制造人造石建筑构件的方法

专利名称：制造人造石建筑构件的方法
技术领域：
本发明涉及制造建筑材料的方法，更具体地说涉及制造人造石建筑构件的方法。
目前，回收铸造作业的有毒废物以及制造廉价的建筑材料均变得越来越重要了。
根据常用的铸造作业，用过的型砂通常都丢弃了，因而没有被再利用。但是，这涉及到相当大的运输花费、提供特殊的指定区域以及对环境条件产生破坏作用，这是因为用过的型砂中含有有毒物质，内含有机物。
这就是为什么直接在铸造作业区由铸造废物，即以用过的型砂为基础的那些物质，制造生态安全的建筑构件可以解决铸造废物利用的问题，而且可以从整体上增加铸造作业的效率。
用于制造人造石构件的一种现有方法(参见CITADOB-ES公开的广告宣传册，比利时，1989，“Production process of compressed-soil blocks of the“Adobe”and“Geoconcrete”types)是它由下列部分组成将砂—粘土基料加热，保持在预定的温度下，破碎并筛选，将筛下产物以预定的比例与石子、粘结剂及水混合，从而产生一种堆放混合物，这种混合物经压制成型并后养护制成人造石建筑构件。
根据这种已知的方法，用来作为砂—粘土基料的是含有砂子、粘土、有机内含物及石子的天然土。首先，需将这种土干燥以除去过量的水分，然后再破碎并筛选。
然后将筛上物捡出并丢弃不用。将筛下物以预定的比例与水，粘结剂(以水泥的使用量)及石子混合，由此获得一种堆放混合物，由该混合物，加压成型为人造石建筑构件，将由此产生的建筑构件在环境温度下在室外条件下用空气养护。
由这种已知方法制得的人造石建筑构件仅用于干燥气侯地区，它们不能用于其它气侯条件下，除非它们上面带有特殊的涂层。这是由于在水的存在下，用于这种建筑构件中的材料会发生自然膨胀。
这还会使由这种人造石建筑构件建成的建筑物遭到破坏。
此外，值得注意的是这种已知的方法受限于所用的砂—粘土基料的性能，换句话说，天然土应该没有任何有毒物质。如果在所述的砂—粘土基料中存在的有毒物质在加热(干燥)过程中不能从中除去(当采用已知技术时)，它会对制得产品的质量产生不利影响，并且将使它不适用于某些情况。
本发明的一个基本目的在于提供一种制造人造石建筑构件的方法，它可以由用作为砂—粘土基料的、在水存在下会膨胀的有毒物质制造生态安全的人造石建筑构件，所制成的建筑构件适用于各种气侯地区并且成本低。上述目的是由于下列事实而达到的，即用于制造人造石建筑构件的方法由下列内容组成将砂—粘土基料加热，保持在预定的温度下，破碎并筛选；将筛下物以预定的比例与石子、粘结剂和水混合，直到获得一种堆放混合物，由该混合物，通过加压成型而后养护而制得人造石建筑构件，根据本发明，用作砂—粘土基料的是用过的型砂，它含有膨润土作为粘土成分，并且含有金属废料、模芯及至少部分有毒的有机物质形式的内容物，所述的用过的型砂在使用之前经过磁性分离，从中除去金属废料，并且在加热之前将所述的型砂破碎及筛选，分离筛上物料并将其作为石子使用；在氧化烘烤条件下加热并且保持在预定的温度下，烘烤温度和时间能使有毒有机物质从中除去。
堆放混合物的组分采用下列配比(重量％)将是有利的用过的型砂的筛下物45-94.9水泥 5-35用过的型砂的筛上物0.1-20.0水2-10(干堆放混合物的重量)。
当用过的型砂中的膨润土的含量低于0.2％重量时，在制备堆放混合物时加入膨润土将是有益的，其添加量为干堆放混合物重量的0.1-2％。利用加热及湿润处理来进行养护工艺在经济上将是合算的。重要的是氧化烘烤工艺在200-350℃下进行15-90分钟，用2500-6300KN压力对堆放混合物进行压制以获得所需密度的建筑构件将是适宜的。
同样有利的是在加压之前将堆放混合物破碎并均化，从而防止由于其中存在膨润土而产生的结块。也可以对制成的堆放混合物再进行一次磁性分离。所述的用于由有毒的用过的型砂制造人造石建筑构件的方法有助于制备具有较高及稳定的强度的生态安全的建筑构件，多亏将技术工艺及这些工艺的条件复杂结合在一起，这样就排除了建筑材料在水存在下发生膨胀那样的不利特点，它使得由本发明所述方法制成的构件组成的建筑结构能适用于任何一种气侯条件下。所述的用于制造建筑材料的技术工艺可以回收铸造废物，它明显降低了环境污染，同时增加了铸造作业的效率。常用的工艺设备可用于实施所述的方法，所述的设备可以较方便地用于铸造生产工艺的主要技术循环中。
在下文中，将借助附图
对本发明的具体实施方案进行详细描述，附图中示意性地表示了用于制备人造石建筑构件的装置。
所述的用于制备人造石建筑构件的方法可以在一种技术生产装置上进行实施，其特定的方案在下列描述中给出。
该装置包括配有喂料器的料斗1，其中有砂—粘土基料，在所述方法的特定情况下，该基料是用过的型砂，该型砂包括作为主要粘土成分的膨润土，并且具有内容物金属废料、模芯和至少部分有毒的有机物。
用作所述基料的砂成分是二氧化硅，其颗粒上涂覆有熟料粘土和活性类热活性粘土。
值得注意的是所述的位于二氧化硅颗粒表面上热活性粘土能够促进在所养护的建筑构件中形成新结构，它使得固化速度在整个产品体积上均匀，活性粘土增加了生坯强度，而熟料粘土促进其硬化。使用筛上物作为石子成分可以完全回收废弃的型砂，这些型砂在铸造厂可以大量获得。
在料斗1下面有输送机2，靠近所述的输送机处有磁性分离器3，所述的分离器用于除去金属废料，这些废料收集在位于输送机2下方的容器4中。
沿着工艺流程方向，位于磁性分离器3之后的破碎机5，然后是分级筛6。该筛子的筛上物送往料仓7，筛下物送往输送机8，在烘烤器9上配有提升机10、11，用于将筛下物送入烘烤器9并且将所述产物从中排出，该装置配有称重料斗12、13、14，分别用于收集并对筛下物、筛上物及粘结剂(以所用水泥的量)进行配料。称重料斗12、13、14和水泵15位于配有研磨机17的混合室16的上方，在混合室16的下方是输送机18，其上设有磁性分离器19，其下是容器20用于收集在破碎过程中从用过的型砂中除去的金属内含物。
沿工艺流程方向，下一个是破碎—均化器21，其上配有滚子22，并有一个多孔底23，在所述的破碎—均化器之后是压机24，它有一个机械驱动的冲头。
在压机之后，蒸汽室26之前的是制成的建筑构件的码放器25，由该蒸汽室，人造石建筑构件输送到成品堆放区27。
所述的用于制备人造石建筑构件的方法如下所述。
通过配有喂料器的料斗1，将用过的型砂喂入输送机2，在输送的同时，从混合物中除去金属废料，所述的废料收集在料仓4中，由此获得的混合物到达锤式破碎机5处，在该处，混合物包括模芯、结块、以及其它的大尺寸部分被破碎。然后，混合物被喂入振动筛6中，分离成小尺寸部分(筛下物)和大尺寸部分(筛上物)。而后，筛上物收集在料仓7中，而筛下物沿输送机8和提升机10喂入烘烤器9中。
在烘烤器9中，包含在用过的型砂中的有机物被氧化、蒸发并热分解。
同时，该堆放混合物的含水量被稳定。
将所述的混合物加热到预定的温度，并在氧化烘烤条件下保持在所述的温度下，其最佳参数如下加热到200-350℃，并在该温度下保持15-90分钟。一般，加热温度越低需要越长的保温时间，反之亦然。
上述温度范围既可保留活性类熟料粘土又可从用过的型砂中除去有毒物质。
加热到超过约350℃的温度在经济上是不利的，而低于200℃是不够的，这是因为此时象酚酯及呋喃树脂这类有毒物质虽然会分解但分解不完全。
在烘烤器9之后，混合物进入提升机11，在那儿它冷却到预定的温度，由提升机11，混合物喂入称重料斗12。
通过在附图中略去的一种合适的输送器，将筛上物从料仓7送到相应称重料斗13中。粘结剂(水泥)或膨润土喂入称重料斗14(在附图中仅示出一个料斗)。
以下列比例(重量％)将堆放混合物的干原始组分喂入混合室16中用过的型砂的筛下物 45-94.9水泥 5-35用过的型砂的筛上物 0.1-20.0堆放混合物组分的上述比例是通过以前获得的关于建筑构件的压制性以及它们的性能特征的实验数据而确定的。
混合物中的水泥含量是根据用过的型砂中的膨胀土含量，制得的建筑构件的所需强度及抗冻性而确定的。例如，当用过的型砂中的膨润土含量为4-6％(重量)时，使用15-25％(重量)的水泥是合适的，当膨润土含量较低时，则需要5-10％重量的水泥，更精确的水泥重量百分比根据对制成的建筑构件的要求而确定。堆放混合物中筛上物与筛下物的比例根据所制成的堆放混合物中的水份含量而确定。水含量选择在干混合物重量的2-10％之间。
水和筛上物的比例根据养护技术、筛上物/筛下物平衡值和原始堆放混合物(用过的型砂)中的膨润土含量而选择。
举例来说，对于在夏季的自然养护条件下，推荐采用下列比例6-10％水和20％筛上物；当时混合物是在蒸汽室26中进行养护时，可以采用5-6％水和-10％筛上物。
在混合室16中，堆放混合物被均化并润湿，然后喂入输送机18，通过磁性分离器19将在破碎过程中由混合物释放的金属废料及偶然的金属物(汇集在容器20中)除去。
采用用过的型砂决定了要优先使用铸造类混合室16，更具体地说为研磨机17，而不是常用于建筑材料生产过程中的混合室。
制成的含有膨润土的堆放混合物利用破碎—均化器21上的磨22松散开并磨细通过其多孔底33，从而增加压制过程中堆放混合物的均匀度以及建筑构件的物理—力学性能的稳定性，并且改善压制工艺的工作条件。
但是，当原始的用过的型砂中的膨润土及金属废料含量较低时，所述的混合物可以在混合室16之后立即被送入压机24的接受料斗中。在压机24中，以2500-6300KN的压力压制建筑构件，这个压力范围是在试验多种不同的砂基料时由实验确定的，这些砂基料的特性取决于各种铸造的特定条件，尤其是浇铸的重量、浇铸的产量、粘结剂的性能以及二氧化硅的形态。
结果，获得了所需的性能，即建筑构件的结构、强度、孔隙率、重量及其它。当压力低于2500KN时，上述性能不能达到预定的值，而当压力超过6300KN时，就会发生过压现象。
制成的建筑构件可以手工堆放，也可以借助于码放器25，并转运到堆放区27或进入蒸汽室26。在这两种情况下，在压制工艺之后均要对制成的构件进行养护，在前一种情况下养护在自然条件下进行(它要花费较长时间)，而在后一种情况下，则通过进行加热及润湿处理，它可以缩短养护时间。建筑构件的养护参数，即温度，含水量及工艺的持续时间也是取决于铸造的特定条件，这是因为该堆放混合物的主要成分，即砂基料和石子的性能差别很大，它们需要加快养护过程。
因此，在本发明中所述的方法可以在铸造作业的条件下直接由有毒的用过型砂制备人造石建筑构件，所述的构件在水的存在下能耐膨胀，从而能在任何一种气候条件下使用较长的时间。
为了帮助理解本发明的优点，下面将给一些其实际使用的特例。
例1为了制备堆放混合物，采用下列重量百分比的干组分筛上物 20水泥20筛下物 60水 6(干组分的重量)用过的型砂中的膨润土含量为4％重量，氧化烘烤工艺在350℃加热温度下进行90分钟，在模压工艺中的压力为6300KN，养护过程在自然(室外)条件下进行。
制成的建筑构件的抗压强度为150kgf/cm2，其抗冻性为50循环。
例2混合物干组分采用下列重量百分比筛上物 0.1水泥 20筛下物 79.9水 3(干组分的重量)用过的型砂中的膨润土含量为0.2％重量，向干堆放混合物中加入2％重量的膨润土。
氧化烘烤在下列参数下进行加热温度 200℃保温时间 15分钟压制用6300KN压力进行，养护在加热及润湿处理条件下进行，抗压强度 100kg/cm2抗冻性 15循环例3该混合物的干组分采用下列重量百分比
筛上物20水泥 10筛下物70水5(干组分的重量)用过的型砂中的膨润土含量为0.3％重量，氧化烘烤在下列参数下进行加热温度 300℃保温时间 90分钟压力为4000KN。
养护是在加热及润湿处理条件下进行。
制成的建筑构件的抗压强度为75kgf/cm2，抗冻性为15循环。由上面所述的实施例可以看出，很显然根据本发明所述方法制成的所有建筑构件不管其原始堆放组合物以及技术工艺参数如何不同，它们均可以满足预定的强度及抗冻性要求，并且可以成功地在任何一种气侯条件下用于建筑结构中。
本发明可用于回收铸造废料。
权利要求
1.一种用于制造人造石建筑构件的方法，它包括将砂—粘土基料加热，保持在预定的温度下，破碎并筛选，将筛下物以预定的比例与石子、粘结剂及水混合，直到获得一种堆放混合物，由该混合物通过加压成型而后养护，从而制成人造石建筑构件，其特征在于所述的砂—粘土基料是用过的型砂，其中含有作为粘土类成分的膨润土并具有金属废料、模芯以及至少部分有毒的有机物质形式的内容物，在使用所述的用过型砂之前对其进行磁性分离，从中除去金属废料，在加热之前对所述的型砂破碎并筛选；筛上物被分离出并用作石子，在氧化烘烤条件下在预定的温度下进行加热并保温，烘烤温度及时间使有毒物质同能从中除去。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于用于制备堆放混合物的组分采用下列比例(重量％)用过的型砂的筛下物45-94.9水泥 5-35用过的型砂的筛上物0.1-20.0水 2-10(干堆放混合物的重量)。
3.权利要求2所述的方法，其特征在于当用过的型砂中的膨润土的含量低于0.2％重量时，在制备堆放混合物时要以0.1-2％(重量)干堆放混合的重量加入膨润土。
4.权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其特征在于养护过程利用加热及润湿处理进行。
5.权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其特征在于氧化烘烤过程是在200-350℃下进行15-90分钟。
6.权利要求4所述的方法，其特征在于氧化烘烤过程是在200-350℃下进行15-90分钟。
7.权利要求1或2，或3，或6所述的方法，其特征在于用2500-6300KN的压力对堆放混合物进行压制。
8.权利要求1，或2，或3，或6所述的方法其特征在于在压制之前将堆放混合物破碎并均化，以确保不会由于其中存在膨润土而结块。
9.权利要求7所述的方法，其特征在于在压制之前将堆放混合物破碎并均化，以确保不会由于其中存在膨润土而结块。
10.权利要求1或2，或3，或6，或9所述的方法，其特征在于已经制成的堆放混合物再接受一次磁性分离。
全文摘要
本发明所述的方法包括对以用过的型砂的用量的砂-粘土基料进行磁性分离，破碎及筛选，将筛下物选出，在氧化烘烤条件下，加热并保持在预定的温度下。然后以预定的比例将筛下物，筛上物，粘结剂及水混合制得堆放混合物，由该混合物经加压成型，随后养护制得人造石建筑构件。
文档编号C04B18/04GK1111451SQ94190423
公开日1995年11月8日 申请日期1994年2月24日 优先权日1993年5月26日
发明者A·A·施泼科涛, A·I·亚阔松, V·N·施考亚阔夫, S·N·扎亚金, I·N·科诺列, A·E·扎道夫, J·A·列考夫 申请人:“列干涅拉塔”科学生产联合体, 卡马股份公司