CN111320422A

CN111320422A - 使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法

Info

Publication number: CN111320422A
Application number: CN201811533443.1A
Authority: CN
Inventors: 杨延勇; 王志强; 陈志伟; 谢宜儒
Original assignee: Shangga Industry Shanghai Co ltd
Current assignee: Shangga Industry Shanghai Co ltd
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-06-23

Abstract

本发明公开了一种使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法，其主要利用钛铁渣、环保胶结材、水淬高炉石粉、燃煤飞灰及细料级配砂依一定比例混拌成一具有胶结凝聚湿度的拌料后，经一压砖机予以压制且经养护形成一种低成本的环保砖材；这样，大量工业产业在制程后的废弃物来供作工程所需使用的材料使用，以制成满足工程所需求的砖材，从而能部分或完全取代一些铺设工程的所需的砖材使用，如此不但能有效减少环境污染，达到废弃资源回收再利用与大幅提升经济价值，更能大大降低处理成本及废弃物掩埋处理的复杂性等功效。

Description

使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法

技术领域

本发明涉及一种工业副产物资源化处理制成，特别是指一种使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法。

背景技术

随着社会经济不断的成长，金属基本工业产品随着社会经济需求而高度量产时，其钢铁种类的产品需求亦也日益增加，而伴随大量生产时会经一贯作业产出钢铁熔炼后的废弃物(炉底渣等)与副产品(炉石等)，在钢铁熔炼的金属种类不同，其所添加的矿物原料也会不同，故所产生的废弃物(炉底渣等)与副产品(炉石等)中的组合成分也有所不同，而随着科技的进步与近年来极力倡导废弃物减量(Reduce)、重复使用(Reuse)、再生利用(Recycle)及能源回收(Recovery)4R基本原则以利环境生态保护，配合永续发展的带动，利用钢铁熔炼后的废弃物与副产品进行开发为替代骨材以取代过去天然骨材作为路基材料的产品，然而钢铁熔炼厂的核心技术为本业生产制造，且生产腹地有限，对于一贯炼钢作业所产生的废弃物与副产物年产量约上百万公吨以上的熔炼厂而言，不但要解决庞大囤积问题，更又要兼顾开发处理与环保问题，导致资源化处理效果不彰，因此，钢铁熔炼厂会将该等废弃物与副产物以一吨几百元的价格卖给下游废弃物回收业者处理，然而回收业者良莠不齐，其仅会针对该等废弃物与副产物中残留的金属进行回收，以当作废金属卖出，且其回收一吨废金属卖出的售价约相当是收购废弃物的50～60倍，价差极大，而在扣除运送与支出所得的利润也有10～15倍左右，故回收业者在将有利可图的废金属回收后，便会将剩余的渣料与炉石用极简陋方式掩埋或堆积于空旷地上，如此将更会破坏土壤与水源，尤其是含有钛铁的渣料，由其中溶出的重金属等对环境生态造成很大影响，确实有改善必要，因此为了响应日趋严重污染的环保要求，有效实时增进工业副产物与废弃物资源化再利用进行有效的规划处理，使该含钛铁的渣料进一步再利用成为资源化的材料，甚至达到取代营建工程所需的材料，更是相关技术人员所思考的课题。

发明内容

因此，本发明的目的，是在提供一种使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法，除可有效将炼钢工业的副产物混拌转换成一可再利用于替代工程作业的砖材原料的粉料使用，且有效达到将废弃资源利用的功用，以达大幅降低掩埋处理成本与复杂性等功效。

于是，本发明一种使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法，主要利用含钛铁渣、环保胶结材料、水淬高炉石粉、燃煤飞灰及细料级配砂依比例混拌而成一具有胶结凝聚湿度的拌料，并通过一压砖机将前述已混合的拌料压制成型一砖材形态，经养护后便得以替代供应铺设工程所需的砖材使用。

作为本发明的进一步改进，其中，该环保胶结材料为一种无水泥配方的材料。

作为本发明的进一步改进，其中，该水淬高炉石粉的细度为1000cm²/g以上。

作为本发明的进一步改进，其中，该细粒料级配砂为粒径介于4.75mm～0.75μm的砂石。

这样，将大量炼钢工业生产后的副产物予以集中，使原本欲废弃的废弃物用以取代工程材料的原料的粉料，同时并与前述其他材料相互混拌胶结且压制为砖材使用，并转换为用以取代工程材料之一的原料，使得原本对环境有害的废弃物得以转换成一可再利用的资源，以降低废弃物对环境的冲击，从而达到废弃资源回收再利用与大幅提升经济价值，同时更能有效减少环境污染，因此所成型的该砖材能部分或完全取代一些铺设工程作业所需的使用，以及大大降低废弃物掩埋处理的复杂性与处理成本的效益。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的制成流程的方块图；

图2为本发明该较佳实施例的材料混合成分示意图；

图3为本发明该较佳实施例的砖材制成示意图；

图4为本发明该较佳实施例的于不同含钛铁渣取代比例所形成抗压力稳定值。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

有关本发明的技术内容、特点与功效，在以下配合参考说明书附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的明白。

参阅图1及图2，本发明的一较佳实施例，该一种使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法，其包含有一备料步骤、一初步混拌步骤、一搅拌步骤、一调整步骤、一压制成型步骤及一养护步骤；其中，该备料步骤备具20～60wt％(重量百分比)的含铁钛渣，5～30wt％(重量百分比)的环保胶结材，5～20wt％(重量百分比)的燃煤飞灰，10～50wt％(重量百分比)的工业副产物的水淬高炉石粉及0～30wt％(重量百分比)的细粒料级配砂，而前述该含钛铁渣为特种钢铁炼制后所产生的副产物，亦俗称为下脚料、废弃料，同时在该含钛铁渣中所含的成分有氧化钙(CaO)30～35％、氧化铝(A1₃O₂)10～15％、二氧化硅(SiO₂)20～30％及二氧化钛(TiO₂)5～20％等，且在该等成分中富含的氧化钙其PH值甚高、具吸收水份且会膨胀，因此当其中该氧化钙、铝及硅与其他砖材混合后会产生水化作用，在其中的胶结物质会硬固；另，该环保胶结材料为一种无水泥配方的环保胶材料，且含有水分介于0％～50％之间，同时其对于富含钙、硅及铝等氧化合物具有催化水化能力，因此适当添加于前述该材料中，不但利于增加其稳定值，可在制程中混合后发生水化反应，并产生水化产物、胶结物质使其硬固；又，该燃煤飞灰为燃煤火力发电厂产生的副产物，且该燃煤飞灰中重金属量经分析后属无害的一般废弃物，同时将该燃煤飞灰应用为砖材的粉料之一更有利于砖材强度增强，同时该燃煤飞灰亦具有高吸水的特性，故在该砖材中适当具有该燃煤飞灰的添加，不但可调整水分填充孔隙的作用，更可获致较佳强度；至于，同样为工业副产物的该水淬高炉石粉，其为钢铁制程中所产生的水淬炉渣，其为无机材料具有非结晶性的钙、硅氧化物，更具有卜特岚特性，结合于制砖材料中可为主要供给钙、硅成分，且具有潜在的胶结能力，并与前述各原料混合后产生水化反应、水化产物及胶结物质使其硬固，特别的是在本实施例中，该水淬高炉石粉的细度需先研磨至细度为1000cm²/g(比表面积)以上使用，如此添加拌合后可增进该砖材的耐久性与质量；最后，该细粒料级配砂为一具填充材料，因此可选用其级配符合CNS486，且粒径介于4.75mm～0.75μm(即no.4mesh～no.200mesh)的砂石添加于该砖材的材料中进行混合；这样，在备料过程中即针对所欲成型的砖材数量先行备妥一定比例的该含钛铁渣、环保胶结材、燃煤飞灰、水淬炉石粉及细粒料级配砂等，且各自分别用一料槽进行置放。

请配合参阅图3，仍续上述，该初步混拌步骤中，先将该环保胶结材料及水淬高炉石粉依比例倒入一混拌槽(图中以简图表示)中，通过在该混拌槽的运转的搅动过程中，使该环保胶结材料及水淬高炉石粉在初步混拌制程中，通过在较佳的搅拌时间约5～10分钟内形成质地均匀的浆料，同时在搅拌为浆料的过程中需视察有无化学反应产生，如有即可在搅拌后进行静置处理，以待该化学反应消失后，便可再接续下一步骤的进行；另，该搅拌混合步骤中再陆续将该含钛铁渣、燃煤飞灰依一定比例加入前一步骤已初步搅拌的该浆料中，进行充分混合搅拌，同时当该含钛铁渣、燃煤飞灰依一定比例加入混拌时，其较佳的搅拌时间最好控制在约为10～30分钟内，以使该等材料的成分中的矿物可于混拌过程中溶出，使其相互混合，而后再加入该细粒料级配砂进入前述已充分混合的材料中，进行重新的聚合搅拌，且搅拌行程控制在约为10～20分钟为较佳的作业时间，使其均匀形成具有一定湿度的拌料；至于，在该调整步骤中另备有一含水率测定仪(图中未示)，即在混合搅拌过程中通过该含水率测定仪来测定该拌料中的水分是否具有压砖所需的具有10～30％的含水率，如果有差异，便可于该拌料中适时利用该燃煤飞灰进行湿度的调整，同时该燃煤飞灰调整的添加量以总重量的10％为限，通过该燃煤飞灰的添加以调合该拌料的含水湿度符合进行压砖的标准，且调整完成后便可将该拌料充填入一压砖制成机的模具中，陆续进行砖体的压制成型(即为该压制成砖步骤)，而后针对将已压制成型的该砖体进行一天的静置，以使在静置的过程中逐渐成型为具有硬固形态的砖材。

接续前述，最后再经由该养护步骤中将已压制成型的该砖体进行后续的养护作业，当然前述所进行的该养护方式，可视所压制成型的砖体需求分为蒸气养护、水槽养护亦或置放于室内阴凉处进行养护行程等，且所压砖成型的砖材可为人行步道砖、人造石、路缘石、景观用砖、围墙砖、空心砖及植草砖等等，在完成后便可应用在所需的工程使用；这样，由上述的制程可得知，该砖材的制程所使用的材料为印染产业的废水经处理后所产生的废弃物、发电厂产生的副产物及工业副产废弃物等，因此在该砖材的制成中并未添加任何水泥，故通过该等废弃产物的大量集中使用，无需另行集中处理，亦或需另备置掩埋地处理的成本与复杂性等问题，并能有效减少环境污染，以使工业废弃物与副产物形成一具可资源再利用，且能部分或完全取代一些铺设工程作业所需的材料使用等功效。

请再配合参阅图4所示，针对利用不同该含钛铁渣所添加的比例不同，其所产生的抗压强度值的变化也不同，由图中趋势可发现将该含钛铁渣的取代量控制在30～60wt％(重量百分比)间的添加比例，其不但有利提升砖材强度，更具有较佳的抗压效果。

由上述说明可知，本发明确实具有以下所列的优点与功效：

1.本发明主要使用含钛铁渣、环保胶结材料、燃煤飞灰、水淬高炉石渣及细粒料级配砂等材料，其大部分材料皆为工业生产后的废弃物与副产物，除增加该等材料的资源化再利用外，同时更能降低该等废弃物对环境的冲击，以及掩埋场地的复杂性，从而达到废弃资源回收再利用与大幅提升经济价值，同时更能有效减少环境污染与破坏。

2.在压砖制成中，无需进行烧结作业，因此即能免除燃烧能源的耗损，同时压制成形的砖体仅要一天的静置后，便会予以成型为具有硬固形态的砖材，同时并经养护后便可进行使用，如此在制成上能有效达到减少环境污染的环保效益。

归纳前述，本发明使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法，其主要将钢铁炼制后产生的副产物含钛铁渣与水淬高炉石粉等予以收集，并与使用燃煤火力发电后产生的废弃物等为制砖材料，通过本发明的配比成分与制成步骤，便可成型出低成本的环保砖材，从而能部分或完全取代一些铺设工程作业所需的砖材使用，以达到废弃资源回收再利用与大幅提升经济价值，同时更能有效减少环境污染，故确实能达到本发明的目的。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可有各种更改和变化。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

1.一种使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法，其特征在于：该方法包含有下列所述的步骤：一备料步骤、一初步混拌步骤、一搅拌混合步骤、一调整步骤、一压制成型步骤及一养护步骤；

其中，在该备料步骤中包括有20～60wt％的含钛铁渣，5～30wt％的环保胶结材，5～20wt％的燃煤飞灰，10～50wt％的工业副产物的水淬高炉石粉及0～30wt％的细粒料级配砂，而前述该环保胶结材含有水分介于0％～50％之间；

另，该初步混拌步骤中将前一步骤中的胶结材料与水淬高炉石粉进行初步混拌，以混拌形成一质地均匀的浆料；

又，该搅拌混合步骤中将该含钛铁渣、燃煤飞灰及细粒料级配砂依比例一一加入前一步骤中已混均匀的该浆料中，而形成具有一定湿度的拌料；

此后，该调整步骤中针对前一步骤的该拌料进行湿度的调整，通过该燃煤飞灰的添加以使该拌料中所含的水份具有10～30％的含水率；

而后，该压制成型步骤中将已混合的拌料压制成一砖材型态；

最后，该养护步骤中将前述压制成型步骤中所得的该砖材予以养护后，即完成该砖材制作。

2.根据权利要求1所述的使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法，其特征在于，其中，该环保胶结材料为一种无水泥配方的材料。

3.根据权利要求1所述的使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法，其特征在于，其中，该水淬高炉石粉的细度为1000cm²/g以上。

4.根据权利要求1所述的使用含钛铁渣为制砖材料的制成方法，其特征在于，其中，该细粒料级配砂为粒径介于4.75mm～0.75μm的砂石。