CN105060743B - 利用废瓷砖粉制备的水泥材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用废瓷砖粉制备的水泥材料，属于环境及建筑材料领域，其由以下重量份的原料配制后搅拌混匀而成：活化废瓷砖粉10~60份、生石灰0.3~4.8份、水泥熟料35.2~89.7份、石膏2.0~4.5份；本发明使得废瓷砖这种固体废弃物得到有效利用，避免了废瓷砖垃圾堆放对土地的占用和对环境的污染；降低了水泥熟料生产对石灰石、粘土等自然资源的消耗，保护了环境；有效降低了水泥生产过程对能源的消耗，减少了水泥熟料生产过程中粉尘和温室气体的排放；不但解决了脱硫石膏对环境的污染问题，且为脱硫石膏的高值化利用提供新途径；大幅降低了水泥生产过程中熟料的使用量，节约了水泥生产成本；制备的水泥材料性能稳定，水泥质量能得以保证。

Description

利用废瓷砖粉制备的水泥材料
技术领域
本发明属于环境及建筑材料领域，具体涉及利用废瓷砖粉制备的水泥材料。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，瓷砖在建筑工程和装饰工程中的应用越来越广泛。瓷砖的利用不但具有增加建筑物美观的效果，且对建筑物构件有保护作用，社会用量大。据统计，2014年我国瓷砖产量超过100亿平方米，居世界首位。而在瓷砖生产、运输、储存过程中均会产生大量的废弃瓷砖料，建筑物拆除、改建等工程施工后也会产生瓷砖废弃物。目前，我国对于废瓷砖处理现状仍不理想，废瓷砖作为垃圾堆放不但占用了大量土地，且对自然环境造成污染，相关问题的出现已引起社会的重视。
水泥是用量最大、使用最广的土木工程材料，广泛应用于城市基础设施建设、海工工程建设和国防工程建设等领域。我国是水泥生产和消费大国，据国家***数据：2014年我国水泥产量达到24.8亿吨，居世界首位。水泥大量生产和应用的同时，所带来的资源和能源消耗，以及环境污染问题已越来越受到国家的重视。《建材工业“十二五”发展规划》将水泥工业节能减排列为重点工程，并将大宗工业废弃物和建筑废弃物的综合利用作为建材工业的发展重点。目前，水泥工业协同处置粉煤灰、矿渣等工业固体废弃物应用技术已很成熟，但在废瓷砖利用方面仍显不足。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供利用废瓷砖粉制备的水泥材料，有效降低水泥熟料用量，减少水泥生产对资源能源的消耗和对环境的污染，并充分利用废瓷砖这种固体废弃物，符合我国建材工业可持续发展战略要求。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
利用废瓷砖粉制备的水泥材料，其特征在于：其由以下重量份的原料配制后搅拌混匀而成：活化废瓷砖粉10~60份、生石灰0.3~4.8份、水泥熟料35.2~89.7份、石膏2.0~4.5份；其中，所述的活化废瓷砖粉由废瓷砖经过预处理、机械活化和热活化后制得，活化废瓷砖粉的制备方法包括如下步骤：
步骤1）预处理
将废瓷砖用清水清洗后，用鼓风干燥箱处理后得到预处理后的废瓷砖；
步骤2）机械活化
将预处理后的废瓷砖敲碎，用振动磨或行星磨加工后并通过200目筛制得废瓷砖粉；
步骤3）热活化
将制得废瓷砖粉煅烧后得到活化废瓷砖粉。
步骤1）中，所述的鼓风干燥箱烘干温度为120~200℃。
步骤1）中，所述的鼓风干燥箱烘干时间为4~8h。
步骤2）中，所述的振动磨或行星磨加工时间为3~8min。
步骤3）中，所述的煅烧温度为700~900℃。
步骤3）中，废瓷砖粉煅烧时间为2~6h。
所述的活化废瓷砖粉包括重量百分比的以下组分：Si2O 50~65wt.%，Al2O3 15~30wt.%，CaO 5~15wt.%和Fe2O3 1~3wt.%。
所述的石膏为脱硫石膏。
所述的水泥熟料、生石灰和脱硫石膏的粉体细度均应满足以下条件：粉体经80μm方孔筛筛余不大于10%。
本发明的利用废瓷砖粉制备的水泥材料，所述的水泥材料由活化废瓷砖粉、生石灰、水泥熟料和脱硫石膏搅拌混匀后制成。
有益效果：与现有技术相比，本发明的利用废瓷砖粉制备的水泥材料具有以下有益效果：
（1）使得废瓷砖这种固体废弃物得到有效利用，避免了废瓷砖垃圾堆放对土地的占用和对环境的污染；以废瓷砖粉为主要原料，降低了水泥熟料生产对石灰石、粘土等自然资源的消耗，保护了环境；充分利用废瓷砖粉，有效降低了水泥熟料生产对能源的消耗，减少了水泥熟料生产过程中粉尘和温室气体的排放，具有积极的社会效益和环境效益；充分利用了脱硫石膏这种工业废渣，不但解决了脱硫石膏对环境的污染问题，且为脱硫石膏的高值化利用提供新途径；
（2）具有废瓷砖粉掺量大的特点，大幅降低了水泥生产过程中熟料的使用量，节约了水泥生产成本；且制备工艺简单、稳定性高，对加工设备的要求低，便于操作；
（3）制备的水泥材料性能稳定，水泥质量能得以保证。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明，但本发明并不仅仅限定于这些实施例。
利用废瓷砖粉制备的水泥材料，由以下重量份的原料配制后搅拌混匀而成：活化废瓷砖粉10~60份、生石灰0.3~4.8份、水泥熟料35.2~89.7份、石膏2.0~4.5份；其中活化废瓷砖粉由废瓷砖经过预处理、机械活化和热活化后制得，活化废瓷砖粉的制备方法包括如下步骤：
步骤1）预处理
将废瓷砖用清水清洗后，用鼓风干燥箱经120~200℃烘4~8h，得到预处理后的废瓷砖；
步骤2）机械活化
将预处理后的废瓷砖敲碎，用振动磨或行星磨加工3~8min后并通过200目筛制得废瓷砖粉；
步骤3）热活化
将制得的废瓷砖粉经700~900℃煅烧2~6h。
利用废瓷砖粉制备的水泥材料，活化废瓷砖粉由废瓷砖加工后制得，粉体细度大于200目。
活化废瓷砖粉包括重量百分比的以下组分：Si2O 50~65wt.%，Al2O3 15~30wt.%，CaO 5~15wt.%和Fe2O3 1~3wt.%。
石膏为脱硫石膏。水泥熟料、生石灰和脱硫石膏的粉体细度均应满足以下条件：粉体经80μm方孔筛筛余不大于10%。
实施例1
一种利用废瓷砖粉制备的水泥材料，由以下重量份的原料配制而成：活化废瓷砖粉10份，生石灰0.3份，水泥熟料89.7份，脱硫石膏4.5份。
活化废瓷砖粉由废瓷砖经过预处理、机械活化和热活化后制得，活化废瓷砖粉的制备方法包括如下步骤：步骤1）预处理，将废瓷砖用清水清洗后，用鼓风干燥箱经120℃烘8h，得到预处理后的废瓷砖； 步骤2）机械活化，将预处理后的废瓷砖敲碎，用行星磨加工8min后并通过200目筛制得废瓷砖粉；步骤3）热活化，将制得废瓷砖粉经900℃煅烧2h。
实施例2
一种利用废瓷砖粉制备的水泥材料，由以下重量份的原料配制而成：活化废瓷砖粉20份，生石灰1.2份，水泥熟料78.8份，脱硫石膏4.0份。
活化废瓷砖粉由废瓷砖经过预处理、机械活化和热活化后制得，活化废瓷砖粉的制备方法包括如下步骤：步骤1）预处理，将废瓷砖用清水清洗后，用鼓风干燥箱经140℃烘7h，得到预处理后的废瓷砖； 步骤2）机械活化，将预处理后的废瓷砖敲碎，用振动磨加工5min后并通过200目筛制得废瓷砖粉；步骤3）热活化，将制得废瓷砖粉经800℃煅烧4h。
实施例3
一种利用废瓷砖粉制备的水泥材料，由以下重量份的原料配制而成：活化废瓷砖粉30份，生石灰2.1份，水泥熟料67.9份，脱硫石膏3.5份。
活化废瓷砖粉由废瓷砖经过预处理、机械活化和热活化后制得，活化废瓷砖粉的制备方法包括如下步骤：步骤1）预处理，将废瓷砖用清水清洗后，用鼓风干燥箱经160℃烘6h，得到预处理后的废瓷砖； 步骤2）机械活化，将预处理后的废瓷砖敲碎，用行星磨加工4min后并通过200目筛制得废瓷砖粉；步骤3）热活化，将制得废瓷砖粉经700℃煅烧6h。
实施例4
一种利用废瓷砖粉制备的水泥材料，由以下重量份的原料配制而成：活化废瓷砖粉40份，生石灰3.0份，水泥熟料57.0份，脱硫石膏3.0份。
活化废瓷砖粉由废瓷砖经过预处理、机械活化和热活化后制得，活化废瓷砖粉的制备方法包括如下步骤：步骤1）预处理，将废瓷砖用清水清洗后，用鼓风干燥箱经180℃烘5h，得到预处理后的废瓷砖； 步骤2）机械活化，将预处理后的废瓷砖敲碎，用振动磨加工5min后并通过200目筛制得废瓷砖粉；步骤3）热活化，将制得废瓷砖粉经800℃煅烧3h。
实施例5
一种利用废瓷砖粉制备的水泥材料，由以下重量份的原料配制而成：活化废瓷砖粉50份，生石灰3.9份，水泥熟料46.1份，脱硫石膏2.5份。
活化废瓷砖粉由废瓷砖经过预处理、机械活化和热活化后制得，活化废瓷砖粉的制备方法包括如下步骤：步骤1）预处理，将废瓷砖用清水清洗后，用鼓风干燥箱经160℃烘8h，得到预处理后的废瓷砖； 步骤2）机械活化，将预处理后的废瓷砖敲碎，用行星磨加工6min后并通过200目筛制得废瓷砖粉；步骤3）热活化，将制得废瓷砖粉经700℃煅烧5h。
实施例6
一种利用废瓷砖粉制备的水泥材料，由以下重量份的原料配制而成：活化废瓷砖粉60份，生石灰4.8份，水泥熟料35.2份，脱硫石膏2.0份。
活化废瓷砖粉由废瓷砖经过预处理、机械活化和热活化后制得，活化废瓷砖粉的制备方法包括如下步骤：步骤1）预处理，将废瓷砖用清水清洗后，用鼓风干燥箱经200℃烘4h，得到预处理后的废瓷砖； 步骤2）机械活化，将预处理后的废瓷砖敲碎，用振动磨加工3min后并通过200目筛制得废瓷砖粉；步骤3）热活化，将制得废瓷砖粉经900℃煅烧6h。
实施例7
将实施例1~6中得到的六个不同配比搅拌混匀后制备的水泥材料，按照《GB/T17671-1999 水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》检测水泥性能的方法，检测的性能结果见下表1。
表1 制备水泥材料的性能检测结果
从表1中数据可以看出，不同重量份的活化瓷砖粉、生石灰、水泥熟料和脱硫石膏搅拌混匀后制备的水泥材料，经检测，水泥石抗压强度和抗折强度均较高，强度值均达到《GB 175-2007通用硅酸盐水泥国家标准》中42.5强度等级的普通硅酸盐水泥的28d强度要求。
因此，本发明的利用废瓷砖粉制备的水泥材料具有较高的应用价值。同时，本发明的水泥材料大量消耗废瓷砖和脱硫石膏等固体废弃物，不但为废瓷砖和脱硫石膏的高效利用提供新途径，而且降低固体废弃物对环境的污染，社会效益和环境效益明显。

Claims (7)

1.利用废瓷砖粉制备的水泥材料，其特征在于：其由以下重量份的原料配制后搅拌混匀而成：活化废瓷砖粉10～60份、生石灰0.3～4.8份、水泥熟料35.2～89.7份、石膏2.0～4.5份；所述的活化废瓷砖粉包括重量百分比的以下组分：SiO2 50～65wt.％，Al2O3 15～30wt.％，CaO 5～15wt.％和Fe2O3 1～3wt.％；其中，所述的活化废瓷砖粉由废瓷砖经过预处理、机械活化和热活化后制得，活化废瓷砖粉的制备方法包括如下步骤：
步骤1)预处理
将废瓷砖用清水清洗后，用鼓风干燥箱处理后得到预处理后的废瓷砖；
步骤2)机械活化
将预处理后的废瓷砖敲碎，用振动磨或行星磨加工后并通过200目筛制得废瓷砖粉；
步骤3)热活化
将制得废瓷砖粉煅烧后得到活化废瓷砖粉；步骤1)中，所述的鼓风干燥箱烘干温度为120～200℃。
2.根据权利要求1所述的利用废瓷砖粉制备的水泥材料，其特征在于：步骤1)中，所述的鼓风干燥箱烘干时间为4～8h。
3.根据权利要求1所述的利用废瓷砖粉制备的水泥材料，其特征在于：步骤2)中，所述的振动磨或行星磨加工时间为3～8min。
4.根据权利要求1所述的利用废瓷砖粉制备的水泥材料，其特征在于：步骤3)中，所述的煅烧温度为700～900℃。
5.根据权利要求4所述的利用废瓷砖粉制备的水泥材料，其特征在于：步骤3)中，废瓷砖粉煅烧时间为2～6h。
6.根据权利要求1所述的利用废瓷砖粉制备的水泥材料，其特征在于：所述的石膏为脱硫石膏。
7.根据权利要求6所述的利用废瓷砖粉制备的水泥材料，其特征在于：所述的水泥熟料、生石灰和脱硫石膏的粉体细度均应满足以下条件：粉体经80μm方孔筛筛余不大于10％。
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