CN111718172A - 一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法 - Google Patents

一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备工艺，将经过预处理的生活垃圾焚烧炉渣和废塑料粒充当传统工艺中的部分骨料，再与河砂、水泥、石灰、石膏、激发剂相混合，加水搅拌均匀后经过一定的养护方式，制备符合标准的免烧砖产品。本发明通过低耗能低成本的建材化手段，为生活垃圾焚烧炉渣的综合利用提供了新的思路，同时也为废旧塑料的消纳困难提供了新的解决方案，并在一定程度上改善了炉渣免烧砖的性能，具有显著的经济效益、社会效益与环境效益。

Description

一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的 制备方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化与建材化利用领域，特别涉及一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法。
背景技术
随着我国城镇化进程与经济发展的增快，生活垃圾产生量也日益增多，我国2018年城市生活垃圾清运量已达到22801.8万吨。根据相关报道，目前中国城市生活垃圾的累积堆存量已超过65亿吨，增长率更是达到了10％的惊人速率。如何消纳如此大量的生活垃圾成了一个难题。早前时候，我国大多采用填埋技术处理生活垃圾，但由于填埋具有占据空间、污染土壤、耗费资源等缺点，逐步向焚烧转移。2018年生活垃圾填埋与焚烧比例已经接近1:1；但是生活垃圾焚烧产生的炉渣可达到焚烧量的20％至30％，未来将产生大量的炉渣有待消纳。此外，废塑料的处置消纳也是一大难题。据统计，2018年国内塑料制品企业产量在6042万吨，回收量仅达到了1830万吨，带来了严重的塑料污染问题，引发人们的广泛关注。
建材化利用是固体废物消纳的重要途径之一。据相关研究报道，生活炉渣中主要含有二氧化硅、氧化铝、碳酸钙等无机物，物理性质和工程性质与轻质的天然骨料具有一定的相似性，大多数欧盟国家将处理后的炉渣用作墙体和筑堤的内部基料、道路的路基材料、水泥生产的集料、瓷砖原料、砌墙砖原料和道路砖原料等。国内也有研究表明，炉渣可应用于免烧砖的制备，节省原材料，且可大量有效地消纳炉渣，目前已有一定商业化规模。但是，炉渣作为原料添加进免烧砖，除了能够节省材料、消纳炉渣之外，得到的免烧砖性能优势不够显著。
已有文献表明，将废旧塑料粒代替天然骨料掺入水泥中，可以增加提高水泥基复合材料的隔热性能，降低混凝土氯离子扩散系数，改善抗碳化性，提高抗冻融性，降低试样密度。但是，未见将废旧塑料添加进免烧砖的工艺研究。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，本发明的方法充分利用废旧塑料颗粒及生活垃圾焚烧炉渣代替部分天然骨料掺入免烧砖原料中，得到的免烧砖在保证抗压强度满足国标的同时，具有低密度和氯离子扩散系数和高隔热性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
1)生活垃圾焚烧炉渣经预处理后作为再生骨料；
2)废旧塑料经热熔造粒处理后作为再生骨料；
3)将步骤1)与步骤2)生成的生活垃圾焚烧炉渣再生骨料与废旧塑料颗粒再生骨料掺入河砂、水泥、石灰、石膏作为原料，并加入碱激发剂，得到混合料；
4)将步骤3)制成的混合料与水搅拌混合，制成胚体经养护，得到免烧砖；所述混合料和水的质量比为(80～85)：(15～20)；所述免烧砖的含水率小于5.7％。
优选地，所述步骤1)中生活垃圾焚烧炉渣预处理过程包括磁选分选、破碎筛选、洗涤、自然晾干；所述生活垃圾焚烧炉渣经预处理后颗粒尺寸小于8mm。
优选地，所述步骤2)中废旧塑料经热熔造粒处理后的颗粒尺寸为2～4mm。
优选地，所述步骤3)中河砂为建筑用天然河砂，所述河砂的颗粒尺寸小于4.75mm。
优选地，所述碱激发剂为苛性钠、硅酸盐或铝酸盐中的一种。
优选地，所述步骤3)中生活垃圾焚烧炉渣、废旧塑料颗粒、河砂、水泥、石灰、石膏、碱激发剂的质量比为(10～40)：(10～30)：(10～40)：(9～10)：(11～12)：(8～10)：1。
优选地，所述免烧砖产品达到《混凝土普通砖和装饰砖》(NY/T671-2003)中抗压强度MU10以上的标准；且所述免烧砖的密度有所降低，满足良好的抗压强度的条件下降到普通免烧砖的75％以下；隔热性能提升，体积热容降为普通免烧砖的85％以下，导热系数降为普通免烧砖的50％以下；氯离子扩散系数降低为原来的30％，整体性能有所改善。
本发明提供了一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，包括以下步骤：1)生活垃圾焚烧炉渣经预处理后作为再生骨料；2)废旧塑料经热熔造粒处理后作为再生骨料；3)将步骤1)与步骤2)生成的生活垃圾焚烧炉渣再生骨料与废旧塑料颗粒再生骨料掺入河砂、水泥、石灰、石膏作为原料，并加入碱激发剂，得到混合料；4)将步骤3)制成的混合料与水搅拌混合，制成胚体经养护，得到免烧砖；所述混合料和水的质量比为(80～85)：(15～20)；所述免烧砖的含水率小于5.7％。本发明采用生活垃圾焚烧炉渣和废旧塑料颗粒代替部分天然骨料制备免烧砖，使所得免烧砖的抗压强度满足国标的同时，还具有较低的密度和氯离子扩散系数，较高的隔热性能。本发明实现生活垃圾焚烧炉渣循环利用的同时，也能解决废旧塑料的消纳问题，同时减少天然骨料的消耗，并使免烧砖具有优异的综合性能，具有经济意义、社会意义与环境意义。实施例的数据表明：所得免烧砖的密度为1851.75～2019.81kg·m-3，抗压强度为14.07～20.93MPa；导热系数为0.310～0.416W·(m·K)-1，体积热容量为1730.12～1869.62J·(m3·K)-1，氯离子扩散系数为(1.43～3.28)×10-12m2·s-1。
附图说明
图1为发明提供的免烧砖的制备流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
1)生活垃圾焚烧炉渣经预处理后作为再生骨料；
2)废旧塑料经热熔造粒处理后作为再生骨料；
3)将步骤1)与步骤2)生成的生活垃圾焚烧炉渣再生骨料与废旧塑料颗粒再生骨料掺入河砂、水泥、石灰、石膏作为原料，并加入碱激发剂，得到混合料；
4)将步骤3)制成的混合料与水搅拌混合，制成胚体经养护，得到免烧砖；所述混合料和水的质量比为(80～85)：(15～20)；所述免烧砖的含水率小于5.7％。
本发明的生活垃圾焚烧炉渣经预处理后作为再生骨料。
在本发明中，所述生活垃圾焚烧炉渣优选为正规生活垃圾焚烧炉正常工况下产生的炉渣。
本发明中，所述生活垃圾焚烧炉渣预处理过程优选包括磁选分选、破碎筛选、洗涤、自然晾干；所述生活垃圾焚烧炉渣经预处理后颗粒尺寸优选小于8mm。
本发明的废旧塑料经热熔造粒处理后作为再生骨料。
在本发明中，所述废旧塑料经热熔造粒处理后的颗粒尺寸优选为2～4mm。
本发明将生活垃圾焚烧炉渣再生骨料与废旧塑料颗粒再生骨料掺入河砂、水泥、石灰、石膏作为原料，并加入碱激发剂，得到混合料。
在本发明中，所述河砂优选为建筑用天然河砂；所述河砂的颗粒尺寸优选小于4.75mm。
在本发明中，所述碱激发剂优选为苛性钠、硫酸盐和铝酸盐中的一种，进一步优选为苛性钠。
在本发明中，所述水泥优选为425水泥。
在本发明中，所述生活垃圾焚烧炉渣再生骨料、废旧塑料颗粒再生骨料、河砂、水泥、石灰、石膏和碱激发剂的质量比优选为(10～40)：(10～30)：(10～40)：(9～10)：(11～12)：(8～10)：1，进一步优选为10：30：30：9：12：8：1；或20：20：30：9：11：9：1；或30：10：30：10：11：8：1；或20：10：40：10：11：8：1；或40：10：20：9：12：8：1。
在本发明中，所述混合的方式优选为搅拌，本发明对所述搅拌的转速和时间不做具体限定。
得到混合料后，本发明将混合料与水搅拌混合，制成胚体养护，得到免烧砖；所述混合料和水的质量比为(80～85)：(15～20)；所述免烧砖的含水率小于5.7％。
在本发明中，所述混合的方式优选为搅拌，本发明对所述搅拌的转速和时间不做具体限定。在本发明中，所述坯体优选在模具中压制成型。
在本发明中，所述养护的方法优选为：在常温常压下进行养护，前10天每天浇水4次，第11到15天每天浇水2次，15天后每日视情况浇水0～1次。
在本发明中，所述免烧砖产品达到《混凝土普通砖和装饰砖》(NY/T671-2003)中抗压强度MU10以上的标准；且所述免烧砖的密度有所降低，满足良好的抗压强度的条件下降到普通免烧砖的75％以下；隔热性能提升，体积热容降为普通免烧砖的85％以下，导热系数降为普通免烧砖的50％以下；氯离子扩散系数降低为原来的30％，整体性能有所改善。
图1为本发明提供的免烧砖的制备流程图。本发明先将生活垃圾焚烧炉渣预处理、废旧塑料热熔造粒得到废旧塑料颗粒，然后按照质量比称取预处理后的生活垃圾焚烧炉渣、废旧塑料颗粒、碱性激发剂、水泥、石灰和石膏，然后加水搅拌、压制成型，得到坯体；将所述坯体养护，得到所述免烧砖。
下面结合实施例对本发明提供的利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的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
一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
第一步，生活垃圾焚烧炉渣预处理过程包括磁选分选、破碎筛选、洗涤、自然晾干，颗粒尺寸小于7.5mm；
第二步，废旧塑料热熔造粒，颗粒尺寸为2.5～3.5mm；
第三步，将第一步与第二步生成的生活垃圾焚烧炉渣再生骨料与废旧塑料颗粒再生骨料掺入河砂、水泥、石灰、石膏作为原料，并加入一定的激发剂，质量比为10：30：30：9：12：8：1；
第四步，将第三步制成的混合料与水搅拌混合，所述混合料与水的质量比为80:20，倒入模具，制成胚体；
第五步，将第四步制成的胚体在常温(20℃左右)常压下进行养护，前10天每天浇水4次，第11到15天每天浇水2次，15天后每日视情况浇水0～1次。
实施例2
一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
第一步，生活垃圾焚烧炉渣预处理过程包括磁选分选、破碎筛选、去离子水洗涤、自然晾干，颗粒尺寸小于7.5mm；
第二步，废旧塑料热熔造粒，颗粒尺寸为2.5～3.5mm；
第三步，将第一步与第二步生成的生活垃圾焚烧炉渣再生骨料与废旧塑料颗粒再生骨料掺入河砂、水泥、石灰、石膏作为原料，并加入一定的激发剂，质量比为20：20：30：9：11：9：1；
第四步，将第三步制成的混合料与水搅拌混合，所述混合料与水的质量比为85:15，倒入模具，制成胚体；
第五步，将第四步制成的胚体在常温(20℃左右)常压下进行养护，前10天每天浇水4次，第11到15天每天浇水2次，15天后每日视情况浇水0～1次。
实施例3
一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备工艺，包括以下步骤：
第一步，生活垃圾焚烧炉渣预处理过程包括磁选分选、破碎筛选、去离子水洗涤、自然晾干，颗粒尺寸小于8mm；
第二步，废旧塑料热熔造粒，颗粒尺寸为2～4mm；
第三步，将第一步与第二步生成的生活垃圾焚烧炉渣再生骨料与废旧塑料颗粒再生骨料掺入河砂、水泥、石灰、石膏作为原料，并加入一定的激发剂，质量比为30：10：30：10：11：8：1；
第四步，将第三步制成的混料与水搅拌混合，所述混合料与水的质量比为80:20，倒入模具，制成胚体；
第五步，将第四步制成的胚体在常温(20℃左右)常压下进行养护，前10天每天浇水4次，此后5天每天浇水2次，15天后每日视情况浇水0～1次。
实施例4
一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备工艺，包括以下步骤：
第一步，生活垃圾焚烧炉渣预处理过程包括磁选分选、破碎筛选、去离子水洗涤、自然晾干，颗粒尺寸小于7.5mm；
第二步，废旧塑料热熔造粒，颗粒尺寸为2.5～3mm；
第三步，将第一步与第二步生成的生活垃圾焚烧炉渣再生骨料与废旧塑料颗粒再生骨料掺入河砂、水泥、石灰、石膏作为原料，并加入一定的激发剂，质量比为20：10：40：10：11：8：1；
第四步，将第三步制成的混合料与水搅拌混合，所述混合料与水的质量比为80:20，倒入模具，制成胚体；
第五步，将第四步制成的胚体在常温(20℃左右)常压下进行养护，前10天每天浇水4次，此后5天每天浇水2次，15天后每日视情况浇水0～1次。
实施例5
一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备工艺，包括以下步骤：
第一步，生活垃圾焚烧炉渣预处理过程包括磁选分选、破碎筛选、去离子水洗涤、自然晾干，颗粒尺寸小于8mm；
第二步，废旧塑料热熔造粒，颗粒尺寸为2.5～4mm；
第三步，将第一步与第二步生成的生活垃圾焚烧炉渣再生骨料与废旧塑料颗粒再生骨料掺入河砂、水泥、石灰、石膏作为原料，并加入一定的激发剂，质量比为40：10：20：9：12：8：1；
第四步，将第三步制成的混合料与水搅拌混合，所述混合料与水的质量比为85:15，倒入模具，制成胚体；
第五步，将第四步制成的胚体在常温(20℃左右)常压下进行养护，前10天每天浇水4次，此后每天浇水2次，15天后每日视情况浇水0～1次。
对照例1
一种传统免烧砖制备工艺，包括以下步骤：
第一步，将河砂、水泥、石灰、石膏作为原料，并加入一定的激发剂，质量比为70：9：12：8：1；
第二步，将第一步制成的原料与足够的水搅拌混合，质量比为85:15，倒入模具，制成胚体；
第三步，将第二步制成的胚体在常温(20℃左右)常压下进行养护，前10天每天浇水4次，此后每天浇水2次，15天后每日视情况浇水0～1次。
实施例1～5及对比例1得到的免烧砖性能如表1所示。
表1实施例1～5及对照例1得到的免烧砖性能测试结果
Figure BDA0002559791870000071
Figure BDA0002559791870000081
由实施例可以得出，当选用适量的垃圾焚烧炉渣和废旧塑料颗粒代替天然骨料制备免烧砖时，制得的产品能满足《混凝土普通砖和装饰砖》(NY/T671-2003)中抗压强度MU10的标准，可用于承重，且密度有所降低，隔热性能提高，氯离子扩散系数降低，整体性能有所改善，对于环境造成的影响更小。
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 (7)

1.一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)生活垃圾焚烧炉渣经预处理后作为再生骨料；
2)废旧塑料经热熔造粒处理后作为再生骨料；
3)将步骤1)与步骤2)生成的生活垃圾焚烧炉渣再生骨料与废旧塑料颗粒再生骨料掺入河砂、水泥、石灰、石膏作为原料，并加入碱激发剂，得到混合料；
4)将步骤3)制成的混合料与水搅拌混合，制成胚体经养护，得到免烧砖；所述混合料和水的质量比为(80～85)：(15～20)；所述免烧砖的含水率小于5.7％。
2.如权利要求1所述的一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中生活垃圾焚烧炉渣预处理过程包括磁选分选、破碎筛选、洗涤、自然晾干；所述生活垃圾焚烧炉渣经预处理后颗粒尺寸小于8mm。
3.如权利要求1所述的一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中废旧塑料经热熔造粒处理后的颗粒尺寸为2～4mm。
4.如权利要求1所述的一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中河砂为建筑用天然河砂，所述河砂的颗粒尺寸小于4.75mm。
5.如权利要求1所述的一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废旧塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，其特征在于，所述碱激发剂为苛性钠、硅酸盐或铝酸盐中的一种。
6.如权利要求1所述的一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中生活垃圾焚烧炉渣、废旧塑料颗粒、河砂、水泥、石灰、石膏、碱激发剂的质量比为(10～40)：(10～30)：(10～40)：(9～10)：(11～12)：(8～10)：1。
7.如权利要求1所述的一种利用生活垃圾焚烧炉渣与废塑料颗粒协同生产免烧砖的制备方法，其特征在于，所述免烧砖产品达到《混凝土普通砖和装饰砖》(NY/T671-2003)中抗压强度MU10以上的标准；且所述免烧砖的密度有所降低，满足良好的抗压强度的条件下降到普通免烧砖的75％以下；隔热性能提升，体积热容降为普通免烧砖的85％以下，导热系数降为普通免烧砖的50％以下；氯离子扩散系数降低为原来的30％，整体性能有所改善。
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