CN1035813A - 用垃圾制造粒状建筑材料的方法 - Google Patents
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Abstract
由垃圾制造粒状建筑材料的方法。将垃圾、氧化钙和碳酸钙的均匀粉末混合物，在高压下制成圆柱形粒子，并在旋转管式炉中加热粒子经细微粉碎并在拌和器中把波特兰水泥、粉状白去石、碳酸钙和水及细粉拌匀制得第二种粉末混合物。将第二混合物在高压下造粒，最终得到的粒状建筑材料可用于制造混凝土的颗粒。
Description
本发明涉及用垃圾制造粒状建筑材料的方法。
众所周知，要解决由于必需消除数量的不断增多的垃圾和种种废料，而且还要消除污染和其它公害的危险所带来的问题变得日益困难。
为了能满意地解决这些问题，已提出将除去金属组分并已压碎的垃圾，无需经过特殊分选，变成可以用作建筑材料的、具有不同形状和不同尺寸的固体。
例如，法国专利No.2，098，777描述了能用来作为建筑材料或填充材料的坚硬而密实的砖块的制造。把金属硅酸盐加到一堆经粉碎的、未经分选的垃圾中，使其在压制机中高压下压制成砖块。这些砖最终在室温下或在加热条件下（例如在80至200℃）进行硬化。
法国专利No，2，337，588描述了一种消除普通垃圾的方法。该方法包括向一种去除了金属物体的细碎垃圾末中加入选自硅酸盐、种种合成树脂、沥青和石灰的一种粘合剂。还加入一种增塑剂，例如粉碎的纤维素和一种称为“对增塑剂适用的催化剂”的物质，如氯化钠、氯化钙或氯化镁，以及一种无机填充剂，例如碳酸钙、氧化钙、煤灰、高炉烟灰等。最终混合物在高压下，例如在50至900巴进行造粒，以便形成可以用来作为人造石子的固体颗粒。该专利述及，为了加速这些粒子硬化，可把它们加热至不超过200℃的温度。
法国专利申请No.2，472，421（′421）述及一种把普通垃圾变成人造石子的方法。按照这种已公开的方法，将除去了金属体并压碎了的一大堆垃圾（至少含有30%重量的纤维素和含有20至45%重量的水份）与氧化钙和/或钙盐发生反应，反应温度在250和450℃之间。由此所得到的粉状产物，在添加一种粘合剂后用加压的方法使其结团以变成颗粒。
′421申请还描述一种在此方法上的变化办法，其中颗粒在150-350℃之间进行最后热处理，时间为足以使岩心受热。
′421申请描述了供该方法用的粘合剂，它是一种含水组合物，含有若干种无机物和有机物的混合物，包括磷酸-钙，石灰的硫酸盐，尿素，酷蛋白，骨胶和聚乙酸乙烯酯以及棉纤维和白粉在内。
在另一方面，′421申请指出，各种填料，例如工业废渣，树脂和硅酸盐，可以在垃圾被粉碎之前，也可以在结团之前加进去。
按照现有技术的方法，特别是在上述专利文献中述及的那些方法是不那么完全令人满意的，尤其是因为这些获得的固体没有显示出作为粉状建筑材料所应具备的、不仅有良好的机械性能而且有高的化学惰性和生物惰性、以及在水中的几乎不溶解性。
确切地说，本发明的目的是提供一种能获得显示机械性能和物理-化学性能最佳结合的颗粒，它们特别适于用来作为建筑材料，尤其是用于制造混凝土的颗粒。
根据上述目的，提供了一种由垃圾制造粒状建筑材料的新方法。
按照本发明的方法第一个步骤是提供大体上已除去金属组份的压碎了的垃圾，然后将它和含有游离态或化合态氧化钙的无机物混合，从而形成了一种最初的均匀粉末混合物。把这种粉末混合物加压成粒，得到初始的颗粒。将这种初始颗粒在130至230℃之间加热一段时间，足以使水份含量降低至约在0.1%和1%之间（重量）。再把初始颗粒碾成粒子粉末。使粒子粉末和水硬性水泥及足够使泥固化的一定量的水混合，从而生成了第二种粉状混合物。然后将这第二种混合物在加压下成粒。最后，由于水硬水泥固化而生产出粒状建筑材料的第二种颗粒。
无机物最好从石灰，烟灰，方解石，白云石和泥质物中选择。
初始的粉末混合物宜含90至95%（重量百分比）粉碎的垃圾及5至10%（重量百分比）无机物。
按照一种推荐的实施方案，最初的粉末混合物还包括第二种含有游离态或化合态的碳酸钙和碳酸镁的一种无机物。
第二种粉末混合物还包含第三种无机物，这种无机物难溶于水，而且不妨碍水泥的固化。这第三种无机物最好选自石灰，碳酸钙，方解石，白云石，菱镁矿和泥质物。
在另一种推荐的实施方案中，第二种粉末混合物还包含作为一种辅助粘合剂的硅酸钠。
本发明的其它目的、特点和优点将从下面所推荐的实施方案结合所举实施例明显地看出来。
本发明方法的特点在于，将除去了金属组分的粉碎了的垃圾和至少一种研成粉末的、含有游离态或化合态氧化钙的无机物均匀地混合。这样所得到的混合物在加压下成粒，形成的颗粒在温度为130和230℃之间进行一段时间的热处理，使其水份含量降低至约为0.1%至1%（重量）。其后，将这些颗粒很好地压碎并研成粉末，并与水硬水泥和为了固化水泥所需的适量水混合。这种均匀的粉末混合物在加压下成粒，最后，随着水泥的固体使颗粒硬化。
按照本发明的方法，是建立在如下两个步骤的结合上的：（1）将粉碎的垃圾和含有氧化钙的无机物均匀混合物加压成粒，所得到的初始粒子进行热处理;（2）将热处理后的初始粒子粉碎后得到的粉末加压造粒。水硬水泥用作粘合剂以便使最后得到的粒子具有高的机械强度。
出乎意料地发现这种新的操作步骤的结合使所得到的粒子显示出高的机械强度、高的化学惰性和生物惰性，特别是在水中的溶解度几乎等于零。因此，没有污染和其它公害危险所产生的粒子可用来作为建筑材料。
含有游离态或化合态氧化钙的这种无机物可以选自如下物质，例如石灰，烟灰，方解石，白云石和泥质物。
由粉碎的垃圾和含有氧化钙的无机物组成的混合物的比例最好约为：90至95%（重量百分比）的垃圾和约5至10%（重量百分比）的无机物。
可另外向粉碎的垃圾和含有氧化钙的无机物的混合物中加入至少第二种无机物，它是含有游离态或化合态的碳酸钙和碳酸镁的物质，例如白云石。
有时至少还可有另一种难溶于水而且不妨碍水泥固化的第三种粉状无机物，加入向粉碎的初始颗粒、水硬水泥和水所得到的粉末混合物中。这第三种无机物可以选自例如石灰，碳酸钙，方解石，白云石，烟灰，菱镁石和泥质物。
在最终混合物中，水硬水泥的最佳比例最好是：水泥的重量相对于粉碎初始颗粒所得到的粉末重量的5至25%。
所采用的水硬水泥的抗压强度最好为45N/mm2的（βW28）。
除水硬水泥之外还有一种可任选地应用至少可充当一种辅助的粘合剂，例如硅酸钠。
在最终混合物中，水份含量最好调节到约为5至6%（重量）。最好通过向最终混合物加入适当比例的水量来进行调节。
在最终混合物中，水对水泥的重量比以大约0.5至0.6为佳。
可以采用任何合适的方式实施按照本发明的方法所要求的不同工序，尤其是可以使用现有技术和普通的设备来处理垃圾。
特别是，为了得到基本上不含金属组份的垃圾，可以把分散的垃圾运到收集站，然后进行通常的分类和筛选操作，以便从中分离出可以回收和/或重复利用的物品，尤其是大块的金属。
其后，垃圾可转变成大体上不含金属组份、特别是不含铁的一种均匀的粉状混合物。为了获得这种均匀混合物，可将垃圾同时或分开进行粉碎或混合操作，也可和一种或多种为分离金属屑、特别是分离铁基金属屑的工序结合进行。例如，垃圾的分类可以经过最先粗略压碎，直到使一般碎块的尺寸约为50mm。这一压碎工序可以在为除去铁和其它铁磁性物质的粒子所采用的磁性分类之前或之后进行。在第一次粉碎之后，紧接着进行第二次粉碎，例如，用旋转锤粉碎或用切碎机切碎，以便垃圾变为粒子（颗粒状和纤维状），其最大直径小于10mm至20mm。
粉碎的垃圾和含有氧化钙的无机物的混合步骤也可以用任何合适的工艺和设备进行，特别是采用自动的给料器和间歇操作或连续操作的混合器装置。
为了由粉碎的垃圾和含有氧化钙的无机物的混合物来制备颗粒，最好可用装有滚筒和冲模的旋转式成粒设备，这种设备的典型实例如：用来生产粒状饲料的设备，它可以压出园柱体形状的粒子，例如长度为6-30mm、直径为2-20mm的粒子，造粒是在150-900巴的压力下进行的。
粒子的热处理最好这样进行：使它们轴向地通过旋转的管式炉，这炉子大体安装在水平旋转轴的方向或与炉内物料前进方向稍有倾斜的方向上。炉内装有螺旋形内壁，以确保粒子在里面运行。加热的时间要适当，以便所要求的水份含量在0.1和1%之间（重量百分比）例如加热30分钟。
实例1：
由952kg水份含量大约为30%（重量百分比）粉碎的普通垃圾（它是从直接取自垃圾站的1000kg普通垃圾分离去48kg碎铁块得到的）、50kg氧化钙及5kg碳酸钙制得的一种最初的均匀混合物。
这种混合物造粒是在600巴的压力下，用装有滚筒和冲模的旋转式成粒机压制成直径为8mm、长度在10-20mm之间变化的园柱形粒子。
这些粒子在装有水平轴的旋转管式炉中，在200℃的温度下热处理30分钟。
由此得到720kg水份稍小于1%（重量）的粒子。
这些粒子用重锤粉碎机粉碎成很细的粉末。用101kg波特兰水泥，101kg粉状白云石，91kg粉状工业碳酸钙和50.5kg水，在水泥型混合器中混合制得均匀的混合物。最后，在拌和器中制得最终混合物。这最终混合物是水泥、白云石、碳酸钙和上述所得到的水及粉碎粒子所得到的细粉末的混合物。在形成这种最终混合物后，紧接着把所得到的整个粉末用装有滚筒和冲模的旋转式成粒机，在600巴的压力下成粒。这里所用的成粒机和进行初始混合物成粒所用的是一样的，同样压成直径为8mm和长度在10和20mm之间的园柱形颗粒。
这样，由于水泥固化的结果所产生的热时使粒子开始***，所得到的粒子大约有1050kg。
这些粒子冷却至室温之后，所含水份大约为4-4.5%（重量）。
实例2
所进行的方法和实例1相同，不同之处是最初的混合物是由939kg含水份为25%（重量）的粉碎了的普通垃圾（取自垃圾站的1000kg普通垃圾分离出61kg碎铁块得到和）、100kg氧化钙和50碳酸钙制得的。这种最初混合物的成粒方法和实例1相同。
最终混合物是由864kg含水份略小于1%的粉碎的粒子粉末、84kg波特兰水泥、84kg粉状白云石、84kg碳酸钙和42kg水制备而得的。这种混合物含水份约为5%（重量百分比）。
最后得到的粒子为1157kg。
实例3
制备方法和实例1和2相同、制备两种混合物所用配料如下：
最初的混合物：
947kg水份含量为20%（重量）的普通垃圾;
50kg氧化钙;和
50kg白云石粉。
最终混合物：
857kg由粉碎最初混合物所形成的粒子得到的粉末;
212kg波特兰水泥;
212kg白云石;
127kg Ca CO3;
41kg硅酸钠;
61kg水。
最终混合物含水量为7%（重量百分比）。最后得到1500kg粒子。
Claims (12)
1、一种由垃圾制造粒状建筑材料的方法，它包括如下步骤：
a)提供一种大体上不含金属组分的粉碎了的垃圾；
b)将垃圾和含有一种游离态或化合态氧化钙的无机物混合在一起，从而得到一种初始均匀的粉状混合物：
c)加压使最初的垃圾混合物造粒，由此得到一种含有水份的最初颗粒；
d)最初的粒子在130和230℃之间加热一段时间足以使其含水量降低至约为0.1～1%之间(重量)；
e)将这种最初的粒子碾成一种颗粒粉未；
f)把颗粒粉末和水硬水泥及足以使水泥固化的水量混合，从而产生第二种粉末混合物；
g)加压使第二种混合物成粒；和
h)使水硬水泥固化，从而产生了第二种粒状建筑材料的粒子。
2、按照权利要求1的方法，其中所述的无机物选自石灰、烟灰、方解石、白云石和泥质材料。
3、按照权利要求1的方法，其中所述的初始粉末混合物包含90～95%（重量）粉碎的垃圾和5～10%（重量）无机物。
4、按照权利要求1，其中所述最初粉末混合物还包括含有游离态或化合态的碳酸钙和碳酸镁的第二种粉状混合物。
5、按照权利要求4的方法，其中所述的第二种无机物是白云石。
6、按照权利要求1的方法，其中所述的第二种粉末混合物还包含第三种无机物，这种无机物难溶于水而且不妨碍水泥固化。
7、按照权利要求6的方法，其中所述的第三种无机物选自石灰、碳酸钙、方解石、白云石、菱镁矿石和泥质物。
8、按照权利要求1的方法，其中所述的第二种粉末混合物所含水份约为5～6%（重量）。
9、按照权利要求1的方法，其中在所述的第二种粉末混合物中的水硬水泥的重量是所说的颗粒粉末重量的5～25%。
10、按照权利要求9的方法，其中在所述的第二种粉末混合物中的水含量与水泥含量的重量比约为0.5～0.6。
11、按照权利要求1的方法，其中所述的第二种粉末混合物包含一种辅助的粘合剂。
12、按照权利要求11，其中所述的辅助粘合剂是硅酸钠。
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