瓷渣固化劑及其應用的製作方法
2023-05-13 14:58:41 1
專利名稱：瓷渣固化劑及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於土壤和陶瓷廢渣固化的材料，特別涉及一種瓷渣固化劑及它的應用。
當前一方面土源緊張，另一方面大量廢棄物，如制陶廠、瓷器廠的生產廢棄物、日用陶瓷廢棄物越來越多堆積如山，佔據大量的土地資源，因而迫切需要發展新型牆體材料，尤其是取代燒結土磚的砌築材料，成為資源再生利用的重要方面，專利號為「CN89102223．6」名稱為「自然養護粉煤灰磚」發明專利公開了一種利用粉煤灰製造免燒磚的方法，它用粉煤灰惰性骨料，水硬性膠凝材料和化學外加劑，經攪拌，加壓成型、硬化處理成粉煤磚一其惰性骨料為砂子，水硬性材料為矽酸鹽水泥，外加劑為鹼土金屬滷化物，專利號為「CN1117030A」的水硬性灰渣磚、塊充分利用固體廢棄物代替土源，即大大減少了工業廢渣的堆積量，解土還田，改善了環境，又節約了土地資源，節約燃煤的能源，在膠凝材料的採用上，試製出含灰渣的水硬性固結劑，降低成本、變廢為寶。
專利號為「CN1239085A」名稱為「一種土壤固化劑」的發明專利，它以礦渣或太礦渣組合物為主體原料配以適量的鹼性激發素和表面活性粉磨至勃氏比表面積400-900m2／kg製成，可有效地固化砂石和水泥，與傳統水泥固化劑相比，在相同條件下同齡期固化體的強度可提高100％。
以上專利各具特色，但在固化材料時仍存在一些不足，如1、固化粉土含量大的材料時，強度並無顯著提高。2、瓷渣需嚴格級配，由於瓷渣破碎時產生大量的比表面積較大的微粒，這時通用水泥及固化劑便顯得無能為力。3、由於無膨脹、無補償收縮作用，有時易開裂。
本發明的目的是提供一種可以固化處理陶瓷粉末及渣粒並能在常溫條件下將之固化為各種功能構件的瓷渣固化劑。它可以用於步道磚、護坡構件、空心砌塊、掛件、仿真產品等，也可用於道路、水利的基礎處理。
本發明的目的是由以下技術方案實現的一種瓷渣固化劑，由熟料、工業廢渣、石灰、石膏及激發素組成。其重量百分比為熟料5-20％；工業廢渣40-70％；石灰5-30％；石膏5-30％；激發素1-5％。其中，熟料可為普通矽酸鹽熟料、高鋁水泥熟料、硫鋁酸鹽水泥熟料等一種或多種組成。工業廢渣可以是高爐重鐵渣、鋼渣、水淬渣、電廠粉煤灰等一種或多種組成。石灰以CaO含量＞70％的為好。石膏可以為天然二水石膏、半水石膏。激發素為無機材料及有機材料簡單混合而成的複合材料。無機材料可以是硫酸鹽(如Na2SO4、Al2(SO4)3、CaSO4)、碳酸鹽(Na2CO3、NaHCO3)、硝酸鹽(NaNO3、KNO3)、矽酸鹽(各種模數的矽酸鈉、矽酸鋰)、鋁酸鹽(鋁酸鈉)及氟矽酸鈉等中的一種或多種複合材料。有機材料可以是多元醇、多元胺、多元酸。諸如聚乙烯醇、羧甲基纖維素、聚丙烯醯胺、聚丙烯酸、烷基芳香族磺酸、甲醛磺酸的共聚物、萘磺酸與木質素的共聚物、烷基芳香族磺酸酯共聚物，聚碳酸酯和改性羥甲基密胺共聚物等中的一種或多種複合材料。
一種利用上述瓷渣固化劑製成的瓷渣磚，該瓷渣磚由重量百分比為瓷渣磚固化劑8-20％、瓷渣80-92％及適量的水經振搗或壓制而成。所述的瓷渣需破碎其顆粒級配重量百分比為10-20mm，0-10％，5-10mm，20-30％，0．1-5mm，50-60％，0．1mm以下0-10％。
本發明的固化劑是一種類似水泥粉狀物，加入特殊的激發素得到無機材料為主的複合材料，這種性能良好的土壤固化材料對於低液限粘土、中液限粘土、河砂、泥質巖土、風化土及含有機質較高的淤泥，都有十分顯著的穩定固化效果。可用於公路、港口、鐵路路基、機場跑道、水庫大壩、儲水池、灌溉渠等基礎建設中。同傳統工藝相比，具有強度高、性能好、汙染小、施工周期短、綜合成本低等特點，若能廣泛推廣具有顯著的社會效益及經濟效益。
瓷渣固化劑對超高含水量和高有機質含量的淤泥有明顯的固化效果，並能在短時間內使承載力提高，改善淤泥土的力學性能，是處理軟弱土壤的一種理想材料。
廢陶瓷材料為惰性材料，由於其不均勻的強度、重量、外觀、變形及使用損壞而被淘汰廢棄。其體積與外型大小不一，不能直接膠結成砌牆磚、小型空心砌塊等。可以選顎式破碎機或錘式破碎機進行破碎，以顎式破碎機為好，能方便地控制破碎廢舊瓷渣磚的粒徑和比例，且噪音小。
各粒徑範圍的廢陶瓷渣所佔重量百分數為10-20mm，佔0-10％，5-10mm，佔20-30％，0．45-5mm，佔50-60％，0．45mm以下佔10-20％，優選10-20mm，佔5-10％，5-10mm，佔20-30％，0．45-5mm，佔50-60％，0．45mm以下佔5-10％。
固化劑的重量配比為熟料5-20％；工業廢渣40-70％；石灰5-30％；石膏5-30％；激發素1-5％。其中熟料可為普通矽酸鹽水泥熟料、高鋁水泥熟料、硫鋁酸鹽水泥熟料等，應儘可能選用高標號的熟料，這樣在激發素作用下，可以迅速形成晶種，形成早期強度。工業廢渣以高爐鐵渣、鋼渣、水淬渣、電廠粉煤灰為主也可以包含漂珠、鋁渣粉、耐火粘土矽粉等，這些材料都具有大量的活性因子，通過激發素的調理，在齡期後期，構件強度的大部分來自這些材料。石灰生成氫氧化鈣凝膠，對於材料早期強度也有一定的貢獻，而且在激發素的激活作用下與工業廢渣中的活性因子、生成鈣礬石等多種晶形的材料，在二次水化中起著重要的作用。石膏本身可以形成硫酸鈣凝膠，同石灰一樣也參與激發素刺激下的多種反應，諸如形成鈣礬石類的多種晶形。
激發素包含多種複合無機鹽，如可溶性碳酸鹽(碳酸氫鈉、碳酸氧鈉)硫酸鹽(硫酸鈉、硫酸鉀)矽酸鹽(各種模數的矽酸鈉、矽酸鋰)鋁酸鈉、磷酸鈉等其含量佔激發素的85-95％，重金屬鹽氯化鈷、氯化鋇、硫酸銅等視情況少加或不加。複合高分子或低分子表面活性材料，包括三乙醇胺、聚乙烯醇、甲基纖維素、聚丙烯酸、矽鎂石纖維(海泡石纖維)聚碳酸酯等其比例為激發素的5-15％。
固化劑要求其(1)細度其比表面積不小於4900Cm2／g。(2)凝結時間可調初凝時間不早於45分鐘，終凝時間不遲於12小時。(3)固化體安定性用沸煮法、壓蒸法檢驗合格。
瓷渣固化磚、塊、其材料配比按重量計為∶瓷渣∶固化劑∶水，(5-9)∶1∶(0．4-0．5)，視成型條件增減用水量。擠壓成型時，用水量略低些，以能成型，不粘模為佳，振搗成型時振動出漿體。
陶瓷粒破碎時由於表面施釉，經過高溫燒結、晶體緻密、規則，破碎後顆粒分布不均，粉塵較多，其比表面積較大，且廢陶瓷多含粘土等雜質，普通膠結材料粘結力較差。固化劑與瓷渣混合後，由於激發素的滲透激發作用引起了一系列反應，大大提高了瓷渣(粉)固化體的早期及整體強度。
將12．0Kg硫鋁酸鹽水泥熟料8．0Kg普通矽酸鹽水泥熟料55．6Kg粒化高爐礦渣，5Kg石灰、15Kg石膏及4．6Kg混合均勻激發素AE。入球磨機磨細，經均化包裝即成為固化劑A。
將8．5Kg高鋁熟料、10．5Kg普通矽酸鹽熟料、62．0Kg粒化高爐礦渣、6．0Kg石灰、8．0Kg石膏及5．0Kg激發素BE，入球磨機磨細，經均化包裝即成為固化劑B。
權利要求
1.一種瓷渣固化劑，其特徵在於，所述的固化劑由熟料、工業廢渣、石灰、石膏及激發素組成，其重量百分比為熟料5-20％；工業廢渣40-70％；石灰5-30％；石膏5-30％；激發素1-5％。
2.根據權利要求1所述的瓷渣固化劑，其特徵在於其中，熟料可為普通矽酸鹽熟料、高鋁水泥熟料、硫鋁酸鹽水泥熟料等一種或多種組成；工業廢渣可以是高爐重鐵渣、鋼渣、水淬渣、電廠粉煤灰等一種或多種組成；石灰以CaO含量＞70％的為好；石膏可以為天然二水石膏、半水石膏；激發素為無機材料及有機材料簡單混合而成的複合材料。
3.根據權利要求2所述的瓷渣固化劑，其特徵在於，所述無機材料可以是硫酸鹽(如Na2SO4、Al2(SO4)3、CaSO4)、碳酸鹽(Na2CO3、NaHCO3)、硝酸鹽(NaNO3、KNO3)、矽酸鹽(各種模數的矽酸鈉、矽酸鋰)、鋁酸鹽(鋁酸鈉)及氟矽酸鈉等中的一種或多種複合材料。
4.根據權利要求2所述的瓷渣固化劑，其特徵在於，所述的有機材料可以是多元醇、多元胺、多元酸，諸如聚乙烯醇、羧甲基纖維素、聚丙烯醯胺、聚丙烯酸、烷基芳香族磺酸、甲醛磺酸的共聚物、萘磺酸與木質素的共聚物、烷基芳香族磺酸酯共聚物，聚碳酸酯和改性羥甲基密胺共聚物等中的一種或多種複合材料。
5.一種利用權利要求1所述的瓷渣固化劑製成的瓷渣磚，其特徵在於，該瓷渣磚由重量百分比為瓷渣固化劑8-20％、瓷渣80-92％及適量的水經振搗或壓制而成。
6.根據權利要求5所述的瓷渣磚，其特徵在於，所述的瓷渣需破碎其顆粒級配重量百分比為10-20mm，0-10％，5-10mm，20-30％，0．1-5mm，50-60％，0．1mm以下0-10％。
全文摘要
本發明涉及一種瓷渣固化劑,由熟料、工業廢渣、石灰、石膏及激發素組成,其配比為:熟料5—20%;工業廢渣40—70%;石灰5—30%;石膏5—30%;激發素1—5%。本發明的瓷渣固化劑對超高含水量和高有機質含量的淤泥有明顯的固化效果,並能在短時間內使承載力提高,改善淤泥的力學性能,是處理軟弱土壤的一種理想材料。該固化劑可以用作步道磚、護坡構件、空心砌塊、掛件、仿真產品等。
文檔編號C04B28/00GK1280110SQ0010984
公開日2001年1月17日 申請日期2000年7月11日 優先權日2000年7月11日
發明者米忠路, 陳益民, 李捷, 冉建新, 葉選廉, 於春強 申請人:北京中土奧特賽特科技發展有限公司