專利名稱：垃圾多孔體材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垃圾處理和廢物再利用技術(shù)，尤其是以膨脹頁巖和垃圾為原料生產(chǎn)垃圾多孔體材料，并大規(guī)模處理垃圾的技術(shù)。
目前，公知的技術(shù)有澳大利研究出一種“用垃圾生產(chǎn)混凝土輕質(zhì)填充物”是將垃圾粉碎兩次與粘土和公共飲食單位、汽車修理廠排出的廢液混合經(jīng)三個(gè)轉(zhuǎn)爐連續(xù)加工焙燒而成，但是上述澳大利的垃圾處理技術(shù)有以下不足(1)工藝繁瑣，不利于大規(guī)模的進(jìn)行垃圾處理;(2)原料中應(yīng)用了垃圾，但其中部分原料指定為飲食單位及氣修廠排出的廢液，這樣的原配料是十分狹隘的，不利于進(jìn)行大規(guī)模的垃圾處理。(3)“澳垃技術(shù)”的產(chǎn)品-“填充物”其品質(zhì)是低的，不具備高的機(jī)械強(qiáng)度，也不夠輕質(zhì)，其比重比普通填充物(石子)只輕20%;(4)原料中的燒結(jié)料唯一用的是粘土，在地球上，粘土是寶貴的，使用粘土全損壞耕地，粘土也是不多的，會(huì)造成原料的饋乏，不能滿足大規(guī)模垃圾處理的需要。
我國(guó)也有關(guān)于使用粘土處理垃圾的專利申請(qǐng)?zhí)?1101067“利用城市垃圾造磚技術(shù)”就是一例，是利用粘土和垃圾為原料，經(jīng)燒結(jié)制造的，其優(yōu)點(diǎn)是處理率高;但粘土仍成為唯一選用的燒結(jié)料，仍存在損壞耕地，以及粘土資源的饋乏問題，而垃圾卻越來越多。反應(yīng)垃圾或垃圾建筑材料的文件資料有“澳大利研究出一種用垃圾生產(chǎn)混凝土輕質(zhì)填充物”《中國(guó)科技信息》1992年第1期。
“日本利用垃圾灰制造建筑材料”《建材工業(yè)信息》1992年第11期。
“全球新型大戰(zhàn)-垃圾戰(zhàn)”《世界科學(xué)》1992年6期。
“正在興起的美國(guó)垃圾工業(yè)”《科學(xué)世界》1992年8期。
地球上的垃圾越來越多，據(jù)估計(jì)會(huì)球每年新增垃圾100億噸，合人均2噸。我國(guó)全國(guó)每年排放工業(yè)固體廢物達(dá)6億噸，城市年積存垃圾5000余萬噸，以平均每年10%的速度增加，許多城市面臨垃圾包圍的隱患。垃圾問題正使全人類面臨空前嚴(yán)竣的挑戰(zhàn)。
本發(fā)明的目的是提供一種以垃圾和膨脹頁巖(易熔頁巖)為原料，經(jīng)燒結(jié)制成一種新型建筑材料-垃圾多孔體材料，并大規(guī)模進(jìn)行廢棄物再利用的技術(shù)，也是一種使垃圾大規(guī)模凝固再生的有益化技術(shù)。
首先是為了提供一種大規(guī)模垃圾處理的技術(shù)，它是利用分布極其廣泛，世界各個(gè)地區(qū)幾乎都有產(chǎn)出，資源極為豐富的膨脹頁巖為原料，而不使用粘土，既不損壞耕地，又從原料上為大規(guī)模處理垃圾提供了資源保證。
本發(fā)明是使垃圾大規(guī)模凝固再生和有益化的技術(shù)，其生產(chǎn)的垃圾多孔體材料，是一種建筑新材料-人造輕骨料，具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、多孔的特征，而用于混凝土填充料、高強(qiáng)水泥砂漿，以及配制具有輕重量填料的加強(qiáng)混凝土，而非常大量地用作高層建筑材料、公路及高速公路路面材料，三峽主體工程及移民工程建筑，以及制作一種廉價(jià)的、利于現(xiàn)代化施工的混凝土，而最大量用于農(nóng)業(yè)上防止水土流失。
從工藝上，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本非常低廉的，進(jìn)行廢棄物再利用的大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的以垃圾和膨脹頁巖(易熔頁巖)為原料，可以不加入助劑，經(jīng)燒結(jié)而制成垃圾多孔體材料，并同時(shí)大規(guī)模處理垃圾。
本發(fā)明采用的膨脹頁巖(易熔頁巖)是含有適量的氧化鐵、碳、有機(jī)質(zhì)和鈣、鎂等助熔組分和揮發(fā)份的粘土質(zhì)頁巖，泥質(zhì)粉砂巖，碳質(zhì)頁巖等易熔巖石。當(dāng)這類易熔巖石(頁巖)和垃圾混合后，在1100℃-1200℃溫度下焙燒的時(shí)候，鐵與碳互相作用，發(fā)生氧化鐵的還原反應(yīng)，還原后的鐵和硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)而形成易熔的低熔體，當(dāng)受熱到熔點(diǎn)時(shí)，其中除有少數(shù)殘留物以包裹體存在之外，絕大部分垃圾都已被熔融或者參加反應(yīng)而化合。同時(shí)由于揮發(fā)份(有機(jī)質(zhì))產(chǎn)生氣相物質(zhì)，并同時(shí)膨脹，經(jīng)冷卻而形成具輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷特征的垃圾多孔體材料。其中鐵、鎂等物質(zhì)起了助熔作用。為本發(fā)明進(jìn)行的垃圾多孔體材料的生產(chǎn)在燒結(jié)過程中具有低的燒成溫度和短的燒成時(shí)間提供了條件。而鐵、鎂等助熔物質(zhì)的來源，主要來自易熔(膨脹)頁巖。
其中膨脹和發(fā)泡作用的有機(jī)質(zhì)，既可來源于頁巖原料之中，也可以來自垃圾原料之中。這里提供了對(duì)原料組份-有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生了兩種選擇，即當(dāng)頁巖中有機(jī)質(zhì)缺乏時(shí)，垃圾原料最好選用城市生活垃圾，當(dāng)頁巖中有機(jī)質(zhì)含量足夠充分時(shí)，垃圾原料可選用工業(yè)固體廢物。因此，本發(fā)明采用的原料，其中垃圾既可以是城市生活垃圾，也可以是工業(yè)廢物。
本發(fā)明在工藝上將頁巖與垃圾混合時(shí)，為了成形或者成球的需要，需加入一定的水份進(jìn)行調(diào)合，而可以采用廢水或污水，這樣污水的處理量可占全部原料的10%以上。因此本發(fā)明可以處理掉一定的污水。
由于采用了有以上成份特征，燒結(jié)特征，熱化特征的膨脹頁巖和垃圾為原料的方案，可以生產(chǎn)出垃圾多孔體材料以及大規(guī)模地處理垃圾，并可以達(dá)到本發(fā)明的目的，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例本發(fā)明在進(jìn)行垃圾多孔體材料生產(chǎn)的實(shí)施例中，所用的原料是垃圾和一種“筆石相頁巖”，無需其他的外加劑(助熔劑和發(fā)泡劑)，即可生產(chǎn)出高強(qiáng)度的垃圾多孔體材料。
這種“筆石相頁巖”呈黑色到黑灰色，粉砂結(jié)構(gòu)，顯薄層狀構(gòu)造，風(fēng)化后顏色變淺，并呈板狀，其成份主要為硅酸鹽礦物，含有鐵、鈣、鎂、碳和有機(jī)質(zhì)，并有釩、鈦、鎳、錳、硼等元素的相對(duì)富集。這種“筆石相頁巖”產(chǎn)于砂頁巖系地層中，以含筆石為特征。出露長(zhǎng)達(dá)數(shù)千公里以上，規(guī)模巨大，蘊(yùn)藏十分豐富，分布廣泛，特別在三峽庫區(qū)有廣泛分布和巨大規(guī)模地集中產(chǎn)出。
這首先有利于三峽庫區(qū)的垃圾處理，尤其是對(duì)西南重鎮(zhèn)重慶的垃圾處理創(chuàng)造了十分有利的條件，又特別是庫區(qū)淹沒區(qū)，主要是重慶有史以來堆積在江河兩岸的舊垃圾的處理。
據(jù)報(bào)道三峽工程對(duì)重慶環(huán)境的影響將是深遠(yuǎn)的，水庫建成后，水流速度下降，江水的稀釋擴(kuò)散能力和復(fù)氧能力會(huì)有所降低，目前，多年累積的城市垃圾，大多在175米水位之下，被淹后，將嚴(yán)重影響重慶江段的水質(zhì)。
據(jù)刊物資料“日本東京市市長(zhǎng)會(huì)議提出不是垃圾把我們淹沒，就是我們把垃圾消滅掉，這一場(chǎng)嚴(yán)重的垃圾戰(zhàn)爭(zhēng)必須采取緊急對(duì)策，晚一天都會(huì)帶來不可挽回的后果”。
重慶面臨的垃圾問題，是更為火急的。
本實(shí)施例采用的“筆石相頁巖”作為垃圾多孔體材料生產(chǎn)的原料，其成份是非常適合的，由于有適量的鈣鎂、鐵和碳，為本實(shí)施例進(jìn)行的垃圾多孔體材料的生產(chǎn)，在燒結(jié)過程中具有低的燒成溫度1100-1200℃和短的燒成時(shí)間，僅2-3分鐘提供了條件。
本實(shí)施例利用的“筆石相頁巖”其中有釩、鈦、鎳、硼等元素的相對(duì)富集，由于它們的存在，并參與了垃圾多孔體材料形成的熱力化學(xué)作用，將使垃圾多孔體材料增加很多優(yōu)良理化性能，譬如進(jìn)一步提高其機(jī)械強(qiáng)度，硬度和耐磨度，以及抗蝕能力和化學(xué)穩(wěn)定性。
本發(fā)明以一種“筆石相頁巖”為原料的實(shí)施例，其生產(chǎn)的垃圾多孔體材料有以下特征1、多孔及輕質(zhì)特征由于孔隙和微孔隙的存在，使垃圾多孔體材料具備了輕質(zhì)特征，比普通填充物輕40%以上。
2、具有陶瓷性質(zhì)特征，其原料成份主要為硅酸鹽，其燒結(jié)后具有高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度以及性脆的特征。摩氏硬度可大于8。
3、隔音絕熱特征由多孔而質(zhì)輕引出了隔音及絕熱的性能。
4、具有低的含水率，或不含水而利水的特征由所具有的陶瓷特征及其孔隙的互不連通，以及有效的防止裂隙的延展，不但其含水率低，而且有阻水利水特征。
5、具有大的表面積特征由多孔質(zhì)特點(diǎn)形成了大的表面積特征，這大為增加了作為填充料與膠結(jié)劑之間的結(jié)合力，將大幅度提高膠凝材料的強(qiáng)度。
6、電絕緣特征垃圾多孔體材料具有陶瓷般的絕緣特征。
7、具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，抗酸堿、鹽及大氣腐蝕。
垃圾多孔體的以上特征，賦與了本發(fā)明不但能使垃圾無害化，而且能將垃圾長(zhǎng)期凝固，使之變成穩(wěn)定物質(zhì)。不難看出本發(fā)明對(duì)垃圾處理的技術(shù)是通過兩次凝固而實(shí)現(xiàn)的，一次是燒結(jié)，另一次是膠結(jié)。本特征是一步實(shí)現(xiàn)了垃圾無害化和使垃圾變成了穩(wěn)定物質(zhì)，并且不論從物理、還是化學(xué)都達(dá)到了穩(wěn)定。這比日本先用焚燒爐制成垃圾灰，然后再膠結(jié)成膠凝材料，不論對(duì)垃圾凝固次數(shù)或是凝固效果都顯然要好。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的垃圾處理凝固和無害化技術(shù)，也從根本上克服了填埋法以及生物垃圾處理法(也是填埋法)存在的嚴(yán)重問題-地下水污染，而地下水是與水井和江河湖泊溝通的。
本發(fā)明-垃圾多孔體是一種新型建筑材料，與人造骨料陶粒非常相似，具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、多孔特征，高的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨度，而極為廣泛地用于樓房建筑材料、公路及高速公路路面材料，水電及其他工程建筑材料。
垃圾多孔體材料在整個(gè)建筑材料中將占據(jù)最大數(shù)量，而全世界的材料生產(chǎn)主要是建筑材料。由于生態(tài)環(huán)保的需要，垃圾多孔體材料將覆蓋整個(gè)建筑領(lǐng)域，這為本發(fā)明進(jìn)行大規(guī)模的垃圾處理，并大規(guī)模生產(chǎn)垃圾多孔體材料奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
本發(fā)明的生產(chǎn)工藝如下本實(shí)施例的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，與水泥生產(chǎn)基本相同，即先將“筆石相頁巖”進(jìn)行碎礦、磨礦，然后與粉碎或磨細(xì)的垃圾混合，配合比一般為1∶1，經(jīng)成球、干燥，然后在短的旋窯中焙燒，焙燒溫度為1100℃-1200℃，燒成時(shí)間2-3分鐘，即得到垃圾多孔體粒料。
其焙燒也可以在立窯中進(jìn)行，即碎料磨料，加煤成球的內(nèi)加煤(全黑法)進(jìn)行煅燒，而制得垃圾多孔體粒料。
本生產(chǎn)工藝在燒制過程中，有較大量的廢氣和煤煙排出，需要進(jìn)行廢氣處理-本發(fā)明生產(chǎn)工藝的后工序處理，可使用對(duì)氣體進(jìn)行再燃燒的方法，或是垃圾焚燒爐處理廢氣的方法即可解決。
垃圾處理應(yīng)該采取綜合治理和利用，包括回收、分檢處理方式。因此，本發(fā)明生產(chǎn)工藝的前工序，應(yīng)該進(jìn)行分選、分離、分檢和提前回收等技術(shù)處理;但已超出本發(fā)明的范籌。
本發(fā)明對(duì)其生產(chǎn)的垃圾多孔體材料的應(yīng)用如下本發(fā)明由于把垃圾廢棄物變成了有用材料，因此，垃圾成為了資源，據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)積存下來的垃圾已超過50億噸。本發(fā)明采用的“膨脹頁巖”或是垃圾，其資源都是十分豐富的，生產(chǎn)成本非常低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，可最大規(guī)模地生產(chǎn)出混凝土用輕質(zhì)填充料，而到處用于各種建筑，特別是用作高層超高層建筑的加強(qiáng)混凝土填料。
據(jù)預(yù)測(cè)“21世紀(jì)，加強(qiáng)混凝土，將被具有輕重量填料的鋼筋結(jié)構(gòu)代替”。而本發(fā)明將以非常大規(guī)模的數(shù)量提供這種輕重量的填充料，而供給各種建筑群體的需要，特別是超高層建筑物的需要。
我國(guó)三峽工程的建設(shè)，擬將采用新技術(shù)，其混凝土方面擬將采用碾壓混凝土新技術(shù)和加強(qiáng)混凝土新技術(shù)。本發(fā)明可為三峽工程及庫區(qū)移民搬遷提供最大量的建筑材料-混凝土填充料。
本發(fā)明生產(chǎn)的垃圾多孔體材料，是一種優(yōu)異的新型路面材料。路面材料是目前的攻關(guān)課題，世界各國(guó)都在致力研究。本發(fā)明生產(chǎn)的垃圾多孔體材料，摩氏硬度可大于8，具有多孔及大的表面積特征，利于提高水泥、瀝青等路面膠結(jié)材料和垃圾多孔體填充材料之間的結(jié)合力，從而提高了混凝土或?yàn)r青路面的強(qiáng)度，克服了一般混凝土(瀝青)路面水泥(瀝青)和碎石介面之間的薄弱環(huán)節(jié)，因此，其制備的路面材料，具有抵抗各種復(fù)雜機(jī)械沖擊的優(yōu)異性能。
本發(fā)明生產(chǎn)的垃圾多孔體材料，由于具有陶瓷特性及其孔隙的互不連通，以及有效防止裂隙的延展，不但含水率低，而且有利水、阻水的特征，而用其制備的水泥砂漿有很好的凍融耐久性，用作路面材料，特別是高速公路，將是抗凍的、防滑的。
本發(fā)明生產(chǎn)的垃圾多孔體材料，很重要的用途是制作一種廉價(jià)的垃圾人造骨料混凝土，或垃圾人造骨料水泥砂漿，用于現(xiàn)代化施工的農(nóng)業(yè)上的灌溉，以及防止水土流失，實(shí)現(xiàn)有效的保土和合理灌溉。
據(jù)報(bào)道每年從世界耕上流失的表層土壤約250億噸。這是一個(gè)嚴(yán)重而驚人的世界環(huán)境問題。我國(guó)也約1/3的耕地受到水土流失的危害。
權(quán)利要求
1.一種用垃圾生產(chǎn)混凝土輕質(zhì)填充物，是以垃圾與粘土混合，經(jīng)轉(zhuǎn)爐焙燒而成的，本發(fā)明垃圾多孔體材料的特征是以垃圾和膨脹頁巖為原料，經(jīng)混合燒制而成垃圾多孔體材料，并大規(guī)模處理垃圾，用作混凝土輕質(zhì)填充料、高強(qiáng)水泥砂漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1垃圾多孔體材料，其特征是不但是多孔的，而且是高強(qiáng)輕質(zhì)的，具有很高的硬度和耐磨度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1大規(guī)模處理垃圾，其特征是將膨脹頁巖焙燒至熔點(diǎn)，同時(shí)膨脹使垃圾凝固，再生為垃圾多孔體材料，而大規(guī)模處理垃圾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1垃圾多孔體材料經(jīng)燒制而成，其特征是可以在旋窯中焙燒或立窯中焙燒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1以垃圾和膨脹頁巖為原料，經(jīng)混合燒制而成，其特征是混合可加入適量的生活或工業(yè)廢水進(jìn)行拌合，而處理掉一定數(shù)量的污水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1垃圾多孔體材料用作混凝土輕質(zhì)填充料，高強(qiáng)水泥砂漿，其特征是用于高層建筑，用于具有輕重量填料的鋼筋結(jié)構(gòu)加強(qiáng)混凝土、墻、地板(磚)、公路及高速公路路面材料，三峽大壩工程及樞紐工程。
全文摘要
垃圾多孔體材料，屬于一種新型建筑材料，是大規(guī)模處理垃圾或大規(guī)模進(jìn)行廢棄物再利用，使垃圾大規(guī)模凝固再生和有益化的技術(shù)。它是以垃圾和膨脹頁巖為原料，經(jīng)粉碎、混合、燒結(jié)而成的，具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、多孔特征的人造輕骨料。用作混凝土填充料，高強(qiáng)水泥砂漿，而非常大量地用于高層建筑材料，公路及高速公路路面材料，三峽工程，以及用于農(nóng)業(yè)上防止水土流失的保土工程。其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本非常低廉。
文檔編號(hào)C04B33/13GK1089246SQ9310255
公開日1994年7月13日 申請(qǐng)日期1993年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月28日
發(fā)明者蔣里軍 申請(qǐng)人:蔣里軍