废渣非煅烧人造轻质砂石料最新国家发明专利简介

一、概述

随着我国建筑行业突飞猛进的发展，砂、石料的需求不断增长。但是当前的砂石料主要依赖天然砂石，产地也主要集中在长江和黄河的干流与支流流域，部分区域河砂濒临枯竭供不应求，价格飞涨，利润高昂，最常见的砂石摇身一变成了“软黄金”，刺激着采砂业畸形繁荣。在高额利润驱动下，非法采砂船四处横行。非法作业占比近50%。过度的开发不仅使河道沙量越来越少，对河道生态、防洪、航道安全等破坏之巨更令人震惊。

随着我国经济建设和电力事业的发展，粉煤灰的年排放量己超过5.35亿吨。工业副产石膏累计堆存量已超过3亿吨，其中，脱硫石膏5000万吨以上，磷石膏2亿吨以上。我国每年年产的建筑垃圾高达4000万立方米，各种尾矿、废石粉泥、滩涂淤泥、市政污水处理厂污泥焚化渣、建筑废土、电石渣、锰渣、磷渣、赤泥、煤矸石等固体废弃物更是堆积如山。每年堆积如山的固体废弃物，日积月累，已成为企业，社会的沉重负担。投巨资租用农田，采用填埋堆放或任其流入江河、大海等方法，势必破坏良田，严重污染水资源，并危及人类生存，亦是权宜之计，无法解决根本问题，因而如何有效的综合利用工业固体废渣，变废为宝，才是唯一切实可行的有效途径。

发明内容：

本发明的目的之一是提供一种利用固体废渣制备人造砂子、石子、砂粉料的制备方法，以缓解我国部分区域河砂濒临枯竭供不应求，价格飞涨。非法采砂，破坏河道生态、防洪、航道安全等严重危害人们生存环境的违法行为和解决现有堆积如山的固体废渣严重污染水资源，并危及人类生存的严重问题。

二、本发明专利的主要特点

本发明的目的之一是这样实现的：

一种废渣人造轻质砂石料及其制备方法，包括如下步骤：

1、用工业废渣制备无机胶凝材料

本发明的无机胶凝材料的组分为工业废渣、激发剂、促进剂、高分子聚合物。各种组分按重量比配合。

工业废渣为粉煤灰、钢渣、磷矿渣、燃烧煤矸石、磷石膏、脱硫石膏、建筑垃圾、煤渣、锰渣、电石渣、滩涂淤泥、市政污水处理厂污泥焚化渣、废石粉泥、赤泥、铜、铁、金、镁、铝尾矿等多种尾矿渣，它们既可单独使用，也可两种或两种以上混合搭配使用，单独或搭配后的废渣中二氧化硅、三氧化二铝之和应大于60%，硅钙比约在0.7%～1.2%之间，烧失量应小于5～7%；

激发剂是由含活性氧化钙和活性氧化钠的混合物按钙钠比1：0.4～1.5组成；混合物为电石渣、建筑垃圾粉、硅酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾；

促进剂：为三乙醇胺、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁、磺化三聚氰胺甲醛树脂；它们既可单独使用，也可任意两种按1：0.6～260比例混合搭配使用；

高分子聚合材料：为聚乙烯醇、环氧树脂、甲基硅醇钠、聚丙烯酰胺，它们可任意两种按1：0.1～10比例混合搭配使用。

    2、用工业废渣生产人造轻质砂子、石子、砂粉料：

本发明生产方法由废渣基无机胶凝材料制备、原料活化处理、废渣成型料制备、成型、静停、养护、破碎、筛分、人造轻质石子半成品包膜、人造砂粉料磨细等工序组成，其中：

原材料活化处理：首先将激发剂、水按重量比混合搅拌3～6分钟成激发剂液体，开启活化机，再将工业废渣计量送入活化机中，激发剂液体按1∽5重量份由外加剂配加机雾状加入己进入活化机的物料中，活化4～10分钟后放出为组分（1）。促进剂、高分子聚合材料、水按重量比混合搅拌成为组分（2），搅拌时间为4～10分钟；

废渣基无机胶凝材料制备：首先对工业废渣进行计量、破碎和粉磨，经破碎和粉磨后，工业废渣的粒度为0.05～0.074毫米，即制得废渣基无机胶凝材料，即组分（3）。

成型料的制备：将组分（1）与将组分（2）和将组分（3）在混合装置中混合均匀，混合时间为3～7分钟；

坯体成型：经振动、液压、挤压和其它机器成型制成轻质砂石料坯体；

静停：成型的轻质砂石料坯体送入养护室或室外自然放置4～18小时；

养护：把静停后的坯体进行自然、太阳能或饱和蒸汽蒸养和蒸压养护。自然和太阳能养护约18～28天；饱和蒸汽蒸养养护约16～24小时，蒸汽温度为95～100℃，表压力为零；饱和蒸汽蒸压养护约10～16小时，蒸汽温度为174～183℃，表压力为0.8～1.2MPa；

人造砂子成型：将养护好的砂石料半成品送入第一次和第二次成型机进行成型、筛分等处理，粒径0.2～5毫米的为人造砂子成品，粒径0.2～5毫米以下的为人造砂粉料半成品。粒径0.2～5毫米以上，25毫米以下的为人造石子半成品；

人造石子产品：先按比例称量粒径0.2～5毫米以上，25毫米以下的为人造石子半成品80∽95重量份，组分（3）4∽18重量份；然后将称量好的废渣人造石子半成品加入三次成型中成型，成型时间约3～8分钟，成型好的废渣人造石子半成品由皮带输送机分别送入料仓中自然养护3～7天，即得废渣人造石子成品。

人造砂粉料产品：粒径0.2～5毫米以下的为人造砂粉料半成品。送入粉磨设备磨细成0.088～0.061毫米的细粉，即制得人造砂粉料成品。

三、废渣非煅烧制备人造轻质砂子、石子、砂粉料的产品性能

1、废渣非煅烧人造轻质砂石料它是一种以工矿废渣为主要原料（占重量的85%左右），加入适量胶凝材料、高分子复合外加剂，经加工、成型、自然、或其它养护、破碎、筛分等工艺制成的人造轻质砂石料。分为碎石型和圆球型两种，表皮粗糙而坚硬，呈青灰色，内部有细微气孔，呈灰黑色，其主要特点是容重轻（600～1200千克/m³），强度高（筒压强度3.5～12.2Mpa），导热系数低，耐火度高，化学稳定性等耐久性能好，经按国标GB／T17431.1-2010检测各项技术指标均符合规定。并可以根据用户的要求调整配方来满足在国标范围内的不同容重、不同强度、不同颗粒级配的要求。

2、废渣非煅烧人造轻质砂石料其产品性能，粗轻质砂石料（俗称轻骨料）见表1；细非煅烧轻质砂石料（俗称轻质砂）见表2；

表1 粗非煅烧废渣人造轻质砂石料（俗称轻骨料）产品性能

表2  细非煅烧废渣人造轻质砂料（俗称轻质砂）产品性能

四、废渣非煅烧制备人造轻质砂子、石子、砂粉料的主要用途

目前国家要求各行各业都要节能减排，严令禁止以破坏生态环境，挖山毁田来制造烧结陶粒、砖瓦等烧结产品。废渣非煅烧人造轻质砂石料是一种主要利用固体废渣为资源制造的人造轻集料，特别适宜用来替代天然粘土或页岩烧结轻集料来，更可替代天然砂石料来制造不同容重、不同强度等级、不同规格的多种低碳建筑材料。如：

（一）废渣非煅烧人造轻质石子的用途：

1、替代天然石子作公路路面基层材料；

2、替代粘土和页岩烧结陶粒作非结构用轻集料混凝土的轻骨料；

3、替代天然砂，石料来作生产小型自保温空心砌块、空心砖、标准砖、路面砖、透水砖、透水混凝土、水工砖、轻质自保温内、外墙板、预应力空芯楼板、屋面板、梯道构件、一体化轻质混凝土内墙现浇墙体等的主要轻骨料；

（二）废渣非煅烧人造轻质砂子的用途：

废渣人造轻质砂子可替代天然砂子用来配制抹面、砌筑等干粉砂浆。用废渣人造轻质砂子生产的各种建材产品的耐久性能优良，因为废渣人造轻质砂子和水泥基体或粉煤灰渣胶凝材料均属硅酸盐原料，经过一定的条件，它们反应形成了一个整体，具有非常强的结合力。使制品具有抗裂抗渗、抗冻等优良的耐久性能，而使用其它砂子时，砂子只是被水泥基体或粉煤灰渣胶凝材料包裹起来，砂子与胶结料之间不发生反应。

（三）废渣非煅烧人造轻质砂粉料的用途：

废渣人造轻质砂粉料作为原料生产混凝聚土及其制品，可节能水泥20～40%。人造轻质砂粉属于通用型新材料，几乎所有的水泥基建材都可是使用人造砂粉掺合料，而且轻质混凝土、泡沫混凝土、加气混凝土、保温混凝土、抹灰砂浆水泥煤基条板、砌块、地砖、路基材料、市政工程材料等非结构承重型混凝土及其制品，掺兑率可达60%或以上，有利于实现建筑废渣建材化，从而大幅度提高固体废渣大宗利用企业经济效

五、废渣非煅烧制备人造轻质砂子、石子、砂粉料的发展机遇（砂缺，废渣成害对比）

1、目前天然然砂石货源确实非常紧张，下游市场一砂难求，卖的不是砂子而是“软黄金”。短期内也不会得到缓解。砂石供应不足，价格上涨，工程进度要求严格，就会导致非法采砂、采石现象严重。砂石质量难以保证，最终影响工程质量。砂石行业风暴预计还将持续……

2、每年堆积如山的固体废弃物，日积月累，已成为企业，社会的沉重负担。投巨资租用农田，采用填埋堆放或任其流入江河、大海等方法，势必破坏良田，严重污染水资源，并危及人类生存，亦是权宜之计，无法解决根本问题。

3、如果把有害的工业固体废渣，采用高新的国家最新发明专利技术，制成废渣非煅烧人造轻质砂石料，来替代一部分天然砂石，既可一定程度缓解天然砂石的紧缺，还可以大综利用粉煤灰、磷石膏、脱硫石膏、电石渣、赤泥、建筑垃圾、煤矸石、废石粉和各种尾矿等工业固体废渣，变废为宝。是唯一切实可行的有效途径。有利于推进固体废弃物资源化利用等新兴战备性产业健康发展。

九、附图参考