CN1280110A

CN1280110A - 瓷渣固化剂及其应用

Info

Publication number: CN1280110A
Application number: CN00109845A
Authority: CN
Inventors: 米忠路; 陈益民; 李捷; 冉建新; 叶选廉; 於春强
Original assignee: ZHONGTUAOTESAITE SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd BEIJING
Current assignee: ZHONGTUAOTESAITE SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd BEIJING
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2001-01-17

Abstract

本发明涉及一种瓷渣固化剂,由熟料、工业废渣、石灰、石膏及激发素组成,其配比为:熟料5—20%;工业废渣40—70%;石灰5—30%;石膏5—30%;激发素1—5%。本发明的瓷渣固化剂对超高含水量和高有机质含量的淤泥有明显的固化效果,并能在短时间内使承载力提高,改善淤泥的力学性能,是处理软弱土壤的一种理想材料。该固化剂可以用作步道砖、护坡构件、空心砌块、挂件、仿真产品等。

Description

瓷渣固化剂及其应用

本发明涉及一种用于土壤和陶瓷废渣固化的材料，特别涉及一种瓷渣固化剂及它的应用。

当前一方面土源紧张，另一方面大量废弃物，如制陶厂、瓷器厂的生产废弃物、日用陶瓷废弃物越来越多堆积如山，占据大量的土地资源，因而迫切需要发展新型墙体材料，尤其是取代烧结土砖的砌筑材料，成为资源再生利用的重要方面，专利号为：“CN89102223．6”名称为：“自然养护粉煤灰砖”发明专利公开了一种利用粉煤灰制造免烧砖的方法，它用粉煤灰惰性骨料，水硬性胶凝材料和化学外加剂，经搅拌，加压成型、硬化处理成粉煤砖一其惰性骨料为砂子，水硬性材料为硅酸盐水泥，外加剂为碱土金属卤化物，专利号为：“CN1117030A”的水硬性灰渣砖、块充分利用固体废弃物代替土源，即大大减少了工业废渣的堆积量，解土还田，改善了环境，又节约了土地资源，节约燃煤的能源，在胶凝材料的采用上，试制出含灰渣的水硬性固结剂，降低成本、变废为宝。

专利号为：“CN1239085A”名称为：“一种土壤固化剂”的发明专利，它以矿渣或太矿渣组合物为主体原料配以适量的碱性激发素和表面活性粉磨至勃氏比表面积400-900m2／kg制成，可有效地固化砂石和水泥，与传统水泥固化剂相比，在相同条件下同龄期固化体的强度可提高100％。

以上专利各具特色，但在固化材料时仍存在一些不足，如1、固化粉土含量大的材料时，强度并无显著提高。2、瓷渣需严格级配，由于瓷渣破碎时产生大量的比表面积较大的微粒，这时通用水泥及固化剂便显得无能为力。3、由于无膨胀、无补偿收缩作用，有时易开裂。

本发明的目的是提供一种可以固化处理陶瓷粉末及渣粒并能在常温条件下将之固化为各种功能构件的瓷渣固化剂。它可以用于步道砖、护坡构件、空心砌块、挂件、仿真产品等，也可用于道路、水利的基础处理。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种瓷渣固化剂，由熟料、工业废渣、石灰、石膏及激发素组成。其重量百分比为：熟料5-20％；工业废渣40-70％；石灰5-30％；石膏5-30％；激发素1-5％。其中，熟料可为普通硅酸盐熟料、高铝水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料等一种或多种组成。工业废渣可以是高炉重铁渣、钢渣、水淬渣、电厂粉煤灰等一种或多种组成。石灰以CaO含量＞70％的为好。石膏可以为天然二水石膏、半水石膏。激发素为无机材料及有机材料简单混合而成的复合材料。无机材料可以是硫酸盐(如Na₂SO₄、Al₂(SO₄)₃、CaSO₄)、碳酸盐(Na₂CO₃、NaHCO₃)、硝酸盐(NaNO₃、KNO₃)、硅酸盐(各种模数的硅酸钠、硅酸锂)、铝酸盐(铝酸钠)及氟硅酸钠等中的一种或多种复合材料。有机材料可以是多元醇、多元胺、多元酸。诸如：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、烷基芳香族磺酸、甲醛磺酸的共聚物、萘磺酸与木质素的共聚物、烷基芳香族磺酸酯共聚物，聚碳酸酯和改性羟甲基密胺共聚物等中的一种或多种复合材料。

一种利用上述瓷渣固化剂制成的瓷渣砖，该瓷渣砖由重量百分比为：瓷渣砖固化剂8-20％、瓷渣80-92％及适量的水经振捣或压制而成。所述的瓷渣需破碎其颗粒级配重量百分比为：10-20mm，0-10％，5-10mm，20-30％，0．1-5mm，50-60％，0．1mm以下0-10％。

本发明的固化剂是一种类似水泥粉状物，加入特殊的激发素得到无机材料为主的复合材料，这种性能良好的土壤固化材料对于低液限粘土、中液限粘土、河砂、泥质岩土、风化土及含有机质较高的淤泥，都有十分显著的稳定固化效果。可用于公路、港口、铁路路基、机场跑道、水库大坝、储水池、灌溉渠等基础建设中。同传统工艺相比，具有强度高、性能好、污染小、施工周期短、综合成本低等特点，若能广泛推广具有显著的社会效益及经济效益。

瓷渣固化剂对超高含水量和高有机质含量的淤泥有明显的固化效果，并能在短时间内使承载力提高，改善淤泥土的力学性能，是处理软弱土壤的一种理想材料。

废陶瓷材料为惰性材料，由于其不均匀的强度、重量、外观、变形及使用损坏而被淘汰废弃。其体积与外型大小不一，不能直接胶结成砌墙砖、小型空心砌块等。可以选腭式破碎机或锤式破碎机进行破碎，以腭式破碎机为好，能方便地控制破碎废旧瓷渣砖的粒径和比例，且噪音小。

各粒径范围的废陶瓷渣所占重量百分数为：10-20mm，占0-10％，5-10mm，占20-30％，0．45-5mm，占50-60％，0．45mm以下占10-20％，优选10-20mm，占5-10％，5-10mm，占20-30％，0．45-5mm，占50-60％，0．45mm以下占5-10％。

固化剂的重量配比为：熟料5-20％；工业废渣40-70％；石灰5-30％；石膏5-30％；激发素1-5％。其中熟料可为普通硅酸盐水泥熟料、高铝水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料等，应尽可能选用高标号的熟料，这样在激发素作用下，可以迅速形成晶种，形成早期强度。工业废渣以高炉铁渣、钢渣、水淬渣、电厂粉煤灰为主也可以包含漂珠、铝渣粉、耐火粘土硅粉等，这些材料都具有大量的活性因子，通过激发素的调理，在龄期后期，构件强度的大部分来自这些材料。石灰生成氢氧化钙凝胶，对于材料早期强度也有一定的贡献，而且在激发素的激活作用下与工业废渣中的活性因子、生成钙矾石等多种晶形的材料，在二次水化中起着重要的作用。石膏本身可以形成硫酸钙凝胶，同石灰一样也参与激发素刺激下的多种反应，诸如形成钙矾石类的多种晶形。

激发素包含多种复合无机盐，如可溶性碳酸盐(碳酸氢钠、碳酸氧钠)硫酸盐(硫酸钠、硫酸钾)硅酸盐(各种模数的硅酸钠、硅酸锂)铝酸钠、磷酸钠等其含量占激发素的85-95％，重金属盐氯化钴、氯化钡、硫酸铜等视情况少加或不加。复合高分子或低分子表面活性材料，包括三乙醇胺、聚乙烯醇、甲基纤维素、聚丙烯酸、硅镁石纤维(海泡石纤维)聚碳酸酯等其比例为激发素的5-15％。

固化剂要求其(1)细度：其比表面积不小于4900Cm²／g。(2)凝结时间可调初凝时间不早于45分钟，终凝时间不迟于12小时。(3)固化体安定性：用沸煮法、压蒸法检验合格。

瓷渣固化砖、块、其材料配比按重量计为∶瓷渣∶固化剂∶水，(5-9)∶1∶(0．4-0．5)，视成型条件增减用水量。挤压成型时，用水量略低些，以能成型，不粘模为佳，振捣成型时振动出浆体。

陶瓷粒破碎时由于表面施釉，经过高温烧结、晶体致密、规则，破碎后颗粒分布不均，粉尘较多，其比表面积较大，且废陶瓷多含粘土等杂质，普通胶结材料粘结力较差。固化剂与瓷渣混合后，由于激发素的渗透激发作用引起了一系列反应，大大提高了瓷渣(粉)固化体的早期及整体强度。

实施例1：

称量3．0KgNa₂SO₄、3．0KgNa₂SiO₃及0．45Kg聚丙烯酸钠，0．15Kg甲基密胺树脂，投入搅拌锅内搅拌，对于液体的聚丙烯酸钠及密胺树脂，添加时宜喷雾法加入。烘干除去水份，烘干温度为100-110度，搅拌均匀所得产品为激发素AE。

将12．0Kg硫铝酸盐水泥熟料8．0Kg普通硅酸盐水泥熟料55．6Kg粒化高炉矿渣，5Kg石灰、15Kg石膏及4．6Kg混合均匀激发素AE。入球磨机磨细，经均化包装即成为固化剂A。

实施例2：

称量2．25KgNa₂SO₄、0．75KgNa₂CO₃、1．125KgNaNO₃、2．25KgNa₂SiO₃及0．45Kg三乙醇胺、0．225Kg羟甲基纤维素、0．45Kg甲基密胺树脂，投入搅拌锅内搅拌。处理方法同激发素AE，所得产品为激发素BE。

将8．5Kg高铝熟料、10．5Kg普通硅酸盐熟料、62．0Kg粒化高炉矿渣、6．0Kg石灰、8．0Kg石膏及5．0Kg激发素BE，入球磨机磨细，经均化包装即成为固化剂B。

实施例3

空心砌块的制造：瓷渣50Kg，固体剂A 7．5Kg，含水量均15％，混合均匀成型为39cm×19cm×19cm的空心砖，成型压力为60吨，压强20MPa，20度自然养生28天抗压强度为8．9MPa，按国标GB／T4111-1997进行测试外观尺寸、质量及抗压强度符合混凝土空心砌块优等品指标，抗冻性能合格。

实施例4

空心砌块的制造：瓷渣50Kg，固体剂B 50Kg，含水量约14-15％(重量)，混合均匀成型为39cm×19cm×19cm的空心砖，成型压力为60吨，压强20MPa，130度压蒸养生1天出窑后，抗压强度达7．5MPa以上，按国标GB／T4111-1997进行测试，属优等品。

实施例5

仿真空心砖：按实施例4作底层，外加仿真图案，在图案上施彩釉，3天后入1000度高温烧结炉，烧结2小时，冷却后放入20度，90％湿度湿养至28天，强度达8．0MPa以上，外观符合空心砌块国家标准。

实施例6

彩色地面砖：按实施例4，配比为底料面料加红彩砂20Kg，白色水泥20Kg，铬绿适量，地砖尺寸为25cm×25cm×50cm，成型压力87吨，压强1．5MPa，20度浸水养护，28天龄期按国标JC446-91“混凝土路面砖”测试达优等品指标。

Claims

1、一种瓷渣固化剂，其特征在于，所述的固化剂由熟料、工业废渣、石灰、石膏及激发素组成，其重量百分比为：熟料5-20％；工业废渣40-70％；石灰5-30％；石膏5-30％；激发素1-5％。

2、根据权利要求1所述的瓷渣固化剂，其特征在于：其中，熟料可为普通硅酸盐熟料、高铝水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料等一种或多种组成；工业废渣可以是高炉重铁渣、钢渣、水淬渣、电厂粉煤灰等一种或多种组成；石灰以CaO含量＞70％的为好；石膏可以为天然二水石膏、半水石膏；激发素为无机材料及有机材料简单混合而成的复合材料。

3、根据权利要求2所述的瓷渣固化剂，其特征在于，所述无机材料可以是硫酸盐(如Na₂SO₄、Al₂(SO₄)₃、CaSO₄)、碳酸盐(Na₂CO₃、NaHCO₃)、硝酸盐(NaNO₃、KNO₃)、硅酸盐(各种模数的硅酸钠、硅酸锂)、铝酸盐(铝酸钠)及氟硅酸钠等中的一种或多种复合材料。

4、根据权利要求2所述的瓷渣固化剂，其特征在于，所述的有机材料可以是多元醇、多元胺、多元酸，诸如：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、烷基芳香族磺酸、甲醛磺酸的共聚物、萘磺酸与木质素的共聚物、烷基芳香族磺酸酯共聚物，聚碳酸酯和改性羟甲基密胺共聚物等中的一种或多种复合材料。

5、一种利用权利要求1所述的瓷渣固化剂制成的瓷渣砖，其特征在于，该瓷渣砖由重量百分比为：瓷渣固化剂8-20％、瓷渣80-92％及适量的水经振捣或压制而成。

6、根据权利要求5所述的瓷渣砖，其特征在于，所述的瓷渣需破碎其颗粒级配重量百分比为：10-20mm，0-10％，5-10mm，20-30％，0．1-5mm，50-60％，0．1mm以下0-10％。