一种将建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法与流程

本发明属于建筑工程专用材料领域，具体涉及一种将建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法。
背景技术：
：建筑垃圾包括建筑弃料和建筑弃土。建筑弃土主要指城市新建、改建等工程土石方开挖的弃土、淤泥，每年国内建筑垃圾占到城市垃圾总量30％～40％，因此建筑弃土总量十分巨大，而这些建筑垃圾的随意处理不仅仅占用了土地资源，更对水体、空气和土壤造成了严重的污染和破坏。目前建筑弃土几乎没有得到妥善处理，建筑垃圾总利用率不足5％，主要原因是工程弃土品质较差、烧结难度高。此外，近几年来，由于建材引发的火灾频频出现。目前，常用的防火保温材料主要有泡沫玻璃、闭孔珍珠岩、玻璃棉等。泡沫玻璃强度低、抗渗透性差；闭孔珍珠岩强度低、易开裂，耐久性较差；玻璃棉则含有无机纤维对人体有害。专利cn201410557401公开的高纯石英发泡陶瓷的制备方法，将二氧化硅与碳化硅微粉均匀混合后，在真空或氩气气氛中、高温下制成石英发泡玻璃，然后，再将石英发泡玻璃热处理产生晶化制成高纯石英发泡陶瓷，但该种方法成本高，对于隔热、隔音建材来说是不必要的，此外，目前并没有直接使用建筑弃土烧结发泡陶瓷的相关报道，鉴于此，本发明公布了一种使用建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法。技术实现要素：本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种将建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法，以解决现有技术中建筑弃土没有得到妥善处理的问题，对难以利用的建筑弃土加以处理及复配，使其能够作为烧结发泡陶瓷的原料，同时对传统发泡陶瓷的性能加以提高。本发明的目的通过以下技术方案实现：一种将建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法，包括如下步骤：(1)收集建筑弃土，并对建筑弃土进行处理，制备烧结骨料；(2)按以下配方备料，烧结骨料70～80份，动物发泡剂5～7份，膨润土5～7份，玻璃碎片5～7份，水20～60份；(3)将步骤(2)各组分放入球磨机球磨，加水练泥，并注入模具中，压力成型，脱模得到生坯；(4)将生坯干燥，得到干燥生坯，再将干燥生坯放入马弗炉烧结，制备得到发泡陶瓷。优选地，步骤(1)所述建筑弃土为土石方开挖弃土或淤泥质建筑弃土，建筑弃土进行处理具体方法为对土石方开挖弃土进行破碎处理，对淤泥质建筑弃土进行堆放处理，并过6目筛，筛选得到粒径不大于3.35mm的建筑弃土原料。优选地，破碎处理使用的是移动破碎机，所述堆放处理堆放时间为8～15天。优选地，步骤(1)烧结骨料具体制备方法为以下三者之一：将土石方开挖弃土和淤泥质建筑弃土混合使用，按重量份计，土石方开挖弃土25～35份，淤泥质建筑弃土30～35份；或者在单独在土石方开挖弃土中添加粉煤灰，按重量份计，取土石方开挖弃土颗粒50～60份，粉煤灰25～30份，粉煤灰的加入是为了解决建筑弃土中钙含量不足的问题，因此优选高钙粉煤灰，湿度小于3％严格控制水含量，保证烧结质量。或者在单独在淤泥质建筑弃土中添加硅藻土，按重量份计，取淤泥质建筑弃土60～70份，硅藻土20～25份。建筑弃土调配及复配主要依据如下：相关原料的化学成分如表1-表5所示表1土石方开挖弃土化学组成(％)化学成分sio2fe2o3al2o3caomgotio2k2ona2o含量78.3013.934.540.540.600.720.810.33表2淤泥质建筑弃土化学组成(％)化学成分sio2fe2o3al2o3caomgoso3k2ona2o含量54.677.1320.40.962.390.483.241.66表3发泡陶瓷适宜的化学组成(％)化学成分sio2fe2o3al2o3cao+mgok2o+na2o含量50-705-1010-201.5-53-8表4硅藻土化学成分(％)化学成分sio2fe2o3al2o3cao+mgok2o+na2o含量65-702-515-1821表5电厂粉煤灰化学成分(％)化学成分sio2fe2o3al2o3cao+mgok2o+na2o含量52.4224.4815-1821对比发泡陶瓷适宜的化学组成可以看出，土石方开挖弃土化学组成sio2过高，al2o3过低，因此场地条件只有土石方开挖弃土时，需要使用al2o3含量高、sio2含量低的粉煤灰根据化学成分进行复配；淤泥质建筑弃土sio2过低，al2o3过高，因此场地条件淤泥质建筑弃土过多时，需要使用sio2含量高的硅藻土根据化学成分进行复配；当施工现场土石方开挖弃土和淤泥质建筑弃土均较多时，可以将两种建筑弃土混合使用，即可互补满足成分要求，无需另外添加其他成分复配。优选地，所述粉煤灰采用燃煤电厂排出的粉煤灰，过50目筛，粒径不大于0.3mm；所述的硅藻土采用天然硅藻土，过35目筛，粒径不大0.5mm。优选地，步骤(2)所述动物发泡剂采用市场可购的动物蹄角发泡剂，起泡性能和稳泡性能均较好，能够满足发泡陶瓷对气泡的需求。动物发泡剂在高温下反应，形成气体，有利于微孔产生，提高发泡效果，但是加入量过多，内部气体压力较大，会出现损坏联通气孔的情况，进而影响保温隔热效果。在发泡剂含量5％～7％时，达到一稳定峰值，且在此范围内发泡均匀，孔径致密发泡剂含量超过7％后，产品强度虽得到提高，但显气孔率明显下降，气孔、孔率分布都不均匀，发泡效果受到抑制。选用动物发泡剂的原因是动物性发泡剂，杂质含量低，刺激性气味较轻，品质均匀，质量一致性好，具有良好的起泡性和优异的泡沫稳定性。由于用该发泡剂产生的泡沫表面强度很高，泡沫极其稳定，用其制作的发泡陶瓷其气泡呈相互独立的封闭状态，气泡与气泡之间不连通，抗渗透性很好。所述膨润土采用市场可购钙基膨润土，钙基膨润土能够调整建筑弃土成分，成本低廉，过35目筛，粒径不大于0.5mm。膨润土具有良好的粘接性，随着膨润土含量增加，陶瓷板强度呈现明显的先上升后逐渐下降的趋势。当膨润土含量较小时(低于1％)，颗粒很难粘接在一起，导致发泡陶瓷强度不高；随着膨润土含量增加(3％-7％)，高温时在骨料表面形成玻璃相，并在颗粒的接触点聚集，使颗粒间能够牢固结合，从而使得发泡陶瓷强度迅速增大；但是当膨润土增加超过一定量时(高于7％)，由于膨润土中所含有的有机质含量相对较高，高温时形成过多的玻璃相，使玻璃相在坯体中分布不均匀从而产生不均匀收缩而使得制品出现裂纹，导致发泡陶瓷强度降低。因此，膨润土的含量控制在5％-7％为宜。所述玻璃碎片是普通硅酸盐玻璃碎片，过6目筛，粒径不大于3.35mm。加入废玻璃，密度明显下降，泡径增大，废玻璃加入量越多，形成的泡径越大，但密度基本不变；适量的玻璃组分在不使流化温度范围变窄的前提下，降低坯料的流化温度，起助溶剂作用，同时玻璃软化温度在1000℃左右，也会在骨料熔融前提前软化，包裹部分气体，改善发泡效果，降低发泡陶瓷密度。当当废玻璃含量较少时，由于分布物料内部的液相量较少，气孔率较低；当废玻璃量增加时，玻璃相增多，熔体黏度下降，气泡增多、增大，气孔率提高，发泡效果提高，密度降低；但当废玻璃过量时，引入了过多的na2o，很容易由于液相黏度的降低而使得气泡逃逸出来形成开口孔，因此废玻璃量不宜过多。优选地，步骤(3)放入球磨机球磨1h，所述模具尺寸为100mm×45mm×25mm。优选地，步骤(3)用压力机直接对模具加压至300～500psi，保压2～3min，脱模得到生坯。优选地，步骤(4)将生坯干燥时，将得到的生坯放入马弗炉，调节温度至100℃，保温1h，得到干燥生坯，马弗炉为1200℃硅碳棒马弗炉。优选地，步骤(4)将干燥生坯放入马弗炉烧结时，在600～800℃条件下预热，预热时间为30～60min，冷却后，升温至1100～1200℃条件下烧结，烧结时间为30～60min。更优选地，步骤(4)将干燥生坯放入马弗炉烧结时，采用阶段式温度控制：预热时快速升温，该阶段采用8～12℃/min的升温速率迅速升温至700℃左右，目的是迅速在加热坯料表面，使其烧结成为保护层，防止动物发泡剂等添加剂的变性消耗；预热后冷却时快速降温，快速降温阶段采用逐步调节马弗炉温度至低温的方法，能够最大程度地将气泡保存，使气孔率最大化；700℃至1000℃阶段采用6～8℃/min升温速率，在此阶段，陶瓷在局部烧结形成，如果升温过快，会导致烧结不均匀，进而导致裂纹等缺陷；1000℃至1000℃阶段采用4～6℃/min升温速率，在此阶段，气泡开始大量产生，需要缓慢升温以保证气泡尺寸稳步变大且气泡封闭。发泡陶瓷是一种多孔陶瓷材料，拥有轻质、高强、耐高温、保温、隔音等优良性能，用于建筑防火材料和隔音材料，如果将建筑弃土应用到制备发泡陶瓷之中，由于发泡陶瓷通常不作为结构构件使用，将大大降低对于材料品质要求，建筑弃土品质较差，要将其处理至高品质，往往经济成本较高，得不偿失，因此将其运用到非结构构件的制备中，就可以解决建筑弃土品质差的问题，本发明对难以利用的建筑弃土加以处理及复配，使其能够作为烧结发泡陶瓷的原料，同时对传统发泡陶瓷的性能加以提高。与现有技术相比，本发明的有益效果：1、本发明提供的一种使用建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法，符合建筑行业的绿色发展方向，响应了社会对于建筑行业节能减排的号召，有望解决建筑弃土的污染与资源短缺的矛盾，具有非常重要的社会效益。2、本发明提供的一种使用建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法，该方法主要原料使用的是建筑弃土，用量至少达60％以上；此外，粉煤灰主要是燃煤电厂排出的废弃物，玻璃碎片是普通的硅酸盐玻璃碎片。因此，本发明设计的原料大多价格低廉，将建筑垃圾资源化，烧结的发泡陶瓷具有隔音、保温、隔热特性，可作为专用材料广泛应用于建筑行业。因此本项目具有显著的经济效益。3、本发明提供的一种使用建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法，该方法使用的原料主要有建筑弃土、粉煤灰、玻璃碎片等，建筑弃土和粉煤灰目前利用率低而且污染环境。该方法中，建筑弃土、粉煤灰和玻璃碎片用量占比超过80％，将很大程度上减少建筑弃土和粉煤灰对环境造成的污染，同时提高了建筑垃圾的利用率。因此，本发明具有显著的生态环保效益。4、本发明提供的一种使用建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法，该方法主要原料使用的是建筑弃土，用量至少达60％以上，能够有效提高建筑弃土的利用率；此外，使用粉煤灰也能够减少工业污染，玻璃碎片则提高了可重复利用资源的利用率，因此本发明对保护环境有较大意义。5、本发明提供的一种使用建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法，添加的高钙粉煤灰调整了建筑弃土的化学成分，使其更适合用于烧结发泡陶瓷。同时粉煤灰与sio2和al2o3反应，该反应能够减少升温过程中的开裂；粉煤灰颗粒小，可以填充陶瓷空隙，使其更加致密，增强发泡陶瓷的抗渗透性。6、本发明提供的一种使用建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法，添加的精制硅藻土调整了建筑弃土的化学成分，使其更适合用于烧结发泡陶瓷。硅藻土具有松散、空隙多的特点，增加了发泡陶瓷的孔隙率，空气是热量和声音的不良导体，能够有效阻断热量、声波的传导，使发泡陶瓷质地轻，隔音好，耐热、隔热，能够提高发泡陶瓷的保温隔热特性。7、本发明提供的一种使用建筑弃土烧结发泡陶瓷的方法，烧结过程分段升温，烧结完成后快速退火，发泡陶瓷中气孔数量能够达到最大化，有效阻断热量、声波传导，且有效降低体积密度，使发泡陶瓷质轻、隔热、隔音效果更好。附图说明图1为本发明方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。对比例1建筑弃土选用土石方开挖弃土，不使用粉煤灰调配弃土复配。按如下步骤实施：收集土石方开挖弃土，并将土石方开挖弃土放入移动破碎机，对其进行破碎处理，过6目筛，筛选得到粒径不大于3.35mm的建筑弃土原料。按照重量份计，取上述土石方开挖弃土80份，动物蹄角发泡剂5份；钠基膨润土5份；普通硅酸盐玻璃碎片5份；自来水60份。将称取的上述各物料放入球磨机，球磨1h，加水练泥，并注入尺寸为100mm×45mm×25mm的模具中。用压力机直接对模具加压至300psi，保压2min，脱模得到生坯。将上述得到的生坯放入马弗炉，调节温度至100℃，保温1h，得到干燥生坯。将上述干燥生坯放入马弗炉，采用8℃/min升温速率迅速加热至800℃，随后降低升温速率，采用6℃/min升温至1000℃，随后再次降低升温速率至4℃/min，加热至1100℃，保温40min后，调节炉内温度降温后获得发泡陶瓷。上述制备得到的发泡陶瓷，部分相关性能指标数据如表6所示：表6对比例1性能指标性能密度(g/cm3)导热系数[w/(m.k)]显气孔率(％)抗压强度(mpa)指标1.3130.907503.13不加入粉煤灰进行复配的对比例，显气孔率、抗压强度明显不足，无法满足国家标准，因此应当按照本方法对建筑弃土进行复配。对比例2建筑弃土选用淤泥质建筑弃土，并使用硅藻土调配，烧结不采用分段控制工艺。按如下步骤实施：收集淤泥质建筑弃土，并将淤泥质建筑弃土进行堆放处理15天，过6目筛，筛选得到粒径不大于3.35mm的建筑弃土原料。在淤泥质建筑弃土中添加硅藻土，按重量份计，取土石方开挖弃土颗粒70份，硅藻土25份，将原料放入卧式螺带混合机，拌和20min，得到烧结骨料。按照重量份计，取上述烧结骨料80份，动物蹄角发泡剂7份；钠基膨润土7份；普通硅酸盐玻璃碎片7份；自来水20份。将称取的上述各物料放入球磨机，球磨1h，加水练泥，并注入尺寸为100mm×45mm×25mm的模具中。用压力机直接对模具加压至500si，保压3min，脱模得到生坯。将上述得到的生坯放入马弗炉，调节温度至100℃，保温1h，得到干燥生坯。将上述干燥生坯放入马弗炉，采用12℃/min升温至1200℃，保温30min后，调节炉内温度降温后获得发泡陶瓷。上述制备得到的发泡陶瓷，部分相关性能指标数据如表7所示：表7对比例2性能指标性能密度(g/cm3)导热系数[w/(m.k)]显气孔率(％)抗压强度(mpa)指标1.7531.211≤302.78由于未分阶段升温，各反应未能正常进行，过快升温导致发泡剂变性消耗，无法正常发泡，导致显气孔率直接下降，进而引起密度增大，导热系数变大，严重影响保温隔热效果；此外，过快的升温还使得陶瓷块体烧结不均匀，进而产生裂纹，直接影响强度大幅降低。因此不按照上述分段升温方法烧结，得到的发泡陶瓷性能明显不佳，远不能满足国家标准。实施例1建筑弃土选用土石方开挖弃土，并使用粉煤灰调配弃土。按如下步骤实施：收集土石方开挖弃土，并将土石方开挖弃土放入移动破碎机，对其进行破碎处理，过6目筛，筛选得到粒径不大于3.35mm的建筑弃土原料。在土石方开挖弃土中添加粉煤灰，按重量份计，取土石方开挖弃土颗粒50份，粉煤灰25份，将原料放入卧式螺带混合机，拌和20min，得到烧结骨料。按照重量份计，取上述烧结骨料80份，动物蹄角发泡剂5份；钠基膨润土5份；普通硅酸盐玻璃碎片5份；自来水60份。将称取的上述各物料放入球磨机，球磨1h，加水练泥，并注入尺寸为100mm×45mm×25mm的模具中。用压力机直接对模具加压至300psi，保压2min，脱模得到生坯。将上述得到的生坯放入马弗炉，调节温度至100℃，保温1h，得到干燥生坯。将上述干燥生坯放入马弗炉，采用8℃/min升温速率迅速加热至800℃，随后降低升温速率，采用6℃/min升温至1000℃，随后再次降低升温速率至4℃/min，加热至1100℃，保温40min后，调节炉内温度降温后获得发泡陶瓷。上述制备得到的发泡陶瓷，部分相关性能指标数据如表8所示：表8实施例1性能指标性能密度(g/cm3)导热系数[w/(m.k)]显气孔率(％)抗压强度(mpa)指标0.8980.093≥756.0各项指标均符合规定。实施例2建筑弃土选用淤泥质建筑弃土，并使用硅藻土调配。按如下步骤实施：收集淤泥质建筑弃土，并将淤泥质建筑弃土进行堆放处理15天，过6目筛，筛选得到粒径不大于3.35mm的建筑弃土原料。在淤泥质建筑弃土中添加硅藻土，按重量份计，取土石方开挖弃土颗粒70份，硅藻土25份，将原料放入卧式螺带混合机，拌和20min，得到烧结骨料。按照重量份计，取上述烧结骨料80份，动物蹄角发泡剂7份；钠基膨润土7份；普通硅酸盐玻璃碎片7份；自来水20份。将称取的上述各物料放入球磨机，球磨1h，加水练泥，并注入尺寸为100mm×45mm×25mm的模具中。用压力机直接对模具加压至500si，保压3min，脱模得到生坯。将上述得到的生坯放入马弗炉，调节温度至100℃，保温1h，得到干燥生坯。将上述干燥生坯放入马弗炉，采用12℃/min升温速率迅速加热至800℃，随后降低升温速率，采用8℃/min升温至1000℃，随后再次降低升温速率至6℃/min，加热至1200℃，保温30min后，调节炉内温度降温后获得发泡陶瓷。上述制备得到的发泡陶瓷，部分相关性能指标数据如表9所示：表9实施例2性能指标性能密度(g/cm3)导热系数[w/(m.k)]显气孔率(％)抗压强度(mpa)指标0.9220.114≥705.65各项指标均符合规定。实施例3建筑弃土选用土石方开挖弃土和淤泥质建筑弃土，按照两者用量比例1：1混合使用即可，无需复配。按如下步骤实施：收集土石方开挖弃土，并将土石方开挖弃土放入移动破碎机，对其进行破碎处理；收集淤泥质建筑弃土，并将淤泥质建筑弃土进行堆放处理15天。将初步处理过的建筑弃土过6目筛，筛选得到粒径不大于3.35mm的建筑弃土原料。按照重量份计，取土石方开挖弃土35份；淤泥质建筑弃土35份；动物蹄角发泡剂5份；钠基膨润土7份；普通硅酸盐玻璃碎片5份；自来水40份。将称取的上述各物料放入球磨机，球磨1h，加水练泥，并注入尺寸为100mm×45mm×25mm的模具中。用压力机直接对模具加压至500psi，保压3min，脱模得到生坯。将上述干燥生坯放入马弗炉，采用8℃/min升温速率迅速加热至800℃，随后降低升温速率，采用6℃/min升温至1000℃，随后再次降低升温速率至4℃/min，加热至1100℃，保温40min后，调节炉内温度降温后获得发泡陶瓷。上述制备得到的发泡陶瓷，部分相关性能指标数据如表10示：表10实施例3性能指标性能密度(g/cm3)导热系数[w/(m.k)]显气孔率(％)抗压强度(mpa)指标0.8870.098≥755.97各项指标均符合规定。实施例4建筑弃土选用土石方开挖弃土和淤泥质建筑弃土，按照两者用量比例。1.5：1混合使用即可，无需复配。按如下步骤实施：收集土石方开挖弃土，并将土石方开挖弃土放入移动破碎机，对其进行破碎处理；收集淤泥质建筑弃土，并将淤泥质建筑弃土进行堆放处理15天。将初步处理过的建筑弃土过6目筛，筛选得到粒径不大于3.35mm的建筑弃土原料。按照重量份计，取两者建筑弃土的最大比例1.9，即取土石方开挖弃土35份；淤泥质建筑弃土18份；动物蹄角发泡剂7份；钠基膨润土5份；普通硅酸盐玻璃碎片7份；自来水20份。将称取的上述各物料放入球磨机，球磨1h，加水练泥，并注入尺寸为100mm×45mm×25mm的模具中。用压力机直接对模具加压至300psi，保压3min，脱模得到生坯。将上述干燥生坯放入马弗炉，采用10℃/min升温速率迅速加热至800℃，随后降低升温速率，采用6℃/min升温至1000℃，随后再次降低升温速率至4℃/min，加热至1200℃，保温40min后，调节炉内温度降温后获得发泡陶瓷。上述制备得到的发泡陶瓷，部分相关性能指标数据如表11示：表11实施例4性能指标性能密度(g/cm3)导热系数[w/(m.k)]显气孔率(％)抗压强度(mpa)指标0.9070.093≥705.68各项指标均符合规定。本发明适用于各种保温隔热材料，能够解决现在建筑弃土利用率不高的问题，粉煤灰、硅藻土及碎玻璃的再利用问题以及对环境的污染问题，与此同时，还能够提高发泡陶瓷的品质，使其更轻、保温隔热性能更好。故本发明有效克服了现有技术的缺陷，具有较高的利用价值。上述的对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页12