利用制浆碱回收绿泥与锅炉灰渣制作水泥砖的方法

摘要

本发明公开了一种利用制浆碱回收绿泥与锅炉灰渣制作水泥砖的方法，1)称量以下重量百分比的原料：将绿泥25～30％、锅炉灰渣18～38％、石粉35～55％和水泥1～1.5％，将上述原料混匀，得到混料；2)将混料在40～50MPa压力下成型，得到砖坯；3)将砖坯进行养护，得到水泥砖。本发明采用的绿泥无需脱水，无需降碱，大大节约了能耗，降低了制砖成本，而且绿泥掺入量较高，水泥掺量远远低于常规水平，大大提高了废物利用率，节约了水泥开支，进一步降低了制砖成本。

权利要求

1.利用制浆碱回收绿泥与锅炉灰渣制作水泥砖的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)称量以下重量百分比的原料：将绿泥25～30％、锅炉灰渣18～38％、石粉35～55％和水泥1～1.5％，将上述原料混匀，得到混料；所述绿泥的含水率为70～80％，绿泥中NaOH和Ca(OH)2的重量含量为4～5％，NaOH和Ca(OH)2的重量比1：2～3；

2)将混料在40～50MPa压力下成型，得到砖坯；

3)将砖坯进行养护，得到水泥砖。

2.根据权利要求1所述的利用制浆碱回收绿泥与锅炉灰渣制作水泥砖的方法，其特征在于：锅炉灰渣中粉煤灰的含量为80～90％，炉渣含量为10～20％。

3.根据权利要求2所述的利用制浆碱回收绿泥与锅炉灰渣制作水泥砖的方法，其特征在于：锅炉灰渣中粉煤灰的含量为85～90％，炉渣含量为10～15％。

4.根据权利要求1所述的利用制浆碱回收绿泥与锅炉灰渣制作水泥砖的方法，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥。

说明书

利用制浆碱回收绿泥与锅炉灰渣制作水泥砖的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水泥砖的制作方法，具体涉及一种利用制浆碱回收绿泥与锅炉灰渣制作水泥砖的方法。

背景技术

[0002] 在制浆造纸生产过程中，会产生各种各样的固废，如处置不当，将会给环境造成极大的污染。固废主要包括碱回收车间的绿泥以及动力锅炉产生的灰渣。绿泥是造纸工艺中苛化工段碱回收后产生的废弃物，含碱含量约为5％左右，主要为Ca(OH)2和NaOH，含水率高达70～80％，甚至更高，绿泥成分复杂，绿泥干基中的主要化学成分及重量含量分别为：CaO 40～45％、MgO 3.8～4.2％、NaO 5～6％、SiO24～6％、Al2O31.0～2.0％、K2O 0.3～0.6％、Fe2O30.5～1.0％、烧失量为35～45％。绿泥质地细腻，粘度大，粒度小，脱水性差，不易于过滤脱水操作。碱回收苛化产出绿泥数量约为10kg/t浆，如随意倾倒、对方或填埋会对环境造成极大的危害。锅炉灰渣包括粉煤灰和炉渣，主要是从制浆造纸厂动力锅炉排出的，其数量和成分取决于所用燃料和燃烧技术，我国多数煤的灰分含量较高，一般煤燃烧留下的灰渣含量约占用煤量的20～35％，其中80～90％为粉煤灰，10～20％为炉渣。

[0003] 绿泥和锅炉灰渣都可作为水泥砖、混凝土原料，如公开号为CN102627435A的发明专利公开了一种制浆废渣蒸压砖及其制备方法，该蒸压砖是以含水率小于2％的绿泥、含水率小于2％的白泥、粉煤灰、玄武岩粉末、高炉矿渣和普通硅酸盐水泥为原料，各原料的重量百分比为：绿泥10～20％、白泥5～10％、粉煤灰15～25％、玄武岩粉末35～55％、高炉矿渣8～12％、普通硅酸盐水泥5％，制成的蒸压砖抗压强度为18.8MPa。该蒸压砖所采用的绿泥的含水率小于2％，几乎为干泥，脱水难度高，能源消耗大，另外，该蒸压砖水泥用量较大，大大增加了制砖成本。又如公开号为CN102503198A的发明专利公开了混凝土用复合绿泥粉煤灰，该复合绿泥粉煤灰是将粒径小于50mm的玄武碎石与含水率在15～25％的湿排粉煤灰、炉底渣和绿泥混合粉碎至粉料细度为45微米方孔筛筛余小于15％，粉磨过程中进行烘干处理使出磨粉料含水率小于0.5％。以干基计，各组分按重量百分比计分别为：玄武岩30～75％、湿排粉煤灰10～50％、炉底渣10～30％、绿泥1～10％。该混凝土用复合绿泥粉煤灰采用的是绿泥干泥，烘干绿泥需要消耗大量的能源，同时，绿泥的用量较低，无法实现废物的最大程度利用。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种利用制浆碱回收绿泥与锅炉灰渣制作水泥砖的方法，该方法不需对绿泥进行脱水处理即可直接利用，而且绿泥的掺量较大，可大幅节约制砖成本。

[0005] 本发明提供的技术方案是一种用制浆碱回收绿泥与锅炉灰渣制作水泥砖的方法，[0006] 1)称量以下重量百分比的原料：将绿泥25～30％、锅炉灰渣18～38％、石粉35～55％和水泥1～2％，将上述原料混匀，得到混料；

[0007] 2)将混料在40～50MPa压力下成型，得到砖坯；

[0008] 3)将砖坯进行养护，得到水泥砖。

[0009] 绿泥与锅炉灰渣、石粉、水泥等颗粒混合后，绿泥中含有大量的水，这些水包裹在小颗粒表面形成一层薄薄的水化膜，两个有水化膜的小颗粒间存在叠加的公共水膜，由于小颗粒表层水化膜作用，使得Al-O键和Si-O键发生断裂，生成AlO2-和SiO32-离子，进而形成了小颗粒双电层的内层以及双电层的反离子层，使得小颗粒具有带电性、吸收性和巨大的表面能。水泥中各矿物成分3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3、4CaO·Al2O3·Fe2O3迅速2+
与小颗粒表层水膜发生水化作用，生成凝胶体和Ca(OH)2，Ca(OH)2离解的Ca 又立即与小颗粒表层反离子层的离子进行盐基交换，改变了小颗粒的动电电位，形成一个个小的凝聚体，促使凝聚体中所含的SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物的潜在活性得以发挥，继续与水泥水化产物Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙、水化铝酸钙以及水化铁酸钙，产生固结强度。由于绿泥中含
2+
有一定量的Ca(OH)2离解的Ca 可与小颗粒表层反离子层的离子进行盐基交换，形成凝聚体，并促使凝聚体中的SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物的潜在活性得以发挥，继续与绿泥中的Ca(OH)2反应生成水化凝聚体，不仅可以大大增强制品砖的强度，也大幅减少水泥的用量。随着水泥水化以及盐基交换作用的同步进行，水化物就在水膜间生成并逐渐将水消耗完毕，生成的凝胶体和完全或不完全的晶体，促使了水泥免烧砖强度的发展。

[0010] 绿泥中CaO含量高，粉煤灰中SiO2、Al2O3含量较高，CaO与SiO2、Al2O3两者复配，从而使混料达到适当的碱系数和活性系数，从而大大增强了成品砖的强度。

[0011] 上述绿泥的含水率为70～80％，绿泥中NaOH和Ca(OH)2的重量含量为4～5％。

[0012] 进一步地，绿泥中NaOH和Ca(OH)2的重量比1：2～3，这种配比可使得混料中有足够的Ca(OH)2和足够的Ca2+，保证水化作用和盐基交换作用的全面进行，提高成品砖的强度。

[0013] 上述锅炉灰渣中粉煤灰的含量为80～90％，炉渣含量为10～20％。

[0014] 进一步地，锅炉灰渣中粉煤灰的含量为85～90％，炉渣含量为10～15％。

[0015] 上述水泥为硅酸盐水泥。

[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0017] 1)本发明采用的绿泥无需脱水，无需降碱，大大节约了能耗，降低了制砖成本。

[0018] 2)本发明的绿泥掺入量较高，而水泥掺量远远低于常规水平，大大提高了废物利用率，节约了水泥开支，进一步降低了制砖成本。

[0019] 3)由于绿泥中含水率较高，因此不需额外加水，降低了水耗。

[0020] 4)本发明制成的水泥砖抗压强度大，耐久性好。

具体实施方式

[0021] 以下具体实施例对本发明作进一步阐述，但不作为对本发明的限定。

[0022] 实施例1

[0023] 1)称量以下重量百分比的原料：将绿泥25％、锅炉灰渣19％、石粉55％和普通硅酸盐水泥1％，将上述原料混匀，得到混料；

[0024] 所述绿泥的含水率为70％，绿泥中NaOH和Ca(OH)2的重量含量为4％；所述锅炉灰渣中粉煤灰的含量为80％，炉渣含量为20％；NaOH和Ca(OH)2的重量比2：1。

[0025] 2)将混料在40MPa压力下成型，得到砖坯。

[0026] 3)将砖坯进行养护28天，得到水泥砖。

[0027] 实施例2

[0028] 1)称量以下重量百分比的原料：将绿泥28％、锅炉灰渣18％、石粉52.8％和普通硅酸盐水泥1.2％，将上述原料混匀，得到混料；

[0029] 所述绿泥的含水率为80％，绿泥中NaOH和Ca(OH)2的重量含量为5％；所述锅炉灰渣中粉煤灰的含量为90％，炉渣含量为10％；NaOH和Ca(OH)2的重量比1：1。

[0030] 2)将混料在50MPa压力下成型，得到砖坯。

[0031] 3)将砖坯进行养护28天，得到水泥砖。

[0032] 实施例3

[0033] 1)称量以下重量百分比的原料：将绿泥26％、锅炉灰渣38％、石粉35％和普通硅酸盐水泥1％，将上述原料混匀，得到混料；

[0034] 所述绿泥的含水率为75％，绿泥中NaOH和Ca(OH)2的重量含量为4.5％；NaOH和Ca(OH)2的重量比1：2。

[0035] 所述锅炉灰渣中粉煤灰的含量为80％，炉渣含量为20％。

[0036] 2)将混料在45MPa压力下成型，得到砖坯。

[0037] 3)将砖坯进行养护28天，得到水泥砖。

[0038] 实施例4

[0039] 1)称量以下重量百分比的原料：将绿泥26％、锅炉灰渣38％、石粉35％和普通硅酸盐水泥1％，将上述原料混匀，得到混料；

[0040] 所述绿泥的含水率为75％，绿泥中NaOH和Ca(OH)2的重量含量为4.5％；NaOH和Ca(OH)2的重量比1：3。

[0041] 所述锅炉灰渣中粉煤灰的含量为90％，炉渣含量为10％。

[0042] 2)将混料在45MPa压力下成型，得到砖坯。

[0043] 3)将砖坯进行养护28天，得到水泥砖。

[0044] 实施例5

[0045] 1)称量以下重量百分比的原料：将绿泥30％、锅炉灰渣33.5％、石粉35％和普通硅酸盐水泥1.5％，将上述原料混匀，得到混料；

[0046] 所述绿泥的含水率为75％，绿泥中NaOH和Ca(OH)2的重量含量为4.5％；NaOH和Ca(OH)2的重量比1：2.5。

[0047] 所述锅炉灰渣中粉煤灰的含量为85％，炉渣含量为15％。

[0048] 2)将混料在40MPa压力下成型，得到砖坯。

[0049] 3)将砖坯进行养护28天，得到水泥砖。

[0050] 实验例

[0051] 1、吸水率的测定

[0052] 分别从实施例1～5制成水泥砖中各挑选5块(标准尺寸240×115×53mm)，将每组5块砖体试件作为一组，砖体试件首先在烘箱中烘干至恒重，烘箱温度在105～110℃，时间为2h，冷却后试件的质量即是试件的干质量m。将烘干冷却后的试件顶面朝下，放入水箱内，水面高度为试件高度的1/3，每经过12h，加入高度为试件高度的1/3的水直至超过顶点。浸水
24h后取出试件，拭去试件表面自由水，此时试件的质量为吸水饱和后的质量M。砖的吸水率以5个试样测验结果的平均值表示。

[0053] ε＝(M-m)/m×100％

[0054]组别 ε(％)
实施例1 13.12
实施例2 13.20
实施例3 11.08
实施例4 11.13
实施例5 11.11

[0055] 2、抗压强度fcu的测定

[0056] 分别从实施例1～5制成的水泥砖中各挑选1块(标准尺寸240×115×53mm)浸泡于水中，要求浸泡水面应高出试件顶部约2.5mm，抽气进行饱和，24h后将试件从水中去除，拭去砖体表面的自由水。参照GB/T3810.4-1999中《断裂模数和破坏强度的测量》，采用WE-10A型液压式万能试验机对砖体抗压强度进行检测。

[0057] 抗压强度计算：fcu＝P/A

[0058] 式中：fcu-无侧限抗压强度，MPa；

[0059] P---破坏荷载，N；

[0060] A---试件受压面积，mm2。

[0061]组别 fcu(MPa)
实施例1 16.80
实施例2 17.20
实施例3 19.68
实施例4 19.92
实施例5 19.89

[0062] 3、砖重金属浸出毒性研究

[0063] 按照《固体废物浸出毒性浸出方法：水平振荡法》(HJ557-2010)进行：分别从实施例1～5制成的水泥砖中各挑选1块(标准尺寸240×115×53mm)，将其破碎，过0.5mm筛，分别称取中心部位样品15g，置于具盖广口聚乙烯瓶中，分别加蒸馏水150ml，使固液比为1:10。将瓶子垂直固定在往复式振荡器上，调节振荡频率值110±10次/min，振幅40mm，在室温下振荡8h，静置16h，用中速定量滤纸过滤，收集全部浸出液，采用微波高压消解-原子吸收分光光度法分别测定浸出液Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni。检测结果如下：

[0064]