CN102712537A - 利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法 - Google Patents

利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法，更详细说，涉及一种利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法及其由此制造的轻量建筑材料，其在石棉废弃物中添加黄土、碳化硅、沸石及矾土质粘土而制造。根据本发明，具有如下的效果，即，通过在石棉废弃物中添加碳化硅、黄土、沸石及矾土质粘土，避免检测出石棉成分，实现建筑材料的轻量化，能够制造出强度、绝热性、成型性、吸水力及水分保存力优秀的环保轻量建筑材料。

Description

利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法
技术领域
本发明涉及利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法，更详细说是涉及一种能够去除石棉废弃物的石棉成分并使其轻量化而制造建筑材料的利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法及由此方法制造的轻量建筑材料。
背景技术
一般来说，由于石棉的吸音性、绝热性、耐腐蚀性、耐药品性强且价格低廉，历来作为麻丝板、石棉石板等建筑材料、防火材料、耐火材料、保温材料、绝热材料、电绝缘材料、电解膜用材料及制动衬片用材料等，其用途广泛地得到使用。但是，从1970年代以后，开始出现石棉对人体产生恶影响的报告。由于石棉由直径0.02μm至0.2μm大小的针状结晶组织构成，据研究，如果通过呼吸吸入粉末，将在呼吸器官中长时间残留，经过20年至40年的潜伏期，会引起肺癌或肺症、肋膜或在胸膜中发生癌变的恶性间皮瘤，被世界卫生组织(WHO)属下的国际癌症研究所(IARC)指定为一级致癌物质，特别是，国际癌症研究所将含有石棉的滑石也指定为一级致癌物质，其问题非常严重。
近来，随着环境维护的意识提高，要求提供对于拆除建筑物时产生的石棉废弃物的安全的处理方法。一般来说，现有技术中为了处理所产生的废弃物，在1500℃以上的高温下熔融，或是在处理设施中掩埋。但是，前者的方法由于使用大量的电力及化石燃料能源，费用较多，且引起环境污染的同时，处理后可能会残留有石棉，后者的方法在掩埋场所的确保上存在有困难，由于不是对石棉废弃物中包含的石棉进行变性处理，存在有无法排除管理疏忽及事故等引起石棉泄漏的可能性的问题。
对此，在韩国公开发明专利2002-0032672中提示出在开部容器中投放石棉废弃物，盖住盖子进行保管及回收，在制钢用电炉中与废料等制钢原料一同装入，按整个开部容器进行溶解、处理的石棉废弃物处理方法。该方法具有开部容器的搬运容易，能够抑制处理时间及费用的优点，但是未提示出再利用废弃物的方法。另外，在韩国授权专利10-0891372中提示出一种环保绝热材料的制造方法，该方法包含固体化合物，该固体化合物是将通过由磺酸、盐酸、氟酸及硝酸构成的群中选择的一个以上的强酸溶液溶解废石棉的分解物，准备为溶胶状态的废石棉溶液后，通过从由氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂及氢氧化铯构成的群中选择的一个以上的碱性溶液进行中和，制造出中和的废石棉溶液，并在这里混合从镁化合物、硅酸盐化合物或硅酸溶液化合物中选择的一个以上的化合物而制造出凝胶状态的固体化合物。该方法具有分解废石棉并维持绝热性及阻燃性的同时，作为环保的材料再利用的优点，但是具有使用多个危险的试药且处理方法复杂的缺点，其适用范围也局限于绝热材料而不广泛。并且，在日本公开专利2002-173358中提示出利用石棉废弃物和下水污泥制造具有透水力的多孔性陶瓷的方法，虽然能够节省废弃物处理的费用，但是由于弯曲强度优秀的物理性质，其适用范围限制在步行道砖块。
对此，本发明人为了解决上述问题而不断努力的结果，确认在石棉废弃物中添加碳化硅、黄土、沸石及矾土质粘土并制造出轻量建筑材料的情况下，能够制造出不会检测出石棉成分且物性优秀的轻量建筑材料，从而得以完成本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法，以去除石棉废弃物的石棉成分，进行轻量化，从而能够制造出多种建筑材料。
为了达到上述目的，本发明中提供一种利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法，其包括：(a)将石棉废弃物100重量份、黄土40～100重量份、碳化硅3～6重量份、沸石30～70重量份及矾土质粘土30～70重量份进行混合而制造混合物的步骤；(b)将所述混合物进行成型的步骤；以及，(c)将所述成型的混合物进行烧制而制造为建筑材料的步骤。
并且，本发明中提供一种轻量建筑材料，其特点在于，包含石棉废弃物100重量份、黄土40～100重量份、碳化硅3～6重量份、沸石30～70重量份及矾土质粘土30～70重量份。
附图说明
图1为用于制造本发明的石棉废弃物再利用产品的工程图；
图2为将本发明的石棉废弃物进行粉碎而在制造中使用的示意图；
图3为使用石棉废弃物制造的建材产品的照片，A为形成有气泡的轻量产品，B为透水产品；
图4为本发明的石棉再利用产品的定性分析结果示意图。
具体实施方式
一方面，本发明涉及一种轻量建筑材料的制造方法，其包括：(a)将石棉废弃物100重量份、黄土40～100重量份、碳化硅3～6重量份、沸石30～70重量份及矾土质粘土30～70重量份进行混合而制造混合物的步骤；(b)将上述混合物进行成型的步骤；以及(c)将上述成型的混合物进行烧制而制造为建筑材料的步骤。
在本发明中，轻量建筑材料所称的是轻量砖块、轻量面板、轻量透水砖块、步行道砖块、隔音材料、绝热材料、防火材料等对建筑物或道路等进行施工时需要的材料。
在本发明中，石棉废弃物是，耐久性、耐热性、耐药品性、电绝缘性等优秀且价格低廉的石棉(asbestos)，在作为建筑材料、防火材料、电绝缘材料及耐火披覆材料等使用后，被拆除时所产生的废弃物，由于空气中漂游的微小的石棉纤维对人体相当有害，会引起石棉肺(asbestosis)等，其处理过程严格受到限制。对此，本发明中对石棉废弃物进行处理而制造建筑材料，制造出防止石棉引起的环境污染，避免检测出石棉成分的同时，强度和多孔性良好的环保性轻量建筑材料，从而能够再利用废弃物，以减少石棉处理所需的费用。
在本发明中，黄土(Loess)指的是，主要由泥沙大小的直径为0.002～0.005mm的粒子构成的堆积物，其呈黄褐色且不易受到风化，用于制造带角的垂直墙面，主要含有石英，除此之外含有辉石、角闪石等而呈现为石灰质。在制造建筑材料时，通过添加黄土而具有良好的烧结性并提高强度，能够得到远红外线放射效果及除臭效果，并减少机器引起的磨损，降低烧制温度，具有能够节省能源的效果。
在本发明中，碳化硅(silicon carbide)为硅的碳化物，商品名称为carborundum，化学式为SiC。其为带有绿色的硅和碳的结晶性化合物，分子量为40.1，比重为3.21，在2500℃以上得到分解。其高温强度高，耐磨性、耐酸性、耐蚀性、耐蠕变性等特性显著，作为高温救生材料受到关注，它是当前广泛使用于机械式密封、轴承、各种喷嘴、高温切削工具、耐火板、研磨材料、制钢时还原材料及避雷器等的素材，粉末由将纯硅和焦炭形态的碳在电炉内进行加热而制造。在实际制造中，碳化硅在发泡时形成的空隙内部会更加膨胀，在热变化上并不受到很大的影响，从而起到在冷却过程中并不收缩或变形空隙，而是使其维持原状态的作用。并且，当将碳化硅粉末混合在石棉废弃物并上升至900℃以上时，从900℃开始石棉成分被熔融，从1150℃开始碳化硅被熔融，在喷出气体的过程中物理性质得到变化，使得在产品中不会检测出石棉成分，在此过程中生成气泡，从而可提高产品的轻量化效果。
在本发明中，沸石(Zeolite)是作为碱及碱土金属的硅铝水化物的矿物的总称，具有(Si，Al)O4的四面体以立体网状结合的结构，其特征在于中央部存在有较大的缝隙。虽然其种类较多，在含水量多、结晶的性质、生产状态等方面存在有共同性。硬度不超过6，比重约为2.2。一般来说，其呈现出无色透明或白色半透明。由于其为多孔性物质，提高所制造出的建筑材料的吸水力，在与碳化硅一同混合时，与其它矿物相比具有生成多个气孔的效果。
在本发明中，矾土质粘土所称的是其特征为火山灰土壤的粘土(直径小于0.004mm的微小的土粒子)，火山灰土壤(Volcanic ash soil)指的是在湿润或亚湿润气候条件下，由火山灰、浮石或火山喷出物构成的土壤。矾土质粘土在建筑材料制造过程中，在发泡时起到核的作用，起到机器磨损少、提高产品的强度的作用。
在本发明中，在利用石棉废弃物制造轻量建筑材料的方法中，对于石棉废弃物100重量份，包含上述黄土40～100重量份、碳化硅3～6重量份、沸石30～70重量份及矾土质粘土30～70重量份。
在本发明中，在黄土的添加量为未满40重量份的情况下，产品的强度可能会变弱，超过100重量份添加的情况下，会发生费用问题。
在本发明中，在碳化硅的添加量未满3重量份的情况下，石棉成分可能无法全部被去除或无法很好地进行轻量化，超过6重量份添加的情况下，可能会过度地生成气泡而使强度变弱。
在本发明中，在沸石添加量为未满30重量份的情况下，可能会无法很好地进行轻量化，超过70重量份添加的情况下，会发生费用问题并使强度变弱。
在本发明中，在矾土质粘土添加量未满30重量份的情况下，可能会使强度变弱或无法很好地引起发泡过程，超过70重量份添加的情况下，会发生费用问题。
在本发明中，破碎过程通常由粉碎机、破碎机等分阶段地进行，破碎后粒子大小小于2mm。
在本发明中，可以通过通常的方法进行成型，优选地通过利用冲压的干式成型过程实现。
在本发明中，烧制过程可以通过窑或隧道窑等通常的烧制方法执行，在1170～1200℃下进行4小时，如果烧制温度低于1170℃，则不会形成气泡而无法制造出轻量产品，在超过1190℃的情况下，将生产出瓷质产品。并且，如果烧制时间未满4小时，则得不到磁化而无法充分地喷出气体，从而无法充分地去除石棉成分。
另一方面，本发明涉及一种利用石棉废弃物的轻量建筑材料，其包含石棉废弃物100重量份、上述黄土40～100重量份、碳化硅3～6重量份、沸石30～70重量份及矾土质粘土30～70重量份。
根据本发明的利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法及由此方法制造的轻量建筑材料，具有如下效果，即，通过添加碳化硅进行烧制，使石棉成分的物理性质得到变化，从而可以避免检测出石棉成分，能够将其适用于对人体无害的多种建筑材料的制造，实现产品的轻量化，通过添加黄土以提高建筑材料的强度、绝热性及环保性，通过添加沸石及矾土质粘土，能够制造出成型性、吸水力及水分保存力良好的轻量建筑材料。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行更为详细的说明。该实施例仅是为了举例说明本发明，对于本领域技术人员来说，应当被解释为本发明的范围并非由该实施例受到限定。
实施例1：利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法
通过图1所示的工程，石棉废弃物的再利用过程按照下述表1中提示出的配比、烧制温度及烧至时间来实施。石棉废弃物和矿物通过混合机混合后，利用冲压干式成型机(INOCATOR)进行成型，并使用隧道窑(GUNWOO隧道窑)进行烧制。在实施例中，石棉废弃物是在从富川远美区拆除场回收后，破碎为小于2mm大小并使用，图2中对其进行了图示。黄土从(株)Punghyang黄土公司购买并使用。碳化硅是购买使用纯度80％以上且80目(mesh)以上大小的粒子，沸石使用纯度80％以上，矾土质粘土购买使用由IO248％、Al2O3 32％、Fe2O3 1.3％、K2O 9.94％、Na2O 0.1％及其它成分构成的产品。并且，碳化硅的配比3％是对应于除了碳化硅的其它构成成分的总和100重量份计算的值。
表
Figure BDA00001870668100061
在上述制造方法中，烧制进行4小时～4小时30分钟，烧制温度为1170℃～1200℃，在1170℃下烧制时，能够制造出透水产品，在烧制温度超过1200℃时，生产出瓷质产品。图3中提示出利用石棉废弃物制造的轻量建筑材料的照片。
实验例：石棉检测实验及物理特性实验
通过实验进行石棉检测与否实验的结果，在未添加碳化硅的产品中，在产品制造后检测出石棉成分，在添加碳化硅的实施例1～5的产品中，未检测出石棉成分(图4)。在比重方面上表现出优秀的结果，吸水率与比较例相比表现出非常优秀的结果。在压缩强度上表现出同等水平的结果。
表
Figure BDA00001870668100071
以上对本发明的特定的部分进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，该具体说明仅是优选的实施方式，本发明的范围显而易见地并非由此受到限定。因此，本发明的实质上的范围由所附的权利要求和其添加物进行定义。
工业适用性
根据本发明的利用石棉废弃物的轻量建筑材料的制造方法，具有如下效果，即，通过在石棉废弃物中添加碳化硅、黄土、沸石及矾土质粘土，避免检测出石棉成分，实现建筑材料的轻量化，能够制造出强度、绝热性、成型性、吸水力及水分保存力优秀的环保轻量建筑材料。

Claims (4)

1.一种制造轻量建筑材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将石棉废弃物100重量份、黄土40～100重量份、碳化硅3～6重量份、沸石30～70重量份及矾土质粘土30～70重量份进行混合而制造混合物的步骤；
(b)将所述混合物进行成型的步骤；以及，
(c)将所述成型的混合物进行烧制而制造为建筑材料的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)的烧制是在1170～1200℃的温度下执行4小时～4小时30分钟。
3.一种通过如权利要求1或权利要求2所述的方法制造的轻量建筑材料，其特征在于，含有黄土、碳化硅、沸石及矾土质粘土。
4.根据权利要求3所述的轻量建筑材料，其特征在于，含有石棉废弃物100重量份、黄土40～100重量份、碳化硅3～6重量份、沸石30～70重量份及矾土质粘土30～70重量份。
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