CN112661432B - 一种利用废弃料制成的水泥工艺制品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用废弃料制成的水泥工艺制品及其制备方法，所述利用废弃料制成的水泥工艺制品包括以下重量份的原料：炉底渣25‑30份、粉煤灰30‑35份、100‑140目的废弃玻璃80‑100份、30‑40目的废弃陶瓷30‑40份、速凝剂0.2‑0.4份、减水剂0.6‑0.8份、矿物色粉6‑8份和生料碎料30‑35份；其中，生料碎料包括农作物秸秆和生料，所述农作物秸秆和生料的重量份比为1：3。本发明的利用废弃料制成的水泥工艺制品比表面积大，强度高，废渣利用率大，可以节约大量的天然资源和能源。本发明制成的水泥工艺制品外观呈现出不规则分布的碎片拼图，具有类似马赛克的视觉效果，非常漂亮，特别适合用于制作花盆、杯子、罐子等。
Description
技术领域
本发明涉及工艺品领域，具体涉及一种利用废弃料制成的水泥工艺制品及其制备方法。
背景技术
水泥，广泛应用于工业和民用建筑。传统的水泥熟料采用石灰石、粘土、硅砂、铁矿石、石膏、萤石、煤等天然矿产资源和能源为原料进行配料煅烧，浪费了大量的天然资源和能源。目前，采用工业废渣生产的水泥，可以降低水泥的生产成本。粉煤灰等工业废渣作为混合材料被广泛应用于水泥领域，随着我国经济与建设的飞速发展，基础建设投资不断增大，石材加工、水泥混凝土行业等也不断发展。但在发展的同时，石材加工伴随着锯末及边角料的不断产生，占用土地资源，流入河流造成水体污染，扬尘造成空气污染。
另外，作为生产水泥的主要原材料，石灰石主要由开采矿山获得，而随着开采力度的加大，石灰石矿山固体废弃物高镁石灰石也逐年增加，这些固废长期堆存于地表，不仅占用了大量土地资源，也对环境有着潜在的危害，如造成土壤和水环境的污染、破坏植被等。现有的水泥一般仅仅作为建筑材料使用，其制品外观不佳，不适合直接作为工艺品材料使用。因此，有必要设计一种能够利用废料制作水泥并利用特制水泥制作的工艺品及其制备方法。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的提供一种利用废弃料制成的水泥工艺制品及其制备方法，所得水泥工艺制品比表面积大，强度高，废渣利用率大，可以节约大量的天然资源和能源。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：
一种利用废弃料制成的水泥工艺制品，包括以下重量份的原料：炉底渣25-30份、粉煤灰30-35份、100-140目的废弃玻璃80-100份、30-40目的废弃陶瓷30-40份、速凝剂0.2-0.4 份、减水剂0.6-0.8份、矿物色粉6-8份和生料碎料30-35份；其中，所述生料碎料包括农作物秸秆和生料，所述农作物秸秆和生料的重量份比为1：3。
优选的，所述炉底渣包括以下重量份的原料：氧化钙20-25份，二氧化硅40-45份和三氧化二铝5-10份。
优选的，所述粉煤灰包括以下重量份的原料：二氧化硅25-30份，三氧化二铝15-20份和三氧化二铁10-15份。
优选的，所述生料包括重量份分别为2-4份的粘土、7-10份的钛石膏、3-6份的磷石膏和20-25份的水。
一种利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将炉底渣、粉煤灰和生料碎料加入搅拌机内3500-4000r/min搅拌2h，并使用球磨机打磨，得到第一产物；
步骤二：将第一产物转入水泥回转窑一次煅烧，一次煅烧温度为750-900℃，煅烧时间为2-3h，并冷却至室温，并使用球磨机打磨得到第二产物；
步骤三：将第二产物转入水泥回转窑二次煅烧，二次煅烧温度为1200-1300℃，煅烧时间为0.5-1h，冷却至室温，得到第三产物；
步骤四：将第三产物、废弃玻璃、废弃陶瓷、速凝剂、减水剂和矿物色粉放到搅拌机内进行搅拌混合2-5min，均匀混合后将混合料注入模具，10-20min后脱模，自然晾干3-5h后通过水磨机进行水磨，使产品表面光滑平整、无划伤，然后进入烤房进行烘烤，烘烤温度45-55℃，烘烤时间45-50h，即得到水泥工艺制品。
优选的，所述步骤一中所得第一产物的粒径为5mm-10mm。
优选的，所得步骤二中所得第二产物的粒径为300μm-500μm。
优选的，所述步骤一中所述生料碎料的制备方法包括以下步骤：
S1：取农作物秸秆，将所述农作物秸秆破碎，得秸秆碎料；
S2：将生料添加至步骤S1所得的所述秸秆碎料内，搅拌均匀，得一级生料碎料；
S3：将步骤S2所得的一级生料碎料自然风干，得生料碎料。
优选的，所述步骤S1中秸秆碎料的长度为8-12mm，秸秆碎料的含水率为15％-20％。
优选的，所述步骤S3中生料碎料的含水量至5％-8％。
本发明通过控制农作物秸秆的长度，以进一步控制农作物秸秆的粒度和表面积，有利于与生料粘合，同时生料内的水能够进一步将秸秆纤维软化，增加秸秆的表面积，使得粘土、钛石膏和磷石膏的分散和粘粘更加均匀，以初步提高生料碎料的强度，并在后续水泥的制备过程中，以毫米级的粒径形式存在，可分散于炉底渣和粉煤灰中，避免水泥制备过程中的应力集中，通过烧结过程中生料碎料的分解与气体扩孔作用，降低烧结过程的致密化，并提高产物的活性。
煅烧后的第二产物在经过球磨机的球磨之后，比第一产物的粒径更小，细化后的粒子，活性大大提高，在高温下的固相反应和烧结推动力大，更有利于水泥的烧结与制备，并增加最终水泥工艺制品的强度。本发明制成的水泥工艺制品外观呈现出不规则分布的碎片拼图，具有类似马赛克的视觉效果，非常漂亮，特别适合用于制作花盆、杯子、罐子、花瓶等各种容器及其它工艺品。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。这里需要说明的是，本发明所述原材料均可从市面购得或者采集所得，废弃玻璃和废弃陶瓷的种类不做限定，为废物利用，能够达到相应的粒径即可，速凝剂为711型速凝剂，减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，对具体品牌不做限制，能起到对应的作用即可，这里不做一一详述，制备工艺中所用设备均为现有设备。
实施例1：
一种利用废弃料制成的水泥工艺制品，包括以下重量份的原料：炉底渣25份、粉煤灰30份、100-140目的废弃玻璃80份、30-40目的废弃陶瓷30份、速凝剂0.2份、减水剂 0.6份、矿物色粉6份和生料碎料30份；
所述生料碎料包括农作物秸秆和生料，所述农作物秸秆和生料的重量份比为1：3。
优选的，所述炉底渣包括以下重量份的原料：氧化钙20份，二氧化硅40份和三氧化二铝5份。
优选的，所述粉煤灰包括以下重量份的原料：二氧化硅25份，三氧化二铝15份和三氧化二铁10份。
一种利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将炉底渣、粉煤灰和生料碎料加入搅拌机内3500-4000r/min搅拌2h，并使用球磨机打磨，得到第一产物，所得第一产物的粒径为5mm-10mm；
其中，生料碎料的制备方法包括以下步骤：
S1：取农作物秸秆，将所述农作物秸秆破碎，得秸秆碎料，秸秆碎料的长度为8-12mm，秸秆碎料的含水率为15％-20％；
S2：将生料添加至步骤S1所得的所述秸秆碎料内，搅拌均匀，得一级生料碎料，其中，生料包括重量份分别为2份的粘土、7份的钛石膏、3份的磷石膏和20份的水；
S3：将步骤S2所得的一级生料碎料自然风干，得生料碎料，生料碎料的含水量至5％-8％；
步骤二：将第一产物转入水泥回转窑一次煅烧，一次煅烧温度为750-900℃，煅烧时间为2h，并冷却至室温，并使用球磨机打磨得到第二产物，所得第二产物的粒径为300μm-500μm；
步骤三：将第二产物转入水泥回转窑二次煅烧，二次煅烧温度为1200-1300℃，煅烧时间为0.5h，冷却至室温，得到第三产物；
步骤四：将第三产物、废弃玻璃、废弃陶瓷、速凝剂、减水剂和矿物色粉放到搅拌机内进行搅拌混合2-5min，均匀混合后将混合料注入模具，10-20min后脱模，自然晾干3-5h后通过水磨机进行水磨，使产品表面光滑平整、无划伤，然后进入烤房进行烘烤，烘烤温度45-55℃，烘烤时间45-50h，即得到水泥工艺制品(如杯子、花盆等)。
实施例2：
一种利用废弃料制成的水泥工艺制品，包括以下重量份的原料：炉底渣30份、粉煤灰35份、100-140目的废弃玻璃80份、30-40目的废弃陶瓷40份、速凝剂0.4份、减水剂 0.8份、矿物色粉8份和生料碎料35份；
所述生料碎料包括农作物秸秆和生料，所述农作物秸秆和生料的重量份比为1：3。
优选的，所述炉底渣包括以下重量份的原料：氧化钙25份，二氧化硅45份和三氧化二铝10份。
优选的，所述粉煤灰包括以下重量份的原料：二氧化硅30份，三氧化二铝20份和三氧化二铁15份。
一种利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将炉底渣、粉煤灰和生料碎料加入搅拌机内3500-4000r/min搅拌2h，并使用球磨机打磨，得到第一产物，所得第一产物的粒径为5mm-10mm；
其中，生料碎料的制备方法包括以下步骤：
S1：取农作物秸秆，将所述农作物秸秆破碎，得秸秆碎料，秸秆碎料的长度为8-12mm，秸秆碎料的含水率为15％-20％；
S2：将生料添加至步骤S1所得的所述秸秆碎料内，搅拌均匀，得一级生料碎料，其中，生料包括重量份分别为4份的粘土、10份的钛石膏、6份的磷石膏和25份的水；
S3：将步骤S2所得的一级生料碎料自然风干，得生料碎料，生料碎料的含水量至5％-8％；
步骤二：将第一产物转入水泥回转窑一次煅烧，一次煅烧温度为750-900℃，煅烧时间为3h，并冷却至室温，并使用球磨机打磨得到第二产物，所得第二产物的粒径为 300μm-500μm；
步骤三：将第二产物转入水泥回转窑二次煅烧，二次煅烧温度为1200-1300℃，煅烧时间为1h，冷却至室温，得到第三产物；
步骤四：将第三产物、废弃玻璃、废弃陶瓷、速凝剂、减水剂和矿物色粉放到搅拌机内进行搅拌混合2-5min，均匀混合后将混合料注入模具，10-20min后脱模，自然晾干3-5h后通过水磨机进行水磨，使产品表面光滑平整、无划伤，然后进入烤房进行烘烤，烘烤温度45-55℃，烘烤时间45-50h，即得到水泥工艺制品。
实施例3：
一种利用废弃料制成的水泥工艺制品，包括以下重量份的原料：炉底渣28份、粉煤灰32份、100-140目的废弃玻璃100份、30-40目的废弃陶瓷35份、速凝剂0.3份、减水剂 0.7份、矿物色粉7份和生料碎料32份；
所述生料碎料包括农作物秸秆和生料，所述农作物秸秆和生料的重量份比为1：3。
优选的，所述炉底渣包括以下重量份的原料：氧化钙24份，二氧化硅43份和三氧化二铝8份。
优选的，所述粉煤灰包括以下重量份的原料：二氧化硅27份，三氧化二铝18份和三氧化二铁12份。
一种利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将炉底渣、粉煤灰和生料碎料加入搅拌机内3500-4000r/min搅拌2h，并使用球磨机打磨，得到第一产物，所得第一产物的粒径为5mm-10mm；
其中，生料碎料的制备方法包括以下步骤：
S1：取农作物秸秆，将所述农作物秸秆破碎，得秸秆碎料，秸秆碎料的长度为8-12mm，秸秆碎料的含水率为15％-20％；
S2：将生料添加至步骤S1所得的所述秸秆碎料内，搅拌均匀，得一级生料碎料，其中，生料包括重量份分别为3份的粘土、8份的钛石膏、5份的磷石膏和22份的水；
S3：将步骤S2所得的一级生料碎料自然风干，得生料碎料，生料碎料的含水量至5％-8％；
步骤二：将第一产物转入水泥回转窑一次煅烧，一次煅烧温度为750-900℃，煅烧时间为2.5h，并冷却至室温，并使用球磨机打磨得到第二产物，所得第二产物的粒径为 300μm-500μm；
步骤三：将第二产物转入水泥回转窑二次煅烧，二次煅烧温度为1200-1300℃，煅烧时间为1h，冷却至室温，得到第三产物；
步骤四：将第三产物、废弃玻璃、废弃陶瓷、速凝剂、减水剂和矿物色粉放到搅拌机内进行搅拌混合2-5min，均匀混合后将混合料注入模具，10-20min后脱模，自然晾干3-5h后通过水磨机进行水磨，使产品表面光滑平整、无划伤，然后进入烤房进行烘烤，烘烤温度45-55℃，烘烤时间45-50h，即得到水泥工艺制品。
对比例1：
对比例1与实施例3基本相同，不同之处在于：生料碎料中不添加农作物秸秆，即：一种利用废弃料制成的水泥工艺制品，包括以下重量份的原料：炉底渣28份、粉煤灰32份、100-140目的废弃玻璃100份、30-40目的废弃陶瓷35份、速凝剂0.3份、减水剂0.7份、矿物色粉7份和生料32份。
优选的，所述炉底渣包括以下重量份的原料：氧化钙24份，二氧化硅43份和三氧化二铝8份。
优选的，所述粉煤灰包括以下重量份的原料：二氧化硅27份，三氧化二铝18份和三氧化二铁12份。
一种利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将炉底渣、粉煤灰和生料加入搅拌机内3500-4000r/min搅拌2h，并使用球磨机打磨，得到第一产物，所得第一产物的粒径为5mm-10mm；其中，生料包括重量份分别为3份的粘土、8份的钛石膏、5份的磷石膏和22份的水；
步骤二：将第一产物转入水泥回转窑一次煅烧，一次煅烧温度为750-900℃，煅烧时间为2.5h，并冷却至室温，并使用球磨机打磨得到第二产物，所得第二产物的粒径为 300μm-500μm；
步骤三：将第二产物转入水泥回转窑二次煅烧，二次煅烧温度为1200-1300℃，煅烧时间为1h，冷却至室温，得到第三产物；
步骤四：将第三产物、废弃玻璃、废弃陶瓷、速凝剂、减水剂和矿物色粉放到搅拌机内进行搅拌混合2-5min，均匀混合后将混合料注入模具，10-20min后脱模，自然晾干3-5h后通过水磨机进行水磨，使产品表面光滑平整、无划伤，然后进入烤房进行烘烤，烘烤温度45-55℃，烘烤时间45-50h，即得到水泥工艺制品。
对比例2：
对比例2与实施例3基本相同，不同之处在于：将第一产物直接煅烧，即：一种利用废弃料制成的水泥工艺制品，包括以下重量份的原料：炉底渣28份、粉煤灰32份、100-140目的废弃玻璃100份、30-40目的废弃陶瓷35份、速凝剂0.3份、减水剂0.7份、矿物色粉7 份和生料碎料32份；
所述生料碎料包括农作物秸秆和生料，所述农作物秸秆和生料的重量份比为1：3。
优选的，所述炉底渣包括以下重量份的原料：氧化钙24份，二氧化硅43份和三氧化二铝8份。
优选的，所述粉煤灰包括以下重量份的原料：二氧化硅27份，三氧化二铝18份和三氧化二铁12份。
一种利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将炉底渣、粉煤灰和生料碎料加入搅拌机内3500-4000r/min搅拌2h，并使用球磨机打磨，得到第一产物，所得第一产物的粒径为5mm-10mm；
其中，生料碎料的制备方法包括以下步骤：
S1：取农作物秸秆，将所述农作物秸秆破碎，得秸秆碎料，秸秆碎料的长度为8-12mm，秸秆碎料的含水率为15％-20％；
S2：将生料添加至步骤S1所得的所述秸秆碎料内，搅拌均匀，得一级生料碎料，其中，生料包括重量份分别为3份的粘土、8份的钛石膏、5份的磷石膏和22份的水；
S3：将步骤S2所得的一级生料碎料自然风干，得生料碎料，生料碎料的含水量至5％-8％；
步骤二：将第一产物转入水泥回转窑煅烧，煅烧温度为1200-1300℃，煅烧时间为3.5h，冷却至室温，得到第三产物；
步骤四：将第三产物、废弃玻璃、废弃陶瓷、速凝剂、减水剂和矿物色粉放到搅拌机内进行搅拌混合2-5min，均匀混合后将混合料注入模具，10-20min后脱模，自然晾干3-5h后通过水磨机进行水磨，使产品表面光滑平整、无划伤，然后进入烤房进行烘烤，烘烤温度45-55℃，烘烤时间45-50h，即得到水泥工艺制品。
对实施例1-3和对比例1-2制备的水泥工艺制品性能进行测试，测试结果如表1：
表1：性能测试结果
从表1中可以看出，对比例1-2与实施例1-3相比，本发明实施例1-3制备出来的水泥工艺制品抗折强度和抗压强度都较对比例1-2更大，实施例1-3制备出来的水泥工艺制品比对比例1-2的水泥工艺制品比表面积更大。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种利用废弃料制成的水泥工艺制品，其特征在于，包括以下重量份的原料：炉底渣25-30份、粉煤灰30-35份、100-140目的废弃玻璃80-100份、30-40目的废弃陶瓷30-40份、速凝剂0.2-0.4份、减水剂0.6-0.8份、矿物色粉6-8份和生料碎料30-35份；其中，所述生料碎料包括农作物秸秆和生料，所述农作物秸秆和生料的重量份比为1：3；所述生料包括重量份分别为2-4份的粘土、7-10份的钛石膏、3-6份的磷石膏和20-25份的水；所述农作物秸秆破碎，得秸秆碎料，所述秸秆碎料的长度为8-12mm。
2.如权利要求1所述的利用废弃料制成的水泥工艺制品，其特征在于，所述炉底渣包括以下重量份的原料：氧化钙20-25份，二氧化硅40-45份和三氧化二铝5-10份。
3.如权利要求1所述的利用废弃料制成的水泥工艺制品，其特征在于，所述粉煤灰包括以下重量份的原料：二氧化硅25-30份，三氧化二铝15-20份和三氧化二铁10-15份。
4.一种如权利要求1所述的利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将炉底渣、粉煤灰和生料碎料加入搅拌机内3500-4000r/min搅拌2h，并使用球磨机打磨，得到第一产物；
步骤二：将第一产物转入水泥回转窑一次煅烧，一次煅烧温度为750-900℃，煅烧时间为2-3h，并冷却至室温，并使用球磨机打磨得到第二产物；
步骤三：将第二产物转入水泥回转窑二次煅烧，二次煅烧温度为1200-1300℃，煅烧时间为0.5-1h，冷却至室温，得到第三产物；
步骤四：将第三产物、废弃玻璃、废弃陶瓷、速凝剂、减水剂和矿物色粉放到搅拌机内进行搅拌混合2-5min，均匀混合后将混合料注入模具，10-20min后脱模，自然晾干3-5h后通过水磨机进行水磨，使产品表面光滑平整、无划伤，然后进入烤房进行烘烤，烘烤温度45-55℃，烘烤时间45-50h，即得到水泥工艺制品。
5.如权利要求4所述的利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，其特征在于，所述步骤一中所得第一产物的粒径为5mm-10mm。
6.如权利要求4所述的利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，其特征在于，所得步骤二中所得第二产物的粒径为300μm-500μm。
7.如权利要求4所述的利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，其特征在于，所述步骤一中所述生料碎料的制备方法包括以下步骤：
S1：取农作物秸秆，将所述农作物秸秆破碎，得秸秆碎料；
S2：将生料添加至步骤S1所得的所述秸秆碎料内，搅拌均匀，得一级生料碎料；
S3：将步骤S2所得的一级生料碎料自然风干，得生料碎料。
8.如权利要求7所述的利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中秸秆碎料的含水率为15%-20%。
9.如权利要求7所述的利用废弃料制成的水泥工艺制品的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中生料碎料的含水量至5%-8%。
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Non-Patent Citations (1)
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| 固体废弃物及其在建筑材料中的应用;谢尧生;《建筑机械化》;20111231;第45-51页 * |
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