CN111377628A - 一种利用工业固体废弃物制备骨料及混凝土的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:S1、将工业固体废弃物、激发剂混合,搅拌均匀;S2、挤出成型、干燥,得到骨料。上述方法制备得到的骨料,可制备混凝土:S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;S2、浇注高流态浆料;S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品。上述方法采用工业固体废弃物直接与激发材料混合来制备骨料,无需对固废材料进行二次加工处理,适于大规模工业化生产,采用预填骨料浇注高流态浆液可以方便地现场制备混凝土或工厂制作混凝土制品,表面也可以进一步进行防护处理。从而,可以满足大规模低成本处理工业固体废弃物的需求,显著减少二次污染,形成完整的原状工业固体废弃物处理体系。

Description

一种利用工业固体废弃物制备骨料及混凝土的方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域,尤其涉及一种利用工业固体废弃物制备骨料及混凝土的方法。
背景技术
赤泥和磷石膏渣分别是制铝工业和磷化工工业生产排出的污染性废渣,产生量极大,一般平均每生产1吨氧化铝,附带产生1.0~2.0吨赤泥。目前国内对赤泥、磷石膏等的主要处置方式为填埋,占用了大量的土地资源,矿渣所有害元素在长期雨水的浸渍下进入土壤和地下水,造成土壤的板结硬化,同时造成地下水污染物超标,产生环境污染。
磷石膏和赤泥均富含钙、硅等元素,可作为建材生产使用。国内目前对磷石膏、赤泥的回收利用主要用于水泥添加料、透水砖和矿井的回填等。但利用量少,水泥和透水砖的生产工艺复杂,需要进行煅烧及蒸养等工艺处理,存在二次加工污染、能耗高等问题。另外,磷石膏也常通过煅烧获得半水石膏作为建筑石膏使用,同样存在二次加工污染和能耗问题。
其它工业废渣如黄磷渣、锰渣和钢渣等目前进行在水泥和混凝土行业进行工业化利用的主要方式是磨细后作为混合材进行掺加,烘干和粉磨是主要的处理方法,这种工艺过程存在的主要问题是废汽的排放、能源的消耗以及需要对细度的适当控制,只有细度达到一定的要求,这种混合材的活性才能在水泥的水化过程中发挥出来,造成粉磨过程中产生大量能耗。此外,大量掺加这类工业废渣混合材对混凝土的强度和耐久性通常会产生负面影响,也在一定程度上限制了对这类工业废渣的利用。
目前处理上述废渣的方法均为将磨细或原状废渣与胶凝材料混合制备混凝土,但是在这种情况下废渣会直接与外界接触,废渣中的有害物质更容易直接排放到自然环境中,造成对环境的二次污染。
混凝土的制备通常是将水泥、水、骨料和添加剂一起搅拌均匀,然后进行浇筑成型,再振捣密实,最后通过养护达到规定的性能。其中,骨料是混凝土的重要组分,起到骨架和填充的作用。在普通混凝土的基本组成材料中,粗骨料的绝对体积大约占到40-50%。混凝土大多采用天然砂石骨料,据估算,混凝土业现在正以每年约80亿吨的速度消耗天然骨料。大量开山、采石,已经严重破坏了自然山体的景观和绿色植被,挖河床取砂,改变了河床位置及形状,造成水土流失或河流改道等严重后果,许多国家和地区已经没有可取的碎石和砂子,混凝土的骨料资源出现了严重危机。骨料的外形及结构对混凝土的性能有很大的影响,天然骨料破碎加工中,骨料的外形和尺寸不可控,需要根据理论值进行骨料筛选和级配,造成部分骨料的浪费;而且,天然骨料本身的材质通常决定了骨料本身的重量,由于普通混凝土中粗骨料的绝对体积约占到40-50%,常常造成混凝土构件的自重过大,给吊装、运输和安装带来各种问题。
因此,本领域技术人员极有必要开发一种可以工艺简便的直接处理原状工业固体废弃物,并且能够大规模、低成本和安全处理原状工业固体废弃物的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简便、低成本、安全且适于大规模处理的利用工业固体废弃物制备骨料及混凝土的方法。
本发明提供的技术方案如下:
一种利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:
S1、将工业固体废弃物、激发剂混合,搅拌均匀;
S2、挤出成型、干燥,得到骨料。
优选的,所述工业固体废弃物包括赤泥、污泥、煤泥中的任一种或多种的组合,还包括工业副产石膏。
进一步的,所述工业副产石膏包括磷石膏、脱硫石膏、钛石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、芒硝石膏、盐石膏、硼石膏和模型石膏中的任一种或多种。
进一步的,所述工业固体废弃物还包括黄磷渣、锰渣、钢渣中的任一种或多种的组合。
优选的,所述激发剂为无机活性矿物质。
进一步的,所述激发剂采用铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物中的任一种或任几种的组合。
进一步的,所述激发剂采用铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物中的任意两种组合时,两种物质的质量比为(30~90):(5~50);
所述激发剂采用铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物的三种组合时,三种物质的质量比为(20~80):(10~40):(5~30)。
优选的,步骤S1中,还混入助剂和/或溶剂水。
进一步的,当步骤S1中,混入助剂时,所述助剂采用流变助剂、引气剂、憎水剂和早强剂中的任一种或多种的组合。
进一步的,以质量分数计,各组分的含量为:
工业固体废弃物:15-98%;
激发剂:2-30%;
助剂的含量占工业固体废弃物的0-5%;
水的含量占工业固体废弃物的0-50%。
进一步的,所述工业固体废弃物包含如下含量的各组分:赤泥:20-85%;磷石膏渣:3-50%;黄磷渣:0-70%;锰渣:0-70%;钢渣:0-70%。
优选的,步骤S1中,将工业固体废弃物、激发剂、助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;同时,在物料中添加水分,使块状物料软化,在搅拌过程中调整物料的稠度。
优选的,步骤S2中,包括:
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
本发明还提供了一种根据上述方法制备得到的骨料,应用于混凝土的制备。
本发明还提供了一种利用上述骨料制备混凝土的方法,包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注高流动性的水泥砂浆或以固体废弃物和激发剂制备的高流动性浆料;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品。
优选的,控制骨料在混凝土中的的绝对体积占比为70%以上。
另外,本发明还提供了一种工业固体废弃物的环保处理方法,利用上述述制备骨料的方法,将工业固体废弃物制备得到骨料,形成防止工业固体废弃物中的有害物质向外界排放的第一道屏障。
优选的,对骨料浇铸高流动性浆料,形成防止骨料内工业固体废弃物中的有害物质向外界排放的第二道屏障。
进一步的,在浇铸了高流动性浆料的骨料的外表面喷涂渗透性防护剂或涂膜装饰型防护剂,形成防止骨料内工业固体废弃物中的有害物质向外界排放的第三道屏障。
本发明能够带来以下有益效果:
1)本发明采用原状工业固体废弃物直接与激发剂混合来制备人造骨料,无需对固废材料进行诸如烘干、磨细和煅烧等二次加工处理,加工工艺简单,生产能耗低;且挤出工艺可以用于大规模工业化生产。
2)本发明通过激发材料将多种原状工业固体废弃物固结在一起,构成防止骨料中的有害物质向外界排放的第一道屏障,显著减少原状工业固体废弃物对环境造成的危害。
3)本发明通过使用工业固体废弃物制作人造骨料替代天然骨料,用于低标号非结构混凝土及混凝土制品的制备,既解决固体废弃物的再利用问题,又可以解决天然骨料资源短缺、破坏环境的问题。
4)本发明制备的人造骨料的尺寸和形状可以根据具体的使用要求进行设计,将激发材料、原状工业固体废弃物以及其它添加剂按一定的比例后混合挤出成型后通过设计不同口径和形状的挤出头,达到控制骨料大小和形状的目的。通过挤出头的设计还可以挤出多孔的空心骨料,达到进一步降低骨料容重的效果,可以配制轻质混凝土,便于吊装和运输。
5)本发明采用人造骨料浇铸高流动性浆料的方法可以方便地现场制备混凝土或工厂制作混凝土制品,充分提高施工效率,提高混凝土的外观质量,同时形成防止骨料内固体废弃物中的有害物质向外界排放的第二道屏障。
6)本发明在制备得到混凝土之后,可以通过渗透性防护剂或涂膜装饰型防护剂对混凝土表面进行处理的方法,形成防止固体废弃物中有害物质向外界排放的第三道屏障,从而达到利用工业固体废弃物制备低有害物质排放混凝土的目的,其有害物质的排放指标满足相关国家环保标准的要求。这样,可以满足大规模低成本处理工业固体废弃物的需求,显著减少由于而带来的能耗和对环境带来的二次污染,从而形成完整的原状工业固体废弃物处理体系。
7)现有技术中,原状工业固体废弃物一般是添加到在混凝土中绝对体积不到30%的胶凝材料当中,而本发明将原状工业固体废弃物不经二次加工直接用于制备在混凝土中占有约40-50%绝对体积的粗骨料,从而达到最大程度利用这些废弃物的目的。
附图说明
图1为本发明制备骨料的结构示意图。
图2为本发明制备所得混凝土的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例为一种利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:
S1、将原状工业固体废弃物、激发剂、助剂和水混合,搅拌均匀;
S2、挤出成型、干燥,得到骨料。
作为优选的实施例,所述工业固体废弃物包括赤泥、磷石膏渣。更优的,还包括无机矿物激发剂、黄磷渣、锰渣、钢渣中的任一种或多种的组合。在实际应用中,所述赤泥为烧结法或拜耳法产生的赤泥,含有不同水分时呈块状或泥浆状;所述磷石膏渣为在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,呈粉状;所述的黄磷渣为黄磷生产过程中排出的废渣;所述的锰渣为锰矿开采及冶炼时产生的废渣;所述的钢渣为炼钢厂在冶炼粗钢时排放的固体废弃物。
作为优选的另一实施例,所述激发剂为无机活性矿物质。更优的,采用铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物中的任一种或任几种的组合。具体的,可采用铝酸钙、硅酸钙和硫铝酸钙中的任一种或多种的组合。激发剂组分通过与水(来自于工业固体废弃物种的水和/或人为在物料中添加的水)和工业副产石膏发生的化学反应形成具有胶粘性质的反应产物,从而,该激发剂的选用可以在骨料制备过程中发生化学反应起到胶粘固化作用,固化后将其它固体废弃物固结在一起形成具有一定强度的骨料。
作为优选的另一实施例,所述助剂采用流变助剂、引气剂、憎水剂和早强剂中的任一种或多种的组合。具体的,流变助剂的可选用WALOCEL MW40000PFV牌号,引气剂可选用Hostapur AE-2牌号,憎水剂可选用硬脂酸钙G-150牌号,早强剂可选用硫酸钠。其中,流变助剂可以用来调整混合物的稠度;引气剂可以通过机械搅拌引入微小气泡,提高混合料挤出时的润滑性能;憎水剂可以赋予硬化后的骨料憎水性;早强剂可以促进激发剂与石膏之间的化学反应。上述助剂的选用可以协同激发剂调整制备骨料时混合物的稠度和固结时间。
作为优选的另一实施例,以质量分数计,各组分的含量为:工业固体废弃物:15-98%;激发剂:2-30%;助剂的含量占工业固体废弃物的0-5%;水的含量占工业固体废弃物的0-50%。更优的,所述工业固体废弃物包含如下含量的各组分:赤泥:20-85%;磷石膏渣:3-50%;黄磷渣:0-70%;锰渣:0-70%;钢渣:0-70%。
作为优选的另一实施例,步骤S1中,包括:
S10、将工业固体废弃物、激发剂、助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;
S11、在物料中添加水分,使块状物料软化,在搅拌过程中调整物料的稠度。
作为优选的另一实施例,步骤S2中,包括:
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面,避免骨料之间出现粘连现象;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
实施例2
利用实施例1的方法可以制备得到骨料,结构如图1所示。得到的骨料可应用于混凝土的制备。
需说明的是,混凝土骨料分为细骨料(粒径<4.75mm)和粗骨料(粒径>4.75mm),粗骨料的绝对体积大约40-50%。本发明用工业固体废弃物制备所得的骨料用于替代混凝土骨料中的粗骨料部分。
实施例3
利用实施例2的骨料制备混凝土的方法,包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注高流动性的的水泥砂浆或以固废弃物和激发剂制备的高流动性浆料;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品。
所制备得到的混凝土产品如图2所示。
其中,控制粗骨料在混凝土中的的绝对体积占比为40%以上。更优的,对混凝土产品表面喷涂或者滚涂渗透性防护剂或涂膜装饰型防护剂,形成防止固体废弃物中有害物质向外界排放的第三道屏障。
此外,在实施例1~3的基础上,本发明还提供了一种工业固体废弃物的环保处理方法,利用实施例1中制备骨料的方法,将工业固体废弃物制备得到骨料,形成防止工业固体废弃物中的有害物质向外界排放的第一道屏障。然后通过实施例2的方法,对骨料浇铸高流动性浆料,形成防止骨料内工业固体废弃物中的有害物质向外界排放的第二道屏障。进一步的,结合实施例3的方法,在浇铸了高流动性浆料的骨料的外表面喷涂渗透性防护剂或涂膜装饰型防护剂,具体的,渗透性防护剂可采用DC 6403有机硅混凝土防护剂,涂膜装饰型防护剂可采用A8-C混凝土防护涂料;从而形成防止骨料内工业固体废弃物中的有害物质向外界排放的第三道屏障。
从而,有效的对工业固体废弃物进行了环保利用,且不因有害物质排放而造成不利影响。
应用例1
利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:
S10、以质量分数计,将50%的赤泥、10%的磷石膏渣、10%的黄磷渣、10%锰渣、10%的钢渣、10%的激发剂、占工业固体废弃物质量2.5%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比50:25:18混合的铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物;助剂中包含工业固体废弃物质量0.2%的流变助剂、工业固体废弃物质量0.1%的引气剂、工业固体废弃物质量0.5%的憎水剂和工业固体废弃物质量1.7%的早强剂;
S11、在物料中添加占工业固体废弃物质量15%的水分,使块状物料软化,同时在搅拌过程中调整物料的稠度;
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面,避免骨料之间出现粘连现象;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
进而,以本例得到的骨料进行混凝土的制备,包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注高流动性的水泥砂浆;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品;
其中,控制粗骨料在混凝土中的绝对体积占比为50%。
应用例2
利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:
S10、以质量分数计,将20%的赤泥、50%的磷石膏渣、10%的黄磷渣、10%锰渣、10%的激发剂、占工业固体废弃物质量2.5%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为硅酸盐矿物;助剂中包含0.2%的流变助剂、0.1%的引气剂、0.5%的憎水剂和1.7%的早强剂;
S11、在物料中添加占工业固体废弃物质量23.5%的水分,使块状物料软化,同时在搅拌过程中调整物料的稠度;
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面,避免骨料之间出现粘连现象;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注高流动性的水泥砂浆;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品;
其中,控制粗骨料在混凝土中的绝对体积占比为40%。
应用例3
利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:
S10、以质量分数计,将85%的赤泥、10%的磷石膏渣、5%的激发剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比60:28混合的铝酸盐矿物、硅酸盐矿物;
S11、在物料中添加占工业固体废弃物质量5%的水分,使块状物料软化,同时在搅拌过程中调整物料的稠度;
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面,避免骨料之间出现粘连现象;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
进而,以本例得到的骨料进行混凝土的制备,包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注以固废弃物和激发剂制备的高流动性浆料;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品;
其中,控制粗骨料在混凝土中的绝对体积占比为42%。
应用例4
利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:
S10、以质量分数计,将40%的赤泥、5%的磷石膏渣、25%锰渣、10%的钢渣、20%的激发剂、占工业固体废弃物质量2.5%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比20:10:5混合的铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物;助剂中包含0.2%的流变助剂、0.1%的引气剂、0.5%的憎水剂和1.7%的早强剂;
S11、在物料中添加占工业固体废弃物质量12.5%的水分,使块状物料软化,同时在搅拌过程中调整物料的稠度;
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面,避免骨料之间出现粘连现象;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
进而,以本例得到的骨料进行混凝土的制备,包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注高流动性的水泥砂浆;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品;
其中,控制粗骨料在混凝土中的绝对体积占比为48%。
应用例5
利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:
S10、以质量分数计,将50%的赤泥、15%的磷石膏渣、10%锰渣、10%的激发剂、占工业固体废弃物质量0.8%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为铝酸盐矿物;助剂中包含占工业固体废弃物质量0.2%的流变助剂、占工业固体废弃物质量0.1%的引气剂、占工业固体废弃物质量0.5%的憎水剂;
S11、在物料中添加占工业固体废弃物质量12.5%的水分,使块状物料软化,同时在搅拌过程中调整物料的稠度;
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面,避免骨料之间出现粘连现象;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
进而,以本例得到的骨料进行混凝土的制备,包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注高流动性的水泥砂浆;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品;
其中,控制粗骨料在混凝土中的绝对体积占比为46%。
应用例6
利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:
S10、以质量分数计,将60%的污泥、5%的磷石膏渣、10%黄磷渣、10%锰渣、5%钢渣、10%的激发剂、占工业固体废弃物质量5%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为硫铝酸盐矿物;助剂中包含0.4%的流变助剂、0.2%的引气剂、0.8%的憎水剂和3.6%的早强剂;
S11、在物料中添加占工业固体废弃物质量10%的水分,使块状物料软化,同时在搅拌过程中调整物料的稠度;
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面,避免骨料之间出现粘连现象;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
进而,以本例得到的骨料进行混凝土的制备,包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注高流动性的水泥砂浆;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品;
其中,控制粗骨料在混凝土中的绝对体积占比为40%。
应用例7
利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:
S10、以质量分数计,将40%的赤泥、20%的磷石膏渣、2%的黄磷渣、2%锰渣、6%的钢渣、30%的激发剂、占工业固体废弃物质量2%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比80:40:30混合的铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物;助剂中包含0.2%的流变助剂、0.2%的引气剂、0.4%的憎水剂和1.2%的早强剂;
S11、在物料中添加占工业固体废弃物质量15%的水分,使块状物料软化,同时在搅拌过程中调整物料的稠度;
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面,避免骨料之间出现粘连现象;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
进而,以本例得到的骨料进行混凝土的制备,包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注高流动性的水泥砂浆;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品;
其中,控制粗骨料在混凝土中的绝对体积占比为47%。
应用例8
利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:
S10、以质量分数计,将20%的赤泥、28%的磷石膏渣、20%的黄磷渣、20%锰渣、10%的钢渣、2%的激发剂、占工业固体废弃物质量3%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比35:15:12混合的铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物;助剂中包含0.3%的流变助剂、0.3%的引气剂、0.6%的憎水剂和1.8%的早强剂;
S11、在物料中添加占工业固体废弃物质量30%的水分,使块状物料软化,同时在搅拌过程中调整物料的稠度;
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面,避免骨料之间出现粘连现象;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
进而,以本例得到的骨料进行混凝土的制备,包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注高流动性的水泥砂浆;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品;
其中,控制粗骨料在混凝土中的绝对体积占比为48%。
应用例9
利用工业固体废弃物制备骨料的方法,包括如下制备步骤:
S10、以质量分数计,将20%的赤泥、3%的磷石膏渣、70%的黄磷渣、5%锰渣、2%的激发剂、占工业固体废弃物质量2%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比60:28混合的硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物;助剂中包含0.2%的流变助剂、0.2%的引气剂、0.5%的憎水剂和1.1%的早强剂;
S11、在物料中添加占工业固体废弃物质量25%的水分,使块状物料软化,同时在搅拌过程中调整物料的稠度;
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面,避免骨料之间出现粘连现象;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
进而,以本例得到的骨料进行混凝土的制备,包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注高流动性的水泥砂浆;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品;
其中,控制粗骨料在混凝土中的绝对体积占比为40%。
应用例10
本例与应用例9基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:以质量分数计,将20%的赤泥、3%的磷石膏渣、70%锰渣、5%的钢渣、2%的激发剂、占工业固体废弃物质量为2%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比60:28混合的铝酸盐矿物和硫铝酸盐矿物。
应用例11
本例与应用例9基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:以质量分数计,将20%的赤泥、3%的磷石膏渣、5%的黄磷渣、70%的钢渣、2%的激发剂、占工业固体废弃物质量为2%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比90:50混合的硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物。
应用例12
本例与应用例9基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:以质量分数计,将20%的赤泥、3%的磷石膏渣、5%的黄磷渣、70%的钢渣、2%的激发剂、占工业固体废弃物质量为2%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比30:5混合的硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物。
应用例13
本例与应用例10基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:以质量分数计,将20%的赤泥、3%的磷石膏渣、5%锰渣、70%的钢渣、2%的激发剂、占工业固体废弃物质量为2%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比90:50混合的铝酸盐矿物和硫铝酸盐矿物。
应用例14
本例与应用例10基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:以质量分数计,将20%的赤泥、3%的磷石膏渣、5%锰渣、70%的钢渣、2%的激发剂、2%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比30:5混合的铝酸盐矿物和硫铝酸盐矿物。
应用例15
本例与应用例3基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:激发剂为质量比90:50混合的铝酸盐矿物、硅酸盐矿物。
应用例16
本例与应用例3基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:激发剂为质量比30:5混合的铝酸盐矿物、硅酸盐矿物。
对比例1
本例与应用例4基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:激发剂为质量比15:10:5混合的铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物。
对比例2
本例与应用例7基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:其中,激发剂为质量比90:40:30混合的铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物。
对比例3
本例与应用例8基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:其中,激发剂为质量比35:45:12混合的铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物。
对比例4
本例与应用例7基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:以质量分数计,将35%的赤泥、20%的磷石膏渣、2%的黄磷渣、2%锰渣、6%的钢渣、35%的激发剂、2%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;其中,激发剂为质量比80:40:30混合的铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物;助剂中包含0.2%的流变助剂、0.2%的引气剂、0.4%的憎水剂和1.2%的早强剂。
对比例5
本例与应用例8基本相同,不同之处仅在于:
步骤S10中:以质量分数计,将20%的赤泥、30%的磷石膏渣、20%的黄磷渣、20%锰渣、10%的钢渣、3%的助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合;助剂中包含0.3%的流变助剂、0.3%的引气剂、0.6%的憎水剂和1.8%的早强剂。
试验例1
通过对所制得的骨料的性能进行GB/T 17431.2-2010国家标准测试,得到以下主要性能结果,如表1所示:
表1.各例中制得骨料的性能测试结果
经过测试,表明本发明制备的骨料符合粗骨料的使用要求。
试验例2
通过对制备所得的混凝土试件在自然条件下养护28天,测试抗压强度,试验结果如表2所示:
表2.各例中制得混凝土的性能测试结果
结果表明,以本发明骨料作为粗骨料部分制备的混凝土,基本符合混凝土的使用需求。
对应用例1-15制作的混凝土试件,表面分别采用A8-C混凝土防护涂料处理后参照GB5085.3-2007进行浸出试验和有害物质含量测试,试验结果显示,本发明有害物质的排放指标均满足相关国家环保标准的要求。其中应用例1、应用例4、应用例7、应用例10和应用例15制作的混凝土试件,测试结果如表3所示。
表3.浸出液有害物质含量
应当说明的是,上述实施例均可根据需要自由组合。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 (18)

1.一种利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于,包括如下制备步骤:
S1、将工业固体废弃物、激发剂混合,搅拌均匀;
S2、挤出成型、干燥,得到骨料。
2.根据权利要求1所述的利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于:
所述工业固体废弃物包括赤泥、污泥、煤泥中的任一种或多种的组合,还包括工业副产石膏。
3.根据权利要求2所述的利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于:
所述工业副产石膏包括磷石膏、脱硫石膏、钛石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、芒硝石膏、盐石膏、硼石膏和模型石膏中的任一种或多种;和/或,
所述工业固体废弃物还包括黄磷渣、锰渣、钢渣中的任一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于:
所述激发剂为无机活性矿物质。
5.根据权利要求4所述的利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于:
所述激发剂采用铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物中的任一种或任几种的组合。
6.根据权利要求4所述的利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于:
所述激发剂采用铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物中的任意两种组合时,两种物质的质量比为(30~90):(5~50);
所述激发剂采用铝酸盐矿物、硅酸盐矿物和硫铝酸盐矿物的三种组合时,三种物质的质量比为(20~80):(10~40):(5~30)。
7.根据权利要求1所述的利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于:
步骤S1中,还混入助剂和/或溶剂水。
8.根据权利要求7所述的利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于:
当步骤S1中,混入助剂时,所述助剂采用流变助剂、引气剂、憎水剂和早强剂中的任一种或多种的组合。
9.根据权利要求7所述的利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于,以质量分数计,各组分的含量为:
工业固体废弃物:15-98%;
激发剂:2-30%;
助剂的含量占工业固体废弃物的0-5%;
水的含量占工业固体废弃物的0-50%。
10.根据权利要求9所述的利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于,所述工业固体废弃物包含如下含量的各组分:
赤泥:20-85%;磷石膏渣:3-50%;黄磷渣:0-70%;锰渣:0-70%;钢渣:0-70%。
11.根据权利要求1所述的利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于:
步骤S1中,将工业固体废弃物、激发剂、助剂加入搅拌机中进行搅拌,均匀混合。
同时,在物料中添加水分,使块状物料软化,在搅拌过程中调整物料的稠度。
12.根据权利要求1所述的利用工业固体废弃物制备骨料的方法,其特征在于,步骤S2中,包括:
S20、使用螺杆挤出设备将搅拌均匀的物料挤出,然后切断;
S21、切断后骨料立即采用热风吹干表面;
S22、将骨料收集堆放,自然干燥养护,得到骨料。
13.一种根据权利要求1-12任一项所述的方法制备得到的骨料,其特征在于:应用于混凝土的制备。
14.一种利用权利要求13所述的骨料制备混凝土的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将干燥后的骨料堆放在模具中;
S2、浇注高流动性浆料;
S3、达到强度后脱模,即得到混凝土产品。
15.根据权利要求14所述的制备混凝土的方法,其特征在于:
控制骨料在混凝土中的的绝对体积占比为40%以上。
16.一种工业固体废弃物的环保处理方法,利用权利要求1~12任一项所述的方法,其特征在于:
将工业固体废弃物制备得到骨料,形成防止工业固体废弃物中的有害物质向外界排放的第一道屏障。
17.根据权利要求16所述的工业固体废弃物的环保处理方法,其特征在于:
对骨料浇铸高流动性浆料,形成防止骨料内工业固体废弃物中的有害物质向外界排放的第二道屏障。
18.根据权利要求17所述的工业固体废弃物的环保处理方法,其特征在于:
在浇铸了高流动性浆料的骨料的外表面喷涂渗透性防护剂或涂膜装饰型防护剂,形成防止骨料内工业固体废弃物中的有害物质向外界排放的第三道屏障。
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