CN108117285B - 一种建筑渣土的活化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种建筑渣土的活化方法，将建筑渣土于600～800℃下进行第一煅烧3～5h，得到第一煅烧物料；将所述第一煅烧物料与石膏粉、石灰粉和矿渣粉混合，将得到的混合物料于850～950℃下进行第二煅烧2～5h，得到第二煅烧物料；将所述第二煅烧物料在碱性环境中进行化学激发，得到活化建筑粉体。本发明提供的活化方法使得到的活化建筑粉体具有胶凝材料的特性，从而能够作为胶凝材料应用于非烧结类建材产品中，实现建筑渣土的再次利用。实施例中实验结果表明，所述活化建筑粉体具有较高的活性指数，3天活性指数为83.9、28天活性指数为92.9。

Description

一种建筑渣土的活化方法
技术领域
本发明涉及建筑渣土再利用技术领域，具体涉及建筑渣土的活化方法。
背景技术
当前我国正处于城镇化、工业化快速发展阶段，基础设施和房地产等各类建筑项目随处可见。这些项目既对GDP作出了贡献，也产生了大量废弃物，成为制约城市有序发展的问题之一。根据中科院的研究报告显示，我国每年产生的建筑垃圾在24亿吨左右，占城市垃圾总量的40％。建筑垃圾数量持续增长是我国城市化进程中的一个伴生问题。
长期以来，我国对建筑垃圾的资源化利用率低，不足5％，与发达国家平均90％以上的利用率有很大差距。我国现有技术中对建筑垃圾资源化利用大多数仍停留在相对落后的传统处置方式上，如填埋、堆山和现场移动式设备处置。处置过程中环境污染严重，且没有形成市场认可的商业模式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑渣土的活化方法，经本发明提供的活化方法得到的活化建筑粉体能够作为胶凝材料应用于非烧结类建材产品中，实现建筑渣土的再次利用。
为了实现以上目的，本发明提供了一种建筑渣土的活化方法，包括以下步骤：
(1)将建筑渣土于600～800℃下进行第一煅烧3～5h，得到第一煅烧物料；
(2)将所述步骤(1)中的第一煅烧物料与石膏粉、石灰粉和矿渣粉混合，将得到的混合物料于850～950℃下进行第二煅烧2～5h，得到第二煅烧物料；
(3)将所述步骤(2)中的第二煅烧物料在碱性环境中进行化学激发，得到活化建筑粉体。
优选的，所述步骤(1)中第一煅烧前还包括：
将所述建筑渣土进行第一研磨，得到粒度为0.045～0.075mm的研磨建筑渣土。
优选的，所述步骤(2)中第一煅烧物料、石膏粉、石灰粉和矿渣粉的质量比为100：(0.4～0.8)：(8～12)：(12～16)。
优选的，所述步骤(2)中第二煅烧前还包括：
将所述混合物料进行第二研磨，得到粒度为0.045～0.075mm的研磨混合物料。
优选的，提供所述步骤(3)中碱性环境的碱性试剂为NaOH饱和溶液或Na2SiO3饱和溶液。
优选的，以NaOH计，所述NaOH饱和溶液与第二煅烧物料的质量比为(3～4)：100；以Na2SiO3·9H2O计，所述Na2SiO3饱和溶液与第二煅烧物料的质量比为(4～5)：100。
优选的，所述化学激发是将所述第二煅烧物料浸泡在所述碱性试剂中进行。
优选的，所述步骤(3)中化学激发的温度为20～40℃，时间为20～35h。
优选的，所述步骤(3)中化学激发后还包括：
将所得化学激发物料依次进行干燥和第三研磨，得到粒度<0.045mm的活化建筑粉体。
优选的，所述干燥的温度为100～110℃。
本发明提供了一种建筑渣土的活化方法，将建筑渣土于600～800℃下进行第一煅烧3～5h，得到第一煅烧物料；将所述第一煅烧物料与石膏粉、石灰粉和矿渣粉混合，将得到的混合物料于850～950℃下进行第二煅烧2～5h，得到第二煅烧物料；将所述第二煅烧物料在碱性环境中进行化学激发，得到活化建筑粉体。本发明提供的活化方法中，所述第一煅烧能够碳化分解建筑渣土中的有机物及大部分轻物质，并限制了黏土成分湿涨，使黏土成分结晶成陶，改善其界面；所述第二煅烧能够使体系内各类凝胶成分脱水，去除含氯离子成分，分解碳酸钙和氢氧化钙，促进体系内二氧化硅与氧化钙反应生成硅酸钙；所述化学激发能够使体系内氧化钙、氧化铁和氧化铝形成水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化铁酸钙，使得到的活化建筑粉体具有胶凝材料的特性，从而能够作为胶凝材料应用于非烧结类建材产品中，实现建筑渣土的再次利用。实施例中实验结果表明，所述活化建筑粉体具有较高的活性指数，3天活性指数为83.9、28天活性指数为92.9。
具体实施方式
本发明提供了一种建筑渣土的活化方法，包括以下步骤：
(1)将建筑渣土于600～800℃下进行第一煅烧3～5h，得到第一煅烧物料；
(2)将所述步骤(1)中的第一煅烧物料与石膏粉、石灰粉和矿渣粉混合，将得到的混合物料于850～950℃下进行第二煅烧2～5h，得到第二煅烧物料；
(3)将所述步骤(2)中的第二煅烧物料在碱性环境中进行化学激发，得到活化建筑粉体。
本发明将建筑渣土于600～800℃下进行第一煅烧3～5h，得到第一煅烧物料。在本发明中，所述第一煅烧前优选还包括：
将所述建筑渣土进行第一研磨，得到粒度为0.045～0.075mm的研磨建筑渣土。
本发明对于所述建筑渣土的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的建筑渣土即可，具体如建筑垃圾中的弃土、弃料。本发明对于所述第一研磨的具体操作参数以及所采用的设备没有特殊的限定，能够将所述建筑渣土研磨至粒度为0.045～0.075mm即可。在本发明中，将所述建筑渣土进行第一研磨，能够使所述建筑渣土在后续第一煅烧步骤中受热更加均匀、充分，减少加热时间。
在本发明中，所述第一煅烧的温度为600～800℃，优选为650～750℃，更优选为700℃；所述第一煅烧的时间为3～5h，优选为3.5～4.5h，更优选为4h。在本发明中，所述第一煅烧能够碳化分解建筑渣土中的有机物及大部分轻物质，并限制了黏土成分湿涨，使黏土成分结晶成陶，改善其界面。
得到第一煅烧物料后，本发明将所述第一煅烧物料与石膏粉、石灰粉和矿渣粉混合，将得到的混合物料于850～950℃下进行第二煅烧2～5h，得到第二煅烧物料。在本发明中，所述第一煅烧物料、石膏粉、石灰粉和矿渣粉的质量比优选为100：(0.4～0.8)：(8～12)：(12～16)，更优选为100：(0.5～0.7)：(9～11)：(13～15)，最优选为100：0.6：10：14。本发明对于所述石膏粉、石灰粉和矿渣粉的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的石膏粉、石灰粉和矿渣粉的市售商品即可。
在本发明中，所述第二煅烧前优选还包括：
将所述混合物料进行第二研磨，得到粒度为0.045～0.075mm的研磨混合物料。
本发明对于所述第二研磨的具体操作参数以及所采用的设备没有特殊的限定，能够将所述混合物料研磨至粒度为0.045～0.075mm即可。在本发明中，所述第二研磨能够使所述混合物料中各组分均匀分布，在后续第二煅烧步骤中受热更加均匀、充分，减少加热时间。
在本发明中，所述第二煅烧的温度为850～950℃，优选为880～920℃，更优选为900℃；所述第二煅烧的时间为2～5h，优选为3～4h，更优选为3.5h。在本发明中，所述第二煅烧能够使体系内各类凝胶成分脱水，去除含氯离子成分，分解碳酸钙和氢氧化钙，促进体系内二氧化硅与氧化钙反应生成硅酸钙。
得到所述第二煅烧物料后，本发明将所述第二煅烧物料在碱性环境中进行化学激发，得到活化建筑粉体。在本发明中，提供所述碱性环境的碱性试剂优选为NaOH饱和溶液或Na2SiO3饱和溶液。在本发明中，以NaOH计，所述NaOH饱和溶液与第二煅烧物料的质量比优选为(3～4)：100，更优选为(3.3～3.7)：100，最优选为3.5：100；以Na2SiO3·9H2O计，所述Na2SiO3饱和溶液与第二煅烧物料的质量比优选为(4～5)：100，更优选为(4.3～4.7)：100，最优选为4.5：100。
本发明优选将所述第二煅烧物料浸泡在所述碱性试剂中进行所述化学激发。在本发明中，所述化学激发的温度优选为20～40℃，更优选为25～35℃，最优选为30℃；在本发明的实施例中，所述化学激发具体在室温下进行。在本发明中，所述化学激发的时间优选为20～35h，更优选为24～31h，最优选为26～28h。在本发明中，所述化学激发能够使体系内氧化钙、氧化铁和氧化铝形成水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化铁酸钙，使得到的活化建筑粉体具有胶凝材料的特性，从而能够作为胶凝材料应用于非烧结类建材产品中，实现建筑渣土的再次利用。
在本发明中，所述化学激发后优选还包括：
将所得化学激发物料依次进行干燥和第三研磨，得到粒度<0.045mm的活化建筑粉体。
本发明优选通过干燥将所述化学激发物料的含水率控制在0.5％以下。在本发明中，所述干燥的温度优选为100～110℃，更优选为105℃；本发明对于所述干燥的时间没有特殊的限定，能够使所述化学激发物料的含水率达到0.5％以下即可停止干燥。本发明对于所述第三研磨的具体操作参数以及所采用的设备没有特殊的限定，能够将干燥后所得物料研磨至粒度<0.045mm即可。在本发明中，经所述化学激发后，所得化学激发物料会有轻微结块，经所述第三研磨后，所得活化建筑粉体的粒度<0.045mm，比表面积大于5000cm2/g，无需再经其它处理即可作为胶凝材料应用于非烧结类建材产品中，实现建筑渣土的再次利用。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)将建筑渣土进行第一研磨，得到粒度为0.045～0.075mm的研磨建筑渣土，于800℃下进行第一煅烧3h，得到第一煅烧物料；
(2)将所述步骤(1)中的第一煅烧物料与石膏粉0.6wt％、石灰粉10wt％和矿渣粉15wt％混合，将得到的混合物料进行第二研磨，得到粒度为0.045～0.075mm的研磨混合物料，于850℃下进行第二煅烧5h，得到第二煅烧物料；
(3)将所述步骤(2)中的第二煅烧物料浸泡在NaOH饱和溶液(以NaOH计，所述NaOH饱和溶液与第二煅烧物料的质量比为3.5:100)中，于室温下进行化学激发20h，于105℃下干燥至含水率为0.5％，进行第三研磨，得到粒度<0.045mm的活化建筑粉体。
将实施例1得到的活化建筑粉体制备实验样品，并设置空白样品进行性能比较：
取PO.42.5水泥500g、标准砂1350g、水250g，成型，得到空白样品；
取PO.42.5水泥250g、实施例1中活化建筑粉体250g、标准砂1350g、水250g，成型，得到实验样品。
对所述实验样品和空白样品进行性能测试，结果如下：
空白样品3天强度为30Mpa、28天强度为55Mpa；
实验样品3天强度为25Mpa、28天强度为51Mpa；
经计算可知，实验样品3天活性指数为83.3、28天活性指数为92.7。
实施例2
(1)将建筑渣土进行第一研磨，得到粒度为0.045～0.075mm的研磨建筑渣土，于700℃下进行第一煅烧4h，得到第一煅烧物料；
(2)将所述步骤(1)中的第一煅烧物料与石膏粉0.7wt％、石灰粉11wt％和矿渣粉14wt％混合，将得到的混合物料进行第二研磨，得到粒度为0.045～0.075mm的研磨混合物料，于950℃下进行第二煅烧3h，得到第二煅烧物料；
(3)将所述步骤(2)中的第二煅烧物料浸泡在Na2SiO3饱和溶液(以Na2SiO3·9H2O计，所述Na2SiO3饱和溶液与第二煅烧物料的质量比为4.5:100)中，于室温下进行化学激发25h，于105℃下干燥至含水率为0.5％，进行第三研磨，得到粒度<0.045mm的活化建筑粉体。
将实施例2得到的活化建筑粉体制备实验样品，并设置空白样品进行性能比较：
取PO.42.5水泥500g、标准砂1350g、水250g，成型，得到空白样品；
取PO.42.5水泥250g、实施例2中活化建筑粉体250g、标准砂1350g、水250g，成型，得到实验样品。
对所述实验样品和空白样品进行性能测试，结果如下：
空白样品3天强度为31Mpa、28天强度为56Mpa；
实验样品3天强度为26Mpa、28天强度为52Mpa；
经计算可知，实验样品3天活性指数为83.9、28天活性指数为92.9。
实施例3
(1)将建筑渣土进行第一研磨，得到粒度为0.045～0.075mm的研磨建筑渣土，于600℃下进行第一煅烧5h，得到第一煅烧物料；
(2)将所述步骤(1)中的第一煅烧物料与石膏粉0.8wt％、石灰粉8wt％和矿渣粉16wt％混合，将得到的混合物料进行第二研磨，得到粒度为0.045～0.075mm的研磨混合物料，于900℃下进行第二煅烧4h，得到第二煅烧物料；
(3)将所述步骤(2)中的第二煅烧物料浸泡在Na2SiO3饱和溶液(以Na2SiO3·9H2O计，所述Na2SiO3饱和溶液与第二煅烧物料的质量比为5:100)中，于室温下进行化学激发20h，于105℃下干燥至含水率为0.1％，进行第三研磨，得到粒度<0.045mm的活化建筑粉体。
将实施例3得到的活化建筑粉体制备实验样品，并设置空白样品进行性能比较：
取PO.42.5水泥500g、标准砂1350g、水250g，成型，得到空白样品；
取PO.42.5水泥250g、实施例2中活化建筑粉体250g、标准砂1350g、水250g，成型，得到实验样品。
对所述实验样品和空白样品进行性能测试，结果如下：
空白样品3天强度为30Mpa、28天强度为54Mpa；
实验样品3天强度为24Mpa、28天强度为49Mpa；
经计算可知，实验样品3天活性指数为80、28天活性指数为90.7。
由以上实施例可知，采用本发明提供的方法能够实现对建筑渣土的活化，且所得到的活化建筑粉体具有较高的活性指数，3天活性指数为83.9、28天活性指数为92.9，能够作为胶凝材料应用于非烧结类建材产品中，实现建筑渣土的再次利用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种建筑渣土的活化方法，包括以下步骤：
（1）将建筑渣土于600~800℃下进行第一煅烧3~5h，得到第一煅烧物料；
（2）将所述步骤（1）中的第一煅烧物料与石膏粉、石灰粉和矿渣粉混合，将得到的混合物料于850~950℃下进行第二煅烧2~5h，得到第二煅烧物料；所述第一煅烧物料、石膏粉、石灰粉和矿渣粉的质量比为100：（0.4~0.8）：（8~12）：（12~16）；
（3）将所述步骤（2）中的第二煅烧物料在碱性环境中进行化学激发，将所得化学激发物料依次进行干燥和第三研磨，得到粒度<0.045mm的活化建筑粉体；提供所述碱性环境的碱性试剂为NaOH饱和溶液或Na2SiO3饱和溶液；以NaOH计，所述NaOH饱和溶液与第二煅烧物料的质量比为（3~4）：100；以Na2SiO3·9H2O计，所述Na2SiO3饱和溶液与第二煅烧物料的质量比为（4~5）：100；所述化学激发是将所述第二煅烧物料浸泡在所述碱性试剂中进行；所述化学激发的温度为20~40℃，时间为20~35h。
2.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述步骤（1）中第一煅烧前还包括：
将所述建筑渣土进行第一研磨，得到粒度为0.045~0.075mm的研磨建筑渣土。
3.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述步骤（2）中第二煅烧前还包括：
将所述混合物料进行第二研磨，得到粒度为0.045~0.075mm的研磨混合物料。
4.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述干燥的温度为100~110℃。
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