專利名稱：用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料和制備建筑材料方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種建筑材料技術(shù)領(lǐng)域的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料和制 備建筑材料方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人類生產(chǎn)活動不斷繼續(xù)，將會不斷地有大量廢棄物出 現(xiàn)，如工業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物有粉煤灰、礦渣，含不同重金屬的污泥等，城市 生活固體垃圾有包裝盒的泡沫等以及農(nóng)業(yè)上各類廢棄物如麥稈、鋸末等。這些廢 棄物有些可以循環(huán)再生利用，有些則不能回收利用，如廢棄的泡沫和含不同重金 屬的污泥等。有關(guān)這些廢棄物的處理，多年來人們一直采用填埋或焚燒等方法。 但這些處理方法對環(huán)境帶來了不同程度的危害，如填埋需占用大量耕地，焚燒則 會釋放大量有毒氣體污染環(huán)境。因此，各國學(xué)者通過努力，提出了許多不同新的 廢棄物處理方法，如生物降解和變廢為寶的水泥工業(yè)利用，其中最為典型的是將 其加工成建筑材料。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專利公開號CN02U6674.91，專利名稱 城市固體廢棄物轉(zhuǎn)化處理制成建筑材料及其制備方法，該專利提出將城市固體廢 棄物經(jīng)過預(yù)處理，然后經(jīng)過合成的催化凝固劑膠結(jié)養(yǎng)護形成建筑材料。又如專利 號CN 02116672.2，專利名稱 一種用于固體廢物轉(zhuǎn)化成建筑材料的催化凝固 劑及其應(yīng)用，該專利根據(jù)不同的固體廢棄物提出了相應(yīng)的催化凝固劑，將固體廢 棄物轉(zhuǎn)化為建筑材料的技術(shù)向前邁進了一大步。但從公開的技術(shù)資料看，其所制 備的催化凝固劑所需原材料復(fù)雜，含有一些高分子聚合物，而且廢棄物預(yù)處理過 程復(fù)雜。此外，還有一些專利提出了利用垃圾生產(chǎn)建筑用磚，如申請?zhí)枮?02151561. 1和03119143.6的專利申請，均采用了以水泥為主要膠結(jié)材，配以其 他的提高粘結(jié)強度材料，將經(jīng)過處理的垃圾膠結(jié)成磚材。該專利提出的方法所針 對的垃圾主要是一些建筑垃圾，而且適用面有限，難以廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種用以固結(jié)廢棄物的膠凝材 料和制備建筑材料方法，該膠凝材料能徹底解決各種城市、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢棄物并 將其大范圍轉(zhuǎn)化為各類建筑材料。本發(fā)明將廢棄的EPS泡沫、鋸末等用于生產(chǎn)輕 質(zhì)墻體材料，其具有保溫隔熱和良好的力學(xué)性能等。本發(fā)明能在常溫下將含重金 屬的污泥加工成用于道路工程的基石或彩磚。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明所涉及的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料
其組分及重量百分比為
金屬氧化物粉末 42. 5-57. 0%
調(diào)凝材料 2. 75-7. 5%
磷酸溶液 40-50% 。
所述的金屬氧化物粉末可以選用過燒氧化鎂、氧化鈣、氧化鐵、三氧化二鐵、 三氧化二鋁等其中一種或幾種，優(yōu)先選用過燒氧化鎂。
所述的調(diào)凝材料可以選用硼酸、硼砂、檸檬酸，優(yōu)先選用硼酸粉末。 所述的磷酸溶液為稀釋的磷酸溶液，其體積濃度控制在50%左右。 本發(fā)明所涉及的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料的制備建筑材料方法 首先將金屬氧化物粉末與調(diào)凝材料充分拌合形成粉狀混合料，其中調(diào)凝材料 與金屬氧化物的質(zhì)量比嚴(yán)格控制在5: 95與15: 85之間，以10: 90為佳；然后 將粉狀混合料與稀釋的磷酸充分拌合制成料漿。
包括以下步驟
① 將固體廢棄物進行預(yù)加工處理，將其加工成顆粒粒徑范圍在4-75 umm之
間；
② 按質(zhì)量稱取所制備的膠凝材料40-60份、步驟①所制備的固體廢棄物 40-60份，混合攪拌，邊攪拌邊觀察，并根據(jù)流動性加入水以形成可流動的料漿；
③ 將步驟②制備的料漿注入試模成型制得毛坯； 將毛坯自然養(yǎng)護3-7天，即得到所需建筑材料。
該方法得到建筑材料可以用于生產(chǎn)實心磚、空心磚以及道路用彩色磚等，其具有足夠的強度和良好的耐久性，能夠取代目前建筑工程中使用的墻體材料。 本發(fā)明所涉及的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料的制備建筑材料方法 包括以下步驟
① 將廢棄的EPS泡沫或鋸末，將其加工成條狀或纖維狀；
② 按體積量取所制備的膠凝材料40-60份、步驟①所制備的EPS泡沫或鋸末 40-60份，混合攪拌，邊攪拌邊觀察，并根據(jù)流動性加入水以形成可流動的料漿;
③ 將步驟②制備的料漿注入試模并通過擠壓成型制得毛坯；
④ 將毛坯自然養(yǎng)護3-7天，即得到所需建筑材料。
該方法得到建筑材料可以用于生產(chǎn)保溫隔熱用隔墻板和砌塊，其具有良好的 保溫隔熱性能、輕質(zhì)又具有一定的抗壓強度和良好的耐久性，可以用于取代目前 建筑市場用的各類粉煤灰砌塊和多孔砌塊等。
本發(fā)明所涉及的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料的制備建筑材料方法
包括以下步驟
①按質(zhì)量稱取所制備的膠凝材料40-60份、含水量較高的泥狀廢棄物40-60 份，混合攪拌，邊攪拌邊觀察，并根據(jù)流動性加入水以形成可流動的料漿； ②將步驟①制備的料漿注入試模成型制得毛坯； ③將毛坯自然養(yǎng)護3-7天，即得到所需建筑材料。
該方法得到建筑材料可以用于生產(chǎn)不同規(guī)格的實心或空心圍墻磚，馬路用的 隔離墩、路基層、公路基石、道路用地磚、廣場磚以及堆山造景等，其具有足夠 的強度和良好的耐久性，能夠作為目前建筑工程中使用的各類混凝土替代品。
本發(fā)明利用金屬氧化物與磷酸溶液拌合形成料漿，與廢棄物充分拌合后，經(jīng) 過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成結(jié)構(gòu)致密的結(jié)晶體，將廢棄物穩(wěn)定地固定住并形成建筑 材料。
本發(fā)明優(yōu)點在于采用一種比較簡單的工藝和化學(xué)處理方法將不同廢棄物加 工成性能優(yōu)異的建筑材料，處理過程無毒無二次污染且易于實現(xiàn)。本發(fā)明利用的 是金屬氧化物與磷酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成結(jié)構(gòu)致密的結(jié)晶體并將廢棄物牢牢固定 住。本發(fā)明可以大規(guī)模地處理各類廢棄物，大大地減少廢棄物對環(huán)境的二次污染，
具有"再生再造、技術(shù)簡便、費用低廉"等優(yōu)點，同時還將這些廢棄物根據(jù)其特點制成適合不同領(lǐng)域的建筑材料，實現(xiàn)了提高資源利用，變廢為寶，減少廢棄物 堆積、凈化地球環(huán)境等特點。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下 進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限 于下述的實施例。
實施例1
按質(zhì)量比稱取50%的濃度為50%的磷酸溶液，45%氧化鎂粉末和5%硼酸粉末。 將稱量好的氧化鎂粉末和硼酸粉末充分?jǐn)嚢栊纬煞蹱頜合料后，將磷酸溶液加入 繼續(xù)攪拌形成料漿。
稱取經(jīng)過預(yù)處理的上海某工廠固體廢棄物40公斤，上述所配的料漿60公斤， 加入攪拌鍋中進行攪拌，在攪拌中根據(jù)流動性加入水量5公斤，待攪拌充分后， 澆注到尺寸為150X150X150mm的試模中，在室溫下養(yǎng)護7天后，進行抗壓強度 測試，其強度為40MPa。
該方法得到料漿可以用來生產(chǎn)實心磚和空心磚等，其具有足夠的強度和良好 的耐久性，能夠取代目前建筑工程中使用的粘土磚和混凝土砌塊等。
實施例2
按質(zhì)量比稱取40%的濃度為50%的磷酸溶液，51%三氧化二鋁粉末和6%硼砂 粉末。將稱量好的三氧化二鋁粉末和硼砂粉末充分?jǐn)嚢栊纬煞蹱罨旌狭虾?，將?酸溶液加入繼續(xù)攪拌形成料漿。
按體積稱取經(jīng)過預(yù)處理的廢棄EPS顆粒50份，上述所配的料漿50份，加入 攪拌鍋中進行攪拌，待攪拌充分后，澆注到尺寸為150X150X150mm的試模中并 施加0.5MPa壓力維持成型。在室溫下養(yǎng)護7天后，進行抗壓強度測試，其強度 為15MPa.
該方法得到料漿可以用于生產(chǎn)EPS砌塊或EPS混凝土保溫板，其具有足夠的 強度和良好的耐久性，用于取代目前建筑工程中使用的各類保溫隔熱板材和墻體 材料。
實施例3按質(zhì)量比稱取45%的濃度為50%的磷酸溶液，52.25%氧化鐵粉末和2. 75%檸 檬酸粉末。將稱量好的氧化鐵粉末和檸檬酸粉末充分?jǐn)嚢栊纬煞蹱罨旌狭虾螅瑢?磷酸溶液加入繼續(xù)攪拌形成料漿。
稱取上海某污水廠沉積的污泥40公斤，上述所配的料漿60公斤，加入攪拌 鍋中進行攪拌，待攪拌充分后，澆注到尺寸為150X150X150皿的試模中，在室 溫下養(yǎng)護7天后，進行抗壓強度測試，其強度為20 MPa.
該方法得到料漿可以用于生產(chǎn)馬路用的隔離墩、路基層、公路基石、道路用 地磚、廣場磚以及堆山造景等，其具有足夠的強度和良好的耐久性，能夠作為目 前建筑工程中使用的各類混凝土替代品。
實施例4
按質(zhì)量比稱取50%的濃度為50%的磷酸溶液，42.5%氧化鎂粉末和7.5%硼酸 粉末。將稱量好的氧化鐵粉末和檸檬酸粉末充分?jǐn)嚢栊纬煞蹱罨旌狭虾?，將磷?溶液加入繼續(xù)攪拌形成料漿。
稱取上海吳徑發(fā)電廠排放的III粉煤灰60公斤，上述所配的料漿40公斤， 加入攪拌鍋中進行攪拌，在攪拌中根據(jù)流動性加入水量5公斤，待攪拌充分后， 澆注到尺寸為150X150X150mra的試模中，在室溫下養(yǎng)護7天后，進行抗壓強度 測試，其強度為45Mpa。
該方法得到料漿可以用于生產(chǎn)實心磚和空心磚等，其具有足夠的強度用于承 重墻和良好的耐久性，可以作為目前建筑工程中使用的粘土磚和混凝土砌塊的替 代品。
實施例5
按質(zhì)量比稱取40%的濃度為50%的磷酸溶液，57%氧化鎂粉末和3.0%硼砂粉 末。將稱量好的氧化鎂粉末和硼砂粉末充分?jǐn)嚢栊纬煞蹱罨旌狭虾螅瑢⒘姿崛芤?加入繼續(xù)攪拌形成料漿。
按體積稱取上海某家具廠鋸末50份，上述所配的料漿50份，加入攪拌鍋中 進行攪拌，在攪拌中根據(jù)流動性加入水量3公斤，待攪拌充分后，澆注到尺寸為 150X 150X 150mra的試模中并施加0. 5MPa壓力維持成型，在室溫下養(yǎng)護7天后， 進行抗壓強度測試，其強度為18Mpa。該方法得到料漿可以用于生產(chǎn)仿木材料承重箱條、承重托盤以及保溫隔熱板 和隔墻用的砌塊。該材料具有良好的耐久性和一定的強度，滿足其工程需求，作 為目前市場相應(yīng)產(chǎn)品的替代品。
權(quán)利要求
1、一種用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料，其特征在于，包含的組分及重量百分比為金屬氧化物粉末 42.5-57.0％調(diào)凝材料2.75-7.5％磷酸溶液40-50％。
2、 如權(quán)利要求1所述的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料，其特征是，所述的金 屬氧化物粉末選用過燒氧化鎂、氧化鈣、氧化鐵、三氧化二鐵、三氧化二鋁中一 種或幾種。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料，其特征是，所述 的金屬氧化物粉末選用過燒氧化鎂。
4、 如權(quán)利要求l所述的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料，其特征是，所述的調(diào) 凝材料選用硼酸、硼砂、檸檬酸中一種。
5、 如權(quán)利要求1或4所述的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料，其特征是，所述的調(diào)凝材料選用硼砂粉末。
6、 如權(quán)利要求1所述的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料，其特征是，所述的磷 酸溶液為稀釋的磷酸溶液，其體積濃度控制在50%左右。
7、 一種如權(quán)利要求1所述的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料的制備建筑材料方 法，其特征在于，包括以下步驟① 將固體廢棄物進行預(yù)加工處理，將其加工成顆粒粒徑范圍在4-75 urnm之間；② 按質(zhì)量稱取所制備的膠凝材料40-60份、步驟①所制備的固體廢棄物 40-60份，混合攪拌，邊攪拌邊觀察，并根據(jù)流動性加入水以形成可流動的料漿；③ 將步驟②制備的料漿注入試模成型制得毛坯； 將毛坯自然養(yǎng)護3-7天，即得到所需建筑材料。
8、 一種如權(quán)利要求1所述的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料的制備建筑材料方 法，其特征在于，包括以下步驟①將廢棄的EPS泡沫或鋸末，將其加工成條狀或纖維狀；② 按體積量取所制備的膠凝材料40-60份、步驟①所制備的EPS泡沫或鋸末 40-60份，混合攪拌，邊攪拌邊觀察，并根據(jù)流動性加入水以形成可流動的料漿;③ 將步驟②制備的料漿注入試模并通過擠壓成型制得毛坯；④ 將毛坯自然養(yǎng)護3-7天，即得到所需建筑材料。
9、 一種如權(quán)利要求1所述的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料的制備建筑材料方 法，其特征在于，包括以下步驟① 按質(zhì)量稱取所制備的膠凝材料40-60份、泥狀廢棄物40-60份，混合攪拌， 邊攪拌邊觀察，并根據(jù)流動性加入水以形成可流動的料漿；② 將步驟①制備的料漿注入試模成型制得毛坯；③ 將毛坯自然養(yǎng)護3-7天，即得到所需建筑材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種建材技術(shù)領(lǐng)域的用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料和制備建筑材料方法。用以固結(jié)廢棄物的膠凝材料組分及重量百分比為金屬氧化物粉末42.5-57.0％，調(diào)凝材料2.75-7.5％，磷酸溶液40-50％。本發(fā)明是以金屬氧化物、調(diào)凝材料和磷酸配制而成，通過金屬氧化物與磷酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成的化學(xué)鍵產(chǎn)生結(jié)晶體將廢棄物固定住并形成各類建筑材料。本發(fā)明的膠凝材料可以大規(guī)模的處理包括城市生活固體廢棄物、工業(yè)廢棄物、EPS泡沫塑料顆粒、鋸末以及泥狀廢棄物在內(nèi)的各式廢棄物，使其轉(zhuǎn)化成有用的各類建筑材料，大大地減少固體廢棄物對環(huán)境的二次污染。
文檔編號C04B12/00GK101407383SQ20081020192
公開日2009年4月15日 申請日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者兵 陳 申請人:上海交通大學(xué)