水率为40～60％；所述建筑废弃物为泥质粉料。
优选的，所述建筑废弃物包括拆除类建筑废弃物、施工废弃物、装修废弃物、工程泥浆和工程弃土中的一种或多种。
优选的，所述玻璃粉由废玻璃粉碎而成。
优选的，所述污泥碳是由有机质含量在40wt.％以上的污泥碳化处置得到。
优选的，所述建筑废弃物、玻璃粉和污泥碳的粒径均在0.16mm以下。
本发明提供了上述方案所述再生泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将各制备原料混合，将得到的混合料压制成型，脱模后进行烧结，得到再生泡沫陶瓷。
优选的，所述混合的过程为：将建筑废弃物、玻璃粉和污泥碳在搅拌条件下混合15～30min，之后加入含水污泥继续搅拌15～30min。
优选的，所述压制成型的条件为：在压力机上以0.5～1KN/s的速度加压至30～50KN。
优选的，所述烧结的过程为：
自室温升温至300±3℃，保温30～60min；接着升温至700±3℃，保温30～60min，最后升温至1100～1200℃，保温30～60min。
优选的，所述烧结后还包括随炉冷却至室温。
本发明提供了一种再生泡沫陶瓷，包括以下重量份的制备原料：建筑废弃物47～71份，玻璃粉10～20份，污泥碳5～15份，含水污泥14～18份；所述含水污泥的含水率为40～60％；所述建筑废弃物为泥质粉料。本发明的再生泡沫陶瓷的制备原料全部取材于建筑废弃物和污泥，能够有效实现建筑废弃物与污泥的资源化处置，且制得的陶瓷具有良好的性能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明以建筑废弃物为主要原料，制备出孔径相近、密度小的再生泡沫陶瓷，制备原料不使用天然材料，城市建筑废弃物被大量使用，既推动了建筑废弃物与污泥资源化的进程，提供了可行的技术支持，同时本发明办法的推广，可以缓解国内天然资源紧张的局面。
(2)本发明所述的再生泡沫陶瓷体积密度为600～900kg/m3，抗压强度5.7～15.2Mpa，陶瓷强度高，气泡孔径大小相近(孔径大小相近的泡沫孔周边的骨架也相对均匀，受力面积增大，进一步提高强度)。
(3)本发明所用材料为再生材料，来源广泛，采购成本低，制备工艺简单，经济效益好，同时具有显著的环保收益。
具体实施方式
本发明提供了一种再生泡沫陶瓷，包括以下重量份的制备原料：建筑废弃物47～71份，玻璃粉10～20份，污泥碳5～15份，含水污泥14～18份；所述含水污泥的含水率为40～60％；所述建筑废弃物为泥质粉料。
以重量份数计，本发明的再生泡沫陶瓷的制备原料包括建筑废弃物47～71份，优选为50～65份。在本发明中，所述建筑废弃物为泥质粉料。所述建筑废弃物优选包括拆除类建筑废弃物、施工废弃物、装修废弃物、工程泥浆和工程弃土中的一种或多种。当包括多种时，本发明对各建筑废弃物的用量没有特殊要求。
以所述建筑废弃物的重量份数为基准，本发明提供的再生泡沫陶瓷的制备原料包括玻璃粉10～20份，优选为12～18份，更优选为14～16份。在本发明中，所述玻璃粉优选由废玻璃粉碎而成。
以所述建筑废弃物的重量份数为基准，本发明提供的再生泡沫陶瓷的制备原料包括污泥碳5～15份，优选为6～13份，更优选为8～11份。在本发明中，所述污泥碳优选是由有机质含量在40wt.％以上的污泥碳化处置得到。本发明对所述污泥碳的来源没有特殊要求，可采用本领域熟知的污泥碳化方法处置得到或采用本领域熟知的市售污泥碳。在本发明中，所述污泥碳的作用是作为造孔剂。
在本发明中，所述建筑废弃物、玻璃粉和污泥碳的粒径优选均在0.16mm以下。
以所述建筑废弃物的重量份数为基准，本发明提供的再生泡沫陶瓷的制备原料包括含水污泥14～18份，优选为15～17份。在本发明中，所述含水污泥的含水率为40～60％，优选为45～55％。本发明对含水污泥的来源没有特殊要求，具体可以为但不局限于自来水厂、污水处理厂排放的污泥，城市管网污泥，河湖清淤污泥。在本发明中，所述含水污泥的作用是作为粘合剂。
本发明以建筑废弃物为主要原料，可以制备出孔径相近、密度小、强度高的再生泡沫陶瓷，制备原料不使用天然材料，城市建筑废弃物被大量使用，既推动了建筑废弃物与污泥资源化的进程，同时还可以缓解国内天然资源紧张的局面。
本发明提供了上述方案所述再生泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将各制备原料混合，将得到的混合料压制成型，脱模后进行烧结，得到再生泡沫陶瓷。
本发明将各制备原料混合，得到混合料。在本发明中，所述混合的过程优选为：将建筑废弃物、玻璃粉和污泥碳在搅拌条件下混合15～30min，之后加入含水污泥继续搅拌15～30min。本发明对所述搅拌的条件没有特殊要求，能够实现各原料均匀混合即可。
本发明优选先将建筑废弃物、玻璃粉和污泥碳在研磨设备中研磨45～100min，然后过0.16mm筛，再在搅拌条件下混合15～30min。
得到混合料后，本发明将所述混合料压制成型。在本发明中，所述压制成型的条件优选为：在压力机上以0.5～1KN/s的速度加压至30～50KN。本发明对所述压制成型的具体实施过程没有特殊要求，采用本领域熟知的实施方式即可。
脱模后，本发明对脱模后的胚体进行烧结，得到再生泡沫陶瓷。在本发明中，所述烧结的过程优选为：自室温升温至300±3℃，保温30～60min；接着升温至700±3℃，保温30～60min，最后升温至1100～1200℃，保温30～60min。在本发明中，所述烧结优选在空气氛围下进行。在本发明中，自室温升温至300±3℃的升温速率优选为10℃/min；自300℃升温至700±3℃的升温速率优选为10℃/min；自700℃升温至1100～1200℃min的升温速率优选为4℃/min。本发明首先升温至300±3℃是为了烘干胚体中的水分；升温至700±3℃是为了在预热的条件下，使胚体在焙烧过程中发生一系列的物理化学反应，同时提高产品的硬度和强度；而最后的1100～1200℃是烧成温度。
完成所述烧结后，本发明优选还包括随炉冷却至室温。
下面结合实施例对本发明提供的再生泡沫陶瓷及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
按照重量份计，制备原料包括：建筑废弃物47份、玻璃粉20份，污泥碳15份，含水污泥18份，含水率为40％。
泡沫陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
1)球磨：将建筑废弃物、玻璃粉、污泥碳一起放入行星式球磨机中研磨60min，然后过0.16mm筛；
2)混料：将筛过的粉料放入搅拌机干搅20min，然后加入含水污泥，继续搅拌20min；
3)压制成型：将混合后的原料装入模内，刮平模面多余原料，在压力机上以0.5KN/s的速度加压至30KN后脱模；
4)烧结：将得到的胚体放入加热装置内烧结，自室温以10℃/min升温至300℃，保温30min，再以10℃/min升温至700℃，保温30min，然后4℃/min升温至1100℃，保温30min，之后自然冷却至室温，得到再生泡沫陶瓷。
制得的再生泡沫陶瓷体积密度为609kg/m3、强度为5.8MPa、气泡孔径为23～31nm。
实施例2
按照重量份计，制备原料包括：建筑废弃物59份、玻璃粉15份，污泥碳10份，含水污泥16份，含水率为50％。
泡沫陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
1)球磨：将建筑废弃物、玻璃粉、污泥碳一起放入行星式球磨机中研磨60min，然后过0.16mm筛；
2)混料：将筛过的粉料放入搅拌机干搅20min，然后加入含水污泥，继续搅拌20min；
3)压制成型：将混合后的原料装入模内，刮平模面多余原料，在压力机上以0.75KN/s的速度加压至40KN后脱模；
4)烧结：将得到的胚体放入加热装置内烧结，自室温以10℃/min升温至300℃，保温45min，再以10℃/min升温至700℃，保温45min，然后4℃/min升温至1150℃，保温45min，之后自然冷却至室温，得到再生泡沫陶瓷。
制得的再生泡沫陶瓷体积密度为764kg/m3、强度9.3Mpa、气泡孔径为14～26nm。
实施例3
按照重量份计，制备原料包括：建筑废弃物71份、玻璃粉10份，污泥碳5份，含水污泥14份，含水率为60％。
泡沫陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
1)球磨：将建筑废弃物、玻璃粉、污泥碳一起放入行星式球磨机中研磨60min，然后过0.16mm筛；
2)混料：将筛过的粉料放入搅拌机干搅20min，然后加入含水污泥，继续搅拌20min；
3)压制成型：将混合后的原料装入模内，刮平模面多余原料，在压力机上以1KN/s的速度加压至50KN后脱模；
4)烧结：将得到的胚体放入加热装置内烧结，自室温以10℃/min升温至300℃，保温60min，再以10℃/min升温至700℃，保温60min，然后4℃/min升温至1200℃，保温60min，之后自然冷却至室温，得到再生泡沫陶瓷。
制得的再生泡沫陶瓷体积密度为893kg/m3、强度15.4Mpa、气泡孔径为3～17nm。
由以上实施例可知，本发明提供了一种再生泡沫陶瓷及其制备方法，本发明以建筑废弃物为主要原料，可以制备出孔径相近、密度小、强度高的再生泡沫陶瓷，制备原料不使用天然材料，城市建筑废弃物被大量使用，既推动了建筑废弃物与污泥资源化的进程，同时还可以缓解国内天然资源紧张的局面。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种再生泡沫陶瓷，其特征在于，由以下重量份的原料制备得到：建筑废弃物47~71份，玻璃粉10~20份，污泥碳5~15份，含水污泥14~18份；所述含水污泥的含水率为40~60%；所述建筑废弃物为泥质粉料；
所述污泥碳是由有机质含量在40wt.%以上的污泥碳化处置得到；
所述再生泡沫陶瓷的制备方法包括以下步骤：将各制备原料混合，将得到的混合料压制成型，脱模后进行烧结，随炉冷却至室温，得到再生泡沫陶瓷；
所述混合的过程为：将建筑废弃物、玻璃粉和污泥碳在搅拌条件下混合15~30min，之后加入含水污泥继续搅拌15~30min；
所述压制成型的条件为：在压力机上以0.5~1kN /s的速度加压至30~50kN ；
所述烧结的过程为：
自室温升温至300±3℃，保温30~60min；接着升温至700±3℃，保温30~60min，最后升温至1100~1200℃，保温30~60min。
2.根据权利要求1所述的再生泡沫陶瓷，其特征在于，所述建筑废弃物包括拆除类建筑废弃物、施工废弃物、装修废弃物、工程泥浆和工程弃土中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的再生泡沫陶瓷，其特征在于，所述玻璃粉由废玻璃粉碎而成。
4.根据权利要求1~3任一项所述的再生泡沫陶瓷，其特征在于，所述建筑废弃物、玻璃粉和污泥碳的粒径均在0.16mm以下。
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Inventor after: Guan Yu

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