CN1086368C - 垃圾混凝土及其工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了垃圾混凝土及其工艺，其特征为：所述的垃圾混凝土的重用组分为：垃圾50-85%、结合料15-50%；结合料由轻烧镁、卤片或卤粉、水和调整剂组成，该结合料的重量百分比为：轻烧镁52-58%、卤片或卤粉20-25%、水20-25%、调整剂0.5-2%。本发明为实现低成本，大规模处理城市垃圾提供了一条新的途径，且无需国家巨额投资，无新的垃圾产生，有利于环保，该垃圾混凝土无毒害，无气味，质轻价廉，用途广泛，抗压强度可达2-8MPa。

Description

垃圾混凝土及其工艺
本发明涉及环保和新的建筑材料的技术领域，具体地说是利用垃圾生产垃圾混凝土及其生产工艺。
现行的垃圾处理方法主要有填埋、焚烧和堆放三大类。
在国外的先进国家，以建造垃圾焚烧发电厂为最佳的处理城市垃圾的方法。城市垃圾处理，在有些发达国家已经发展成为高新技术产业，既有利于环境保护，又节约了大量原材料和能源。在这些国家里从家庭这个细胞开始，就做到了垃圾分装，按类运送，分类处理。将可以焚烧的垃圾用于焚烧发电。
但是，焚烧发电在下面的几个方面是难以符合我国国情的：
1、在我国，实际生活水准和文明程度暂时达不到每个家庭的生活垃圾完全分类处理。
2、焚烧发电仅仅是城市垃圾的一部分，一方面焚烧发电所需的垃圾，必须达到一定的燃烧值，而大量的低分子无机物构成的城市垃圾无法用于焚烧发电，例如建筑垃圾等；另一方面，焚烧发电的残余物，仍然需要土地填埋。
3、焚烧发电依然对大气产生污染，城市垃圾中的塑料(特别是含氯等有害物质的)，燃烧时的气体对大气臭氧层有严重的破坏作用。
4、建造焚烧发电厂需要巨额投资。我们将现有的处理垃圾的填埋、焚烧与“垃圾混凝土”的方法进行比较，从下表中就明显看出它们的投资及社会经济效益的差异：
                 垃圾处理投资和效益比较
 垃圾混凝土    填  埋     焚  烧
  日处理量(吨)                  6000(每年180万吨)
  占地面积(亩)     60  4000 200
  总投资(万元/年)     5000  5000 一次性投入33亿元
  年产值(亿元)     6  无 建厂两年内无产值
  经济效益(利润)(万元)     6000，20年共12亿元 无，20年国家总支出10亿元 平均1.6亿元年，20年收回投资
填埋和堆放：长期以来使用的传统方法，现在大多数城市依然普遍使用的方法，该方法对资源(土地和垃圾等资源)的浪费、环境的破坏、国家的负担及对人们生活的危害性，已是有目共睹的，也是深恶痛绝的。
除了填埋和焚烧法外，国内外还有一些对垃圾处理的新的方法。如日本铁道综合研究所研究利用废弃的不可燃垃圾作为铁轨消音材料；上海第一台有机垃圾处理装置，可将有机垃圾通过添加剂变成无害有利的有机饲料，也能将剩饭剩菜经微生物发酵变成饲料；还有利用废塑料油化技术，准备开辟“第二油田”等等。这些都是对垃圾处理且再次利用的良好思路与试验方向，但这些也都面临着“垃圾需分捡、分类处理”的实际困难，且只能是其中的一小部分被利用。
当今世界的大城市，都面临“垃圾围城”的严重威胁。垃圾，这个无法抑制增加的“废物”，已成为影响到国计民生的大事。若不能妥善处理好这些城市垃圾，必定泛滥成灾。有资料表明，全国历年的垃圾存量已高达60多亿吨，侵占了5亿多平方米土地，其中百分之九十以上的城市生活垃圾没有得到处理，一堆了之，有二百多个城市陷入垃圾包围之中。据了解，北京共有450座直径在50米以上的垃圾堆，郊区被垃圾占去的耕地已超10000亩，北京城外30公里内的地方已很难再找到堆放垃圾的地方；在上海，超过20平方米的垃圾堆有2000处；在广州，郊区垃圾占地69公顷；甚至在许多小城市，垃圾横“尸”荒野、污秽四流的景观也随处可见。随着社会和经济的发展，污水、废气、躁声、热岛效应等环境污染将城区的人们躯赶到郊区居住，如果郊区的土地上堆满了垃圾，那么人们又将何处立足？而且，垃圾会散发恶臭、滋生蚊蝇、污染水源、传播疾病，那么人们又岂能安居乐业？
“地球只有一个”，在全球环保保意识日益高涨的今天，根治“垃圾围城”已成为人们的共同呼声。近年来，我国广州、南京、北京等大中城市的人大对此均有呼吁或议案，敦促政府加快解决城市垃圾问题。目前，我国城市生活垃圾的收集、清运、处理基本上由政府承担。财政紧张的城市别说使垃圾资源化，就是要达到无害化目的，也是高不可攀。我国现在垃圾处理大多采用简单堆放或简易焚烧的处理方法，这种“异地安置”的办法每年不仅浪费大量的精力和金钱，而且造成的资源损失达250-300亿元。据悉，北京市每天产生13000吨垃圾，只有约31％被卫生填埋，2％堆肥处理，0.8％焚烧，其余大部分为露天堆放。在上海，仅市区平均每天产生的社会生活垃圾就8000吨之多(峰日垃圾量高达13000吨)，每年垃圾的产量高达300多万吨，而且以每年5-7％的幅度递增。而我市每年用于环境卫生的资金投入，不包括基本建设项目就达到10亿元左右。所以，垃圾如何处理、由谁来支付垃圾费就成为国家和市民都关心的焦点问题。据悉，北京的生活垃圾每年以6％的速度增长，如把这增长的垃圾处理掉，需建设日处理垃圾1000吨的填埋场15个，年占地1000亩，每年不算收集、运输，仅卫生填埋的费用就高达1.5亿元。而全市每年环卫经费只有1亿多元人民币，如果以焚烧方式处理，每年则需十几亿元。北京尚且如此，全国城市每年产生的1.3亿吨垃圾，其处理费将是一个天文数字。
本发明的目的在于提供一种利用生活垃圾制作混凝土及其生产工艺，它能大规模、低成本地将城市垃圾转变为资源。
本发明的技术方案是这样实现的：垃圾混凝土，其特征在于：所述的垃圾混凝土的重量组分为：垃圾50-85％、结合料15-50％；结合料由轻烧镁、卤片或卤粉、水和调整剂组成，该结合料的重量百分比为：轻烧镁52-58％、卤片或卤粉20-25％、水20-25％、调整剂0.5-2％。
垃圾混凝土的工艺，其特征在于：用结合料重量组分为20-25％的水将20-25％的卤片或卤粉溶解至波美度为23-28度的溶液，然后加入0.5-2％的调整剂，再将调配好的溶液加入至52-58％的轻烧镁中搅拌均匀制成结合料，最后将处理后的垃圾中加入结合料混合搅拌均匀，制成垃圾混凝土，它的重量组分为垃圾50-85％、结合料15-50％。
本垃圾混凝土的结合料主要选用价格便宜的矿原料轻烧镁及盐副产品卤片或卤粉，不仅结合性好，而且价格便宜，生产工艺简便易行，根据结合料和垃圾的不同配比，它可广泛用于铺筑路基，制成防浪石、假山等，为实现低成本、大规模地处理城市垃圾提供了一条新的途径，从而根本上解决了城市垃圾的问题，且城市垃圾无需分类，无需国家的巨额投资，无新的城市垃圾产生。该技术是将城市混合垃圾作原料，通过生物、化学物理过程，生成无公害、无再生垃圾的有用材料。这种垃圾新材料无毒、无害、无味、质轻、价廉且用途广泛，抗压强度根据需要可达到2-8Mpa。具体如：
1、修筑道路路基
“垃圾混凝土”修筑道路路基，是大规模消耗城市垃圾的主要途径之一。从我们已做的样板路经专家检测，其强度已远超过国家公路部门所要求的一级以上的高等级公路路基的强度要求，渗水性能好，抗压强度高，性能和效果完全可以取代原有的碎石、粉煤灰等。经过计算，每年仅上海市区的垃圾，就可以修筑50米宽、30厘米厚的公路路基200多公里。
2、江、河、海堤
用“垃圾混凝土”修筑的河海堤，由于堤坝的内部与表面的强度相同，是一个整体，如巨石堆砌而成。另外，本材料抗碱腐蚀性能较好，在海水中，在一定时期内性能越来越好。所以，这样的河海堤强度，将远远超过用沙土和石块修筑的河海堤。
3、防浪石
沿海堤的大陆架，均要投放大量的防浪石，以减少海浪对海堤的破坏(特别是港口、码头)。我们的“垃圾混凝土”，在海水中强度越来越高，特别适应碱性条件，而成本也大大低于水泥制的防浪石。
“垃圾混凝土”完全可以代替石子、黄沙等其它建筑材料，应用于修筑道路路基、江、河海堤和防浪石。如此数量巨大的城市垃圾，在低成本、大规模、无再生垃圾、又易实施的前提下，经过处理将其转变成用于城市建设的有用材料，实现了城市垃圾变废为宝，成为一种有利的再生资源。
图1为本垃圾混凝土的工艺流程图
图2为本垃圾混凝土的一实施例的工艺流程图
下面结合附图对本发明作进一步的描述并给出实施例。
本发明是通过结合料和垃圾产生化学、物理反应，使各组分组成的结合料间及结合料与垃圾均匀分布，生成稳定的水化结晶体，据有关资料及化验上海地区的垃圾特性如下：
上海生活垃圾组成
                                                                                        单位：重量％
  类别   厨余   果类   纸类   橡塑   竹木   纤维   金属   玻璃   渣石   其它
平均  64.14    7.47    8.55     8.83   1.74    2.21   0.62   4.47   1.85   0.12
上海市生活垃圾及灰份
  分  析项  目                               分析结果                            单位：％
   果皮   纤维    纸类   橡塑   厨余   竹木    混合
元素分析     碳(C)   32.70   46.62   33.14   74.10   27.60   40.12   49.59
    氢(H)   5.65   6.32   6.34   12.34   4.61   7.07   7.41
    氧(O)   36.63   35.74   36.99   5.80   24.77   44.05   27.26
    硫(S)   0.16   0.20   0.11   0.08   0.18   0.21   0.21
    氮(N)   1.57   0.37   0.32   0.15   0.97   0.23   0.67
    氯(cL)   0.76   0.37   0.36   0.23   0.47   0.32   0.52
    水份(w)   5.88   2.53   5.49   0.81   3.86   6.38   3.10
    灰分(A)   16.65   7.85   17.25   6.49   37.54   1.62   11.24
本垃圾混凝土中的垃圾须进行预处理，将垃圾中的可回收物品分拣出来回收利用，将垃圾中的超大块状物粉碎，将垃圾中的塑料袋及纤维均切碎，然后将占垃圾重量百分比为3-10％的CaO加入待用垃圾中搅拌均匀，具体为：所要求的垃圾为加入CaO进行脱水消毒处理后的呈粉块状为0-40mm，呈纤维长度小于200mm的垃圾，且水份小于15％，使垃圾和结合料能充分结合，增强其强度；本技术方案中的结合料是关键的技术，为了降低成本选用矿原料轻烧镁及盐副产品卤片或卤粉，轻烧镁中的MgO含量为75-90％、卤片或卤粉中的MgCl2含量为44-46％，根据实施例的试验，所用的调整剂为：硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸镁、高锰酸钾、脲醛树脂、氯化铵、盐酸，或它们中的一至数种的组合，结合料的特性如下：
结合料的化学组成：
8MgO·H2O·3MgCl2    81％
CaO2SiO2             19％
垃圾混凝土的工艺为：按上述比例用水将卤片或卤粉溶解至波美度23-28度的溶液，然后按比例加入调整剂，再将调配好的溶液按比例加入至轻烧镁中，搅拌均匀制成结合料，最后将处理后的垃圾中加入结合料混合搅拌均匀。在实施的过程中往往采用一些机械具体为：垃圾混凝土的工艺，其特征在于：在化浆池内用占结合料重量组分为20-25％的水将20-25％的卤片或卤粉溶解至波美度为23-28度的溶液，再流入原浆池后送入配料罐，加入0.5-2％的调整剂，在轻烧镁配料仓中按结合料重量组分的52-58％的轻烧镁经给料机至拌浆机同时将42-48％的调配好的溶液从配料罐经水泵注入拌浆机中搅拌均匀，制成结合料，最后将处理后的垃圾按垃圾混凝土重量组分的50-85％送入搅拌机，同时从拌浆机中将15-50％的结合料泵入搅拌机混合并充分搅拌均匀，再运输到施工工地，或进行成型经养护制成成品。
实施例1
按上述的垃圾混凝土的制备工艺，在化浆池内用23％的水将2％的卤片溶解至波美度为25度的溶液，再加入0.6％的调整剂，该调整剂占结合料的组分为：硫酸亚铁0.5‰，高锰酸钾0.5‰，盐酸5‰，将调配好的溶液加入55.4％的轻烧镁中搅拌均匀，制成结合料，将结合料和垃圾按比例为1∶3-1∶5搅拌好后直接运到施工现场用现有的路基、假山施工方法直接施工。
实施例2
按上述的垃圾混凝土的制备工艺，在化浆池内用21％的水将22.0％的卤粉溶解至波美度为26度的溶液，再加入0.8％的调整剂，该调整剂占结合料的组分为：硫酸亚铁0.5‰，硫酸铜0.45‰，硫酸镁0.45‰，高锰酸钾0.5‰，脲醛树脂0.55‰，氯化铵0.05‰，盐酸5.5‰，将调配好的溶液加入56.2％的轻烧镁中搅拌均匀，制成结合料，将结合料和垃圾按比例为1∶1-1∶2搅拌好，再根据防浪块，砌块要求的规格尺寸倒入模具中振荡成型，24小时脱模，修整后养护近一个月即可。

Claims (5)

1、一种垃圾混凝土，它主要包括，其特征在于：所述的垃圾混凝土的重量组分为：垃圾50-85％、结合料15-50％；结合料由轻烧镁、卤片或卤粉、水和调整剂组成，该结合料的重量百分比为：轻烧镁52-58％、卤片或卤粉20-25％、水20-25％、调整剂0.5-2％。调整剂为：硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸镁、高锰酸钾、脲醛树脂、氯化铵、盐酸，或它们中的一至数种的组合。
2、按权利要求1所述的一种垃圾混凝土，其特征在于：垃圾为加入CaO进行脱水消毒处理后的呈粉块状为0-40mm，呈纤维状长度小于200mm的垃圾。
3、按权利要求1所述的一种垃圾混凝土，其特征在于：轻烧镁中的MgO含量为75-90％、卤片或卤粉中的MgCl2含量为44-46％。
4、按权利要求1所述的一种垃圾混凝土的工艺，其特征在于：用结合重量组分为20-25％的水将20-25％的卤片或卤粉熔解至波美度为23-28度的溶液，然后加入0.5-2％的调整剂，再将调配好的溶液加入至52-58％的轻烧镁中搅拌均匀制成结合料，最后将处理后的垃圾中加入结合料混合搅拌均匀，制成垃圾混凝土，它的重量组分为垃圾50-85％、结合料15-50％。
5、按权利要求1所述的一种垃圾混凝土的工艺，其特征在于：在化浆池内用占结合料重量组分为20-25％的水将20-25％的卤片或卤粉溶解至波美度为23-28度的溶液，再流入原浆池后送入配料罐，加入0.5-2％的调整剂，在轻烧镁配料仓中按结合料重量组分的52-58％的轻烧镁经给料机至拌浆机，同时将42-45％的调配好的溶液从配料罐经水泵注入拌浆机中搅拌均匀，制成结合料，最后将处理后的垃圾按垃圾混凝土组分的50-85％送入搅拌机，同时从拌浆机中将15-50％的结合料泵入搅拌机混合并充分搅拌均匀，再运输到施工工地，或进行成型经养护制成成品。
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