CN105601225A - 一种利用城乡生活垃圾制备得到的墙体材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明为利用废弃物——城乡生活垃圾制作压制墙体材料，用处理过的城乡生活垃圾、煤渣、炉渣、石灰石、石粉、石硝和水泥作为原料，同时加入特配添加剂硅酸钠和氯化钙的混合物，制取符合标准的生活垃圾墙体材料。墙体材料坯不用烧制，在恒温90-100℃，养护8-24小时，或在压力6-8kg/cm，蒸养6-8小时，即可。本发明杜绝处理城乡生活垃圾的二次污染，制作压制墙体材料利用城乡生活垃圾比例高，按比例加入特配添加剂，提高了生活垃圾墙体材料的抗压、抗折强度，克服了干燥收缩值大的缺点，且抗冻融性、整洁性好。本发明对国家实施生态平衡、保护环境，对城乡生活垃圾的减量化、资源化具有重大的社会意义。

Description

一种利用城乡生活垃圾制备得到的墙体材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及利用废弃物——城乡生活垃圾综合利用制作墙体材料。
背景技术
在我国广大地区，伴随改革开放的成果，人民生活水平大幅度提高，生活垃圾产生排放量逐年递增，使得城乡生活垃圾资源非常丰富。生活垃圾年排放量已达几亿吨，垃圾累积堆存量超过70多亿吨，侵占土地80多万亩，垃圾的无害化处置已成为我国可持续发展的重要障碍。现实的严重问题是综合利用率低，储存量逐年增大，如不有效地进行综合利用，必将导致环境污染，侵占土地资源，破坏生态平衡，危及农业生产和人们身心健康，形成公害。而目前我国城乡生活垃圾的处理方式，只有焚烧、填埋，焚烧造成空气污染，空气质量更加恶化。填埋造成大量土地被占用，周围土地被污染。至今，城乡生活垃圾废弃物综合利用问题，还没有得到很好的解决。
发明内容
本发明采用高新技术，成功有效地解决了城乡生活垃圾的公害问题，取消焚烧、填埋，杜绝二次污染。达到节能、利废、防害，向有利于生态平衡、可持续发展、优化国家资源转化。即利国利民、又创造财富，是—举两得，社会效益十分显著的事业。本发明提供一种以处理后城乡生活垃圾为主，并设计最先进全套工艺设备，并加入特配添加剂，促使废弃物利用率高，干燥收缩值低，抗压、抗折强度高，具有抗冻融性能的制造承重墙体材料和非承重墙体材料。
本发明可以用如下措施来实现，以城乡生活垃圾、以及煤渣和/或炉渣为主料，以石灰、石粉，石硝、水泥为辅料，同时加入特配添加剂：硅酸钠、氯化钙的—种制造墙体材料，优选制砖材料的措施。所述墙体材料，优选制砖材料具体组成按照重量份数计如下：
处理后的生活垃圾：100份
煤渣：0-70份
炉渣：0-20份
石灰：5.0-15份
石粉：0-15份
石硝：0-10份
水泥：5-10份
由下述成分组成的特配添加剂：
硅酸钠：0.1-5份
氯化钙：0.1-1份
此外，优选，煤渣和炉渣的总用量小于等于70份，石灰用量优选5-10份，石粉用量优选5-15份，石硝用量优选5-10份，硅酸钠用量优选0.5-3份，氯化钙用量优选0.5-1份。
其组成配方或者优选，处理后的生活垃圾：100份，煤渣：10份，炉渣：10份，石灰：5份，石粉：6份，水泥：10份，硅酸钠：5份，氯化钙：1份，100℃下常压养护24小时。
其组成配方或者优选，处理后的生活垃圾：100份，炉渣：20份，石灰：6份，石粉：5份，水泥：5份，硅酸钠：0.5份，氯化钙：0.1份，90℃下常压养护12小时。
其组成配方或者优选，处理后的生活垃圾：100份，煤渣：20份，石灰：10份，石粉：15份，石硝：10份，水泥：5份，硅酸钠：0.5份，氯化钙：0.5份，90℃下常压养护12小时。
其组成配方或者优选，处理后的生活垃圾：100份，煤渣：10份，炉渣：10份，石灰：5份，石粉：6份，水泥：10份，硅酸钠：0.5份，氯化钙：1份，在加压8kg/cm2下养护6小时。
另外，本发明也提供一种利用城乡生活垃圾制做墙体材料的工艺，其制备步骤包括：
将石灰粉碎，并与处理后的城乡生活垃圾、煤渣、石灰、石硝、水泥以及特配添加剂一起搅拌，然后压成墙体材料坯并养护成生活垃圾墙体材料，各原料按的组成按重量份数计为：
处理后的生活垃圾：100份(重量份)
煤渣：0-70份
炉渣：0-20份
石灰：5.0-15份
石粉：0-15份
石硝：0-10份
水泥：5-10份
特配添加剂：
硅酸钠：0.1-5份
氯化钙：0.1-1份
另加水：达到物料总重量的18-20％，
上述养护工艺为常压蒸养，温度90-100℃，养护时间8-24小时，或加压蒸养，压力6-8kg/cm2，蒸养时间6-8小时，
此外，优选，固体石灰均需先球磨，按配比加入各种原料之后，还需加水搅拌均匀，搅拌时间3-5分钟，然后用轮碾机碾压3-5分钟。
或者还可以优选，在加压养护方法中，在搅拌工序与轮碾工序之间，还需增加物料消化工序，消化时间2-2.5小时。
现时，用生活垃圾代替粘土烧砖(可制取其他建筑材料)都是采用石灰、石膏做激活剂，经高温养护而成，同时考虑氧化钙成分的补充可调整。近几年已开始了添加特配物质辅助制砖的研究工作。本发明通过对已有技术的探讨、实验、根据具体条件，将城乡生活垃圾配以煤渣、炉渣等多种废渣合用，使成分得以互相补充，同时加入石粉、石硝、石灰、水泥等来增加强度并调整钙含量。特别是通过加入少量硅酸钠和氯化钙组成的特配物质改善了砖的性能，增大了生活垃圾等主、辅料间各成分的交联性、粘结力和强度，大大缩小了干燥收缩值，使垃圾中有害物质的化学稳定性增强，有害物质浸出性大大降低；同时通过物理固化处理，使垃圾与其他物料混合成为一种物理性结构更为稳定的固化体，使成品材料具有避免棱、边、角的风化及表面整洁的性能；氯化钙还有防冻作用，适于北方建筑应用。所用化学物质皆为价格较低，性能优良者，且加入量较少。所以，虽然该墙体材料所用生活垃圾包括煤渣、炉渣的比例大，制成的墙体材料仍能达到JC239-2001标准，能代替现有墙体材料。
生活垃圾的制做墙体材料操作工艺可用二种方法，第一种是常温养护工艺：先将石灰用球磨机粉碎，时间5-10分钟。按比例加入生活垃圾、煤渣、炉渣等主料，及石粉、石灰、石硝、水泥(32.5MPa-42.5MPa)等辅料，再加特配添加剂硅酸钠、氯化钙和适量水(18-20％)，一起搅拌3-5分钟，必须搅拌均匀，再用高效行星轮辗机碾压3-5分种，用150吨压砖机上压制成墙体材料坯，于恒温90-100℃，蒸养8-24小时，即成成品墙体材料。
第二种是加压养护工艺：即在完成上述第一种方法中的搅拌3-5分钟工序后，进行消化2-2.5小时，然后碾压、制成墙体材料坯。后续加压养护工序是在压力：6-8kg/cm2下停留6-8小时，使墙体材料中结构增加结晶态，此时可适当减少添加剂用量20％左右，以降低成本，投资比第一种稍高。
本发明相比现有技术的优点在于，所用城乡生活垃圾是废弃物，已形成公害，用高科技手段将其综合利用，达到“化害为利”、“变废为宝”。墙体材料坯不用烧制即可制成承重墙体材料和非承重墙体材料。特配添加剂用量少，价格便宜，作用大。成品生活垃圾墙体材料强度高，表面平整，尺寸稳定，重量轻，使用寿命长。经黑龙江省建筑材料质量监督检验站测定：质量达到一级品，该砖抗压强度：＞15MPa，抗冻性能好：抗压：＞12MPa，干质量损失：＜2％。
优选，生活垃圾的处理步骤包括：通过分拣等除去危险和有害物质，例如废旧电池等；通过分拣、萃取等方式除去生活垃圾中的可直接利用物质及有机物质，例如油污、塑料、橡胶等；通过过滤、化学萃取等方式除去生活垃圾中的有害金属，剩下的不可再利用物质及无机物混合形成垃圾固化粒，从而制备得到处理后的生活垃圾。
具体实施方式
实施例1：
配料重量比例为：处理后的生活垃圾：100份，煤渣：10份，炉渣：10份，石灰：5份，石粉：6份，水泥：10份。先将石灰放入球磨机磨碎，时间10分钟，再加入其它主、辅料及特配添加剂：硅酸钠：5份，氯化钙：1份，同时加入总重量20％的水。将上述物料一起放入强力搅拌机，搅拌5分钟，输送到高效行星轮碾机碾压5分钟，在150吨压砖机上压制成墙体材料坯。在封闭情况下，于100℃下常压养护24小时，得到产品生活垃圾压制墙体材料。成品墙体材料抗压强度：18.6MPa，干质量损失：1.5％，干燥收缩值：0.65mm/m。
实施例2：
所用原料配比：处理后的生活垃圾：100份，炉渣：20份，石灰：6份，石粉：5份，水泥：5份，硅酸钠：0.5份，氯化钙：0.1份，加总重量20％的水，前面操作程序及步骤同实施例1。养护温度：90℃，养护12小时。得到产品生活垃圾压制墙体材料。成品墙体材料抗压强度：17.1MPa，干质量损失：1.6％，干燥收缩值：0.62mm/m。
实施例3：
原料配比为：处理后的生活垃圾：100份，煤渣：20份，石灰：10份，石粉：15份，石硝：10份，水泥：5份，硅酸钠：0.5份，氯化钙：0.5份，搅拌时加水为总重量的20％，操作程序及步骤同实施例1。养护温度：90℃，养护12小时。得到的生活垃圾承重墙体材料，其抗压强度：16.4MPa，干质量损失：1.5％，干燥收缩值：0.32mm/m。
实施例4：
原料配比为：处理后的生活垃圾：100份，煤渣：10份，炉渣：10份，石灰：5份，石粉：6份，石硝：10份，水泥：10份，加水为总重量的20％，先将石灰放入球磨机磨碎，时间10分钟，再加入其它主、辅料及特配添加剂硅酸钠：0.5份，氯化钙：1份，将上述物料放入强力搅拌机，搅拌3分种，送去消化，时间2小时，然后去轮碾：3分钟，最后用150吨压砖机压制成墙体材料坯。将墙体材料坯放在抗封闭室，加压至8kg/cm2下保持压力养护6小时。所制成的生活垃圾墙体材料：抗压强度：20MPa，抗冻性能：-25℃，抗压平均强度：16.6MPa，干质量损失：1.5％，干燥收缩值：0.40mm/m，生活垃圾墙体材料表面整洁。
煤渣和炉渣的总用量小于等于70份，石灰用量优选5-10份，石粉用量优选5-15份，石硝用量优选5-10份，硅酸钠用量优选0.5-3份，氯化钙用量优选0.5-1份
实施例5：
其它条件与实施例3相同，不同之处仅在于硅酸钠用量为3份，得到的生活垃圾承重墙体材料，其抗压强度：17.5MPa，干质量损失：1.5％，干燥收缩值：0.35mm/m。
实施例6：
其它条件与实施例3相同，不同之处仅在于硅酸钠用量为0.1份，得到的生活垃圾承重墙体材料，其抗压强度：15.5MPa，干质量损失：1.2％，干燥收缩值：0.75mm/m。
实施例7：
其它条件与实施例3相同，不同之处仅在于氯化钙用量为1份，得到的生活垃圾承重墙体材料，其抗压强度：17.5MPa，干质量损失：1.5％，干燥收缩值：0.45mm/m。
实施例8：
其它条件与实施例3相同，不同之处仅在于煤渣和炉渣总用量为75份，得到的生活垃圾承重墙体材料，其抗压强度：12.5MPa，干质量损失：1.5％，干燥收缩值：0.65mm/m。
对比例1：
其它条件与实施例1相同，不同之处仅在于不加入硅酸钠，得到的生活垃圾承重墙体材料，其抗压强度：10.5MPa，干质量损失：1.2％，干燥收缩值：0.75mm/m。。
对比例2：
其它条件与实施例1相同，不同之处仅在于不加入氯化钙，得到的生活垃圾承重墙体材料，其其抗压强度：11.5MPa，干质量损失：1.1％，干燥收缩值：0.70mm/m。

Claims (9)

1.一种利用包含处理后的城乡生活垃圾制备得到的墙体材料，其制备原料的组成按重量份数计为：
处理后的生活垃圾：100份
煤渣：0-70份
炉渣：0-20份
石灰：5.0-15份
石粉：0-15份
石硝：0-10份
水泥：5-10份
由下述成分组成的特配添加剂：
硅酸钠：0.1-5份
氯化钙：0.1-1份
此外，优选，煤渣和炉渣的总用量小于等于70份，石灰用量优选5-10份，石粉用量优选5-15份，石硝用量优选5-10份，硅酸钠用量优选0.5-3份，氯化钙用量优选0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的墙体材料，其特征在于各组分重量配比选用：
处理后的生活垃圾：100份，煤渣：10份，炉渣：10份，石灰：5份，石粉：6份，水泥：10份，硅酸钠：5份，氯化钙：1份，100℃下常压养护24小时。
3.根据权利要求1所述的墙体材料，其特征在于各组分重量配比选用：
处理后的生活垃圾：100份，炉渣：20份，石灰：6份，石粉：5份，水泥：5份，硅酸钠：0.5份，氯化钙：0.1份，90℃下常压养护12小时。
4.根据权利要求1所述的墙体材料，其特征在于各组分重量配比选用：
处理后的生活垃圾：100份，煤渣：20份，石灰：10份，石粉：15份，石硝：10份，水泥：5份，硅酸钠：0.5份，氯化钙：0.5份，90℃下常压养护12小时。
5.根据权利要求1所述的墙体材料，其特征在于各组分重量配比选用：
处理后的生活垃圾：100份，煤渣：10份，炉渣：10份，石灰：5份，石粉：6份，水泥：10份，硅酸钠：0.5份，氯化钙：1份，在加压8kg/cm2下养护6小时。
6.一种利用城乡生活垃圾制做墙体材料的工艺，其制备步骤包括：
将石灰粉碎，并与处理后的城乡生活垃圾、煤渣、石灰、石硝、水泥以及特配添加剂一起搅拌，然后压成墙体材料坯并养护成生活垃圾墙体材料，各原料的组成按重量份数计为：
处理后的生活垃圾：100份
煤渣：0-70份
炉渣：0-20份
石灰：5.0-15份
石粉：0-15份
石硝：0-10份
水泥：5-10份
特配添加剂：
硅酸钠：0.1-5份
氯化钙：0.1-1份
另加水：达到物料总重量的18-20％，
上述养护工艺为常压蒸养，温度90-100℃，养护时间8-24小时，或加压蒸养，压力6-8kg/cm2，蒸养时间6-8小时，
此外，优选，煤渣和炉渣的总用量小于等于70份，石灰用量优选5-10份，石粉用量优选5-15份，石硝用量优选5-10份，硅酸钠用量优选0.5-3份，氯化钙用量优选0.5-1份。
7.根据权利要求6所述的制做墙体材料的工艺，其特征在于各组分重量配比可选用：
处理后的生活垃圾：100份，煤渣：10份，炉渣：10份，石灰：5份，石粉：6份，水泥：10份，硅酸钠：5份，氯化钙：1份，100℃下常压养护24小时；
或者，各组分重量配比可选用：
处理后的生活垃圾：100份，炉渣：20份，石灰：6份，石粉：5份，水泥：5份，硅酸钠：0.5份，氯化钙：0.1份，90℃下常压养护12小时；
或者，各组分重量配比可选用：
处理后的生活垃圾：100份，煤渣：20份，石灰：10份，石粉：15份，石硝：10份，水泥：5份，硅酸钠：0.5份，氯化钙：0.5份，90℃下常压养护12小时；
或者，各组分重量配比可选用：
处理后的生活垃圾：100份，煤渣：10份，炉渣：10份，石灰：5份，石粉：6份，水泥：10份，硅酸钠：0.5份，氯化钙：1份，在加压8kg/cm2下养护6小时。
8.根据权利要求6或7所述的制做墙体材料的工艺，其特征在于固体石灰均需先球磨，按配比加入各原料之后，还需加水搅拌均匀，搅拌时间3-5分钟，然后用轮碾机碾压3-5分钟。
9.如根据权利要求8所述的制做墙体材料的工艺，其特征在于在加压养护方法中，在搅拌工序与轮碾工序之间，还需增加物料消化工序，消化时间2-2.5小时。
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