专利名称：煤渣水泥空心砖的制作方法
前言我国是产煤大国，工业与民用燃料，都是以煤为主。电力工业，以火发电厂为主，工业及民用锅炉，都是以燃烧煤为主。我国的化肥工业兴旺发达，大中小型的化肥厂，遍布全国各地县市。除七十年代以来引进的十余间大型化肥厂是以石油产品为原料和燃料之外，其余的化肥厂，不论是生能硫氨、硝氨、碳氨、尿素的化肥厂，都是以煤为原料和燃料。一般的中、小型化肥厂，生产每吨氨的两煤耗，(锅炉用煤及造气炉用煤)平均都在两吨半以上，造气炉的煤渣，是块煤的煤渣。煤渣，煤灰的数量为数不小，煤渣是我国主要的工业“废渣”，废弃无用，数量很多，在全国各地，分布很广，煤渣堆放场地，占地面积很多，并且对当地环境都有不同程度的污染。
我国人造石油工业，产量虽然不多，集中在抚顺，茂名等地。而生产每吨人造石油，需要投入干馏炉的油页岩，要七十至八十吨之多;而由干馏炉排出的油页岩渣的数量却为投入量的百分之八十至九十之多。暂且不谈生产人造石油的“废气”和“废水”的污染。而生产造石油的特点是产油少，废渣多。历年来油页岩渣弃置无用，堆积如山，并且对当地环境的污染，是比堆放煤渣、煤灰更为严重。
以煤渣或油页岩废渣为主要原料，生产煤渣水泥空心砖，是有效利用工业废渣，化害为利，变废为宝，综合利用，综合治理工业“三废”的重大环保工程项目之一，是能够充份利用工业废渣，并有显著经济效益的有效方法。
大约在十一、十二年前，申请人当时从事广东省石油化工方面的环保工作时，曾在广东高州县参观过当地一间规模不大的乡镇、社队企业，是用煤渣破碎后，与适量的水泥混合，加适量的水混和，用模具冲压成型，生产煤渣水泥砖，是普通形的煤渣砖，其外观规格和质量都不错，可惜至今仍未见得到推广应用。
十多年过去了，对此却漫不经心，直至最近，才偶然的思考起来，记忆犹新，才加以研究和发展。本专利煤渣水泥空心砖，是受到这有益的启发，才能诞生。本专利虽然是小小的发明创造，但其意义，作用，用途和经济效益却很大。为综合利用，综合治理工业废渣找到出路。
开放改革以来，我国城乡经济建设迅猛发展，城乡的住房，高层建筑，高层商品房的建设，尤为显著。红砖的需用量很大，不断增长。煤渣水泥空心砖是红砖很好的代用品，并且比外形规格为240×120×60的标准红砖，具有更多的优点和特点，本专利的煤渣、水泥空心砖的外形规格尺寸是240×120×180，是相当于三块标准红砖叠合的体积。而其重量却轻了一半有多，是一种新型的建筑材料，建筑用砖，可以砌筑240，180，120三种规格厚度的砖墙。每砌筑一块空心砖，相当于砌三块标准红砖，施工快捷，而建筑砂浆的用量，仅是砌筑标准砖墙用量的二分之一，或更少一些，能节约用料，降低砌体的造价成本。
由于这新型的空心砖是轻质建筑材料，所以特别适宜用于框架结构的高层建筑、高层商品房的建筑物的外墙及内墙砌体之用。同样的也适用于三数层的低层建筑物，如以横墙承重，梁板结构的混合结构建筑的外墙及内墙砌体之用。
煤渣的本身是一种不良导热的物质，而煤渣水泥空心砖内部结构的空间，是一个密闭性的空气室。这种结构形式的组合，赋予这种煤渣水泥空心砖隔音、隔热、防寒的性能。这些性能是标准红砖不可比拟的。使用这种新型的空心砖砌体的建筑物，不论是高层建筑和低层建筑，不论是南方或北方，都具有隔音、隔热、保暖防寒的性能和作用。特别适宜于用作冷藏库的内外墙和地坪铺砌的建筑材料。
煤渣水泥空心砖具备以上的优良性能，必然的能够普遍推广应用，大部分的代替标准红砖的使用。为综合利用，综合治理工业“废渣”煤渣，油页岩废渣开劈了美好的前景。
说明煤渣水泥空心砖，是利用煤渣为主要原料，亦可以利用油页岩废渣，或者用油页岩废渣与适当数量的煤渣混合，破碎为主要原料，与适量的水泥及小量的生石灰为次要原料，三种原料，干料混合，加适量清水喷淋搅拌混合，用水量要严格控制，使混合料呈松散状，手感要不感觉有粘糊，才有利于用模具冲压，压制成型和脱模。
附
图1.是煤渣水泥空心砖组合图，附图5.是其轴测投影图，附图4.是空心砖的截面图，图2.是半空心砖壳体图，图3.是空心砖中格加强板图。
煤渣水泥空心砖是由图2所示的两块半空心砖壳体及图3所示的空心砖中格加强板，用纯水泥浆涂布粘合组成为一块煤渣水泥空心砖。其制造工艺及设备如下1.压制成型模具成型模具用钢材制造。需用模具两套，分别按图1.半空心砖壳图的图形及标注的尺寸，设计制造。半空心砖壳体模具，一套或两套(由于需用半空心砖壳体两块才能组合成为一块空心砖，因此选用两套模具更为合理)，设计制造成型模具，必需考虑到模具表面的光洁度，及压制成品的半砖壳体易于脱模。另一套空心砖中格加强板的模具应按照图3.空心砖中格加强板图的图形及其标注的尺寸设计制造。
2.压制成型机械可以选用冲床或摩擦式螺旋压床。成型模具是安装在压制成型机械上。
3.主要原料破碎机械及工艺主要原料，块煤煤渣或油页岩废渣。用双滚筒破碎机，(例如选用双滚筒练胶机)轧碎，双滚筒的间距(间隙)，调至2～3mm，及3～4mm两种间隙，使轧碎后的粒料有大细之分，(互相混合，使级配混合料的空隙率降低减少，以节省水泥的用量)。如用粉煤渣，要过筛后，隔除的粗粒料，可再投入双滚筒破碎机，轧碎后使用。如用油页岩废渣为主要原料，可以适当的与煤渣约30～40%混合作为配合料使用。
4.次要原料，水泥与生石灰粉的用量水泥用量可参照建筑施工，预算定额中的水泥砂浆制作部分的40～50号水泥砂浆的水泥用量定额。
生石灰粉的用量可参照建筑施工，预算定额中的混合砂浆制作部分的＃40号混合砂浆的石灰用量定额，适当的增减。
以上提出的水泥与石灰的用量，应以首批试制的煤渣水泥空心砖的成品养护28天后，作材料试验，试压，确定成品砖的标号后，再根据生产成品砖的标号的要求，再行适当调整增减水泥及生石灰的用量。
使用生石灰作为次要的配合原料，是使半成品空心砖壳体及中格加强板易于压制成型及脱模，并且使成品砖砌体吸收空气中的二氧化碳CO2，逐渐转变成为碳酸钙的混合物，使煤渣水泥空心砖随着时间，愈耐愈坚固。
5.原料混合机械及混和工艺主要及次要原料的混合，混和机械，选用200立升混凝土搞拌机较为合适。煤渣轧碎后，干粒料，粗粒料3～4mm，约60%，细粒料2～3mm，约40%，级配投入，次要原料，水泥及生石灰按用量投入搞拌机。干料搞拌均匀后，严格控制用水量，由混凝土搞拌机的加水桶徐徐注入，边搞拌边注水，至搞拌均匀，干湿适中，搞拌混和物要手感松散，不感觉粘糊，即可出料，送至冲压，压制成型工序使用。
6.冲压，压制成型工序压制成型模具是安装在冲床，或摩擦式螺旋压床上，将混和物料放置于模具中，冲压成型，脱模后，即为半成品。半空心砖壳体及空心砖中格加强板。
用人工将半成品，两块半空心砖壳体，与一块空心砖中格加强板的粘合面，用毛刷涂布纯水泥浆后，用人工粘合压实，用木槌轻轻敲击，粘合牢固后，即为成品煤渣水泥空心砖，静放置二小时，俟水泥浆初凝后，移送至堆放场叠堆养护。
煤渣水泥空心砖的冲压，压制成型的工艺，与广东省的一些农村住户制作炒米饼的工艺十分相似。炒米饼的制作工艺是将炒米粉与适量的红糖浆混合，搞拌，混和。至干湿度适中，手感松散，不感觉粘糊，然后将饼料放置在木制饼模，压实，用木槌敲击成型，再用木槌敲击脱模，即为炒米饼成品，炒米饼的制作工艺过程，是物理现象的成型过程。
煤渣水泥空心砖的压制成型也是物理现象的成型过程，但从物料，煤渣、水泥、石灰，加水搞拌混和过程开始，已经是产生化学变化的过程。水泥，混凝土的水化理论，及变硬过程，是相当的复杂，但压制成型对于物料的含水量控制，是一个非常重要的问题。在理论上混和搞拌物料的用水量，仅需满足煤渣粒料或油页岩渣粒料的湿润，和水泥、石灰水化所需的用水量而已。用水量过多或过少，都不利于半成品的压制成型和脱模。因此严格控制搞拌混和的用水量是生产煤渣水泥空心砖的重要工艺和手段。
7.成品堆放和养护煤渣水泥空心砖是新型的轻质建筑材料，也是一种新型水泥制品，为了防止成品过早的因蒸发而失去水份，提前收缩，出现裂缝，和不利于成品强度的增长，也必须养护。由于这种成品是价值不高，数量甚大，也不适宜采用蒸汽护养，而增大其生产成本。可以采用露天堆放，用水喷淋，覆盖养护。露天堆场的地坪，应采用混凝土地坪为宜。成品由压制成型工序运送至堆场叠堆堆放。砖块叠堆要留有适当的空隙，以利于堆砌体内的空气流通。堆放至适当的高度后，用输水胶管一端与自来水管连接，另一端用旋塞与连蓬式淋浴喷头联接，用自来水均匀的喷淋，使空心砖的叠堆体含水量达到饱和，并使混凝土地坪存有小量积水，然后用编织塑料布，占布复盖，包括叠堆体的四周边至地坪面，用砖块压好，以防止堆体内空心砖的的水份迅速蒸发，并使堆体内的空气相对湿度，保持在90%左右。养护四天左右，再将布移去，使叠堆体的空心砖自然蒸发，减少水份。堆放前后共七天，即可作为成品出厂。由出厂销售至作为建筑材料使用时，要经过一段时间，这时煤渣水泥空心砖已具备水泥制品R28天的强度。
8.砌筑使用的补充说明。
煤渣水泥空心砖不能用砖刀砍开，砍成任意尺寸使用。因为用砖刀砍开后，即成为废料，不能使用。因此砖墙砌体砌筑的长度和高度，如不符合煤渣水泥空心砖的规格尺寸240×120×180，及灰缝间隙尺寸的公倍数(整数)时，即每皮砖砌体长度终端的一块砖的尺寸是小于一块煤渣水泥空心砖，则这一块砖只能用标准红砖，用砖刀砍成必须的尺寸，用砂浆砌筑填塞，如果砌体的高度，由楼、地面起砌至梁底，或楼板底面，砌体顶部的最后一皮砖的高度，小于煤渣水泥空心砖的规格尺寸的高度，则这一皮砖，也只能用标准红砖去砌筑。
特征1.本专利煤渣水泥空心砖，是利用工业废渣、煤渣、油页岩废渣为主要原料，用水泥、石灰为次要原料，生产制造煤渣水泥空心砖。产品是用途广泛，需用量很多的新型轻质建筑材料。生产成本低，经济效益高，是有效的综合治理，综合利用“三废”的重大环保工程项目之一。
2.本专利的产品空心砖，是新型的轻质建材，建筑用砖，具有隔音，隔热，保温，防寒的优异性能，特别适宜用于高层建筑物的使用，施工快捷，建筑砂浆用量少。
3.本专利的产品是综合利用工业废渣为主要原料，而生产制造煤渣水泥空心砖的工艺过程中并无“三废”排放，因而不会对环境产生污染。
4.我国水泥产量很大，水泥产品中立窑水泥的产量超过半数，而立窑水泥的产品中，低标号水泥数量不小。但低标号水泥用于煤渣水泥空心砖的生产制造，并没多大的影响，只不过是用量稍为多一些而已，因此，煤渣水泥空心砖的生产与水泥工业的生产互相依存，互相促进，起到相辅相成的良性循环的作用。
煤渣水泥空心砖的衍生品种，混合产品煤渣硫铁矿渣水泥空心砖。
我国的硫酸厂及磷肥厂的硫酸生产，多数都是以硫铁矿为原料，由燃烧硫铁矿的沸腾炉排出的硫铁矿废渣，基本上是氧化铁和少量燃烧不完全的硫铁矿，并且吸附着一些残留的二氧化硫气体，这些硫铁矿废渣因含硫量高，不能作为冶炼生铁的原料，弃置无用，历年堆放，数量不断增加，遇下雨雨淋后，时有酸性水流出，污染环境。因此，硫铁矿废渣也是急需处理，治理和综合利用的环保工程的重要课题。
煤渣、硫铁矿渣、水泥空心砖的生产制造是综合利用硫铁矿废渣的有效途径。其生产工艺如下将硫铁矿废渣堆放在防酸的混凝土，并有适当坡度的地坪，用水喷淋，水洗清除矿渣吸附残存的二氧化硫，喷淋水洗后的废水是含亚硫酸的酸性废水，沿地坪的坡度流至水沟，集流至酸性废水处理池，中和处理。
喷淋水洗后的硫铁矿渣，基本上是氧化铁和少量燃烧不完全的硫铁矿渣。过筛后，将分离出的粗粒料用双滚筒轧碎机轧碎后，堆放在一起，作为制砖的原料。
硫铁矿渣，不适宜单独作为制空心砖的主要原料，应与煤渣搭配，混合使用。将煤渣(粗细粒料按上述级配)约60%，与硫铁矿渣约40%混合搭配作为生产制造煤渣、硫铁矿废渣水泥空心砖的主要混合原料，送至主要原料和次要原料混合，混和工序。
煤渣、硫铁矿废渣、水泥空心砖的制造工艺，混合料的混和的水泥及石灰的用量，及加水搞拌混和工序，及压制成型，粘合成整个空心砖工序及成品的养护的全部制作工艺过程，是与生产制造煤渣水泥空心砖的工艺过程相同。
硫铁矿渣，用清水喷淋，水洗后的含酸性废水，由汇流排水沟，引流至废水处理池，用化学法，用生石灰中和处理，成为中性废水，至PH值为7-8，略成微碱性，静置澄清，达到排放标准后，无害排放。
用作中和酸性废水的石灰，与废水反应后生成亚硫酸钙及微量的氢氧化钙的沉淀物，过滤后是糕状的废渣，没有二次污染的物质，无需废弃，可以加以利用。用适量的清水稀释，搞拌后成为乳状的液体，送至加水混合，混和搞拌工序，送至搞拌机的加水桶，作为有掺合料的液体，代替清水，作为加水混合搞拌的用水。这样处理，对于成品砖，煤渣、硫铁矿渣、水泥空心砖来说，没有产生不良的作用和影响。而处理酸性废水的废渣，作为掺合料使用是合理的安排，而又加以综合利用了。
本专利的煤渣水泥空心砖及其衍生产品共有三个品种1.煤渣水泥空心砖2.油页岩渣、煤渣水泥空心砖3.煤渣、硫铁矿渣、水泥空心砖三个品种的空心砖，都是综合治理，综合利用工业废渣为主要原料的新型建筑材料，是有显著经济效益的综合治理，综合利用的环保工程项目，并能为城乡建设作出贡献。
说明书附图的图号、图名及图例表
权利要求
1.一种新型轻质建筑材料空心砖，是利用煤渣为主要原料，水泥、石灰为次要原料，生产制造煤渣水泥空心砖。其特征是利用工业废渣，制造一种新型轻质的建筑材料，并具有隔音，隔热，防寒的优异性能。
2.如权利要求一所述的空心砖，是用两块半成品，空心砖壳体及另一块半成品，空心砖中格加强板;用人工扫纯水泥浆涂布其粘合面，粘合为一整块煤渣水泥空心砖系列的空心砖。
3.如权利要求一所述的空心砖，可以分别用三种工业废渣煤渣，油页岩废渣，硫铁矿废渣为主要原料，分别生产制造煤渣水泥空心砖，油页岩渣水泥空心砖，硫铁矿渣水泥空心砖三种利用工业废渣系列的空心砖。
全文摘要
煤渣水泥空心砖是利用工业废渣，煤渣为主要原料，将块煤渣轧碎后，与粉煤渣级配混合，用水泥、生石灰为次要原料，加适量清水，混合，搅拌后，将混合料放入模具内，压制成型，成为半成品。将三块半成品用水泥浆粘合成为整体的空心砖，经护养后，即为成品。本发明的空心砖及衍生、混合产品共有三个品种1.煤渣水泥空心砖，2.油页岩渣煤渣水泥空心砖，3.煤渣硫铁矿渣水泥空心砖。这都是综合利用工业废渣，经济效益显著的新型轻质建筑材料，并具有隔音、隔热、防寒的优异性能。
文档编号C04B28/04GK1073930SQ9210414
公开日1993年7月7日 申请日期1992年5月24日 优先权日1992年5月24日
发明者俞树声 申请人:俞树声