阅读说明：本技术 一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法 (Method for producing regenerated sintered shale perforated brick by using waste sintered brick ) 是由 黄榜彪 黄秉章 李杰能 梁晓前 朱基珍 谢伟标 刘灏 杨雷铭 王锐 于 2020-06-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法,包括以下步骤：S1.原材料预处理：将废弃烧结砖进行回收、分拣、破碎、研磨和筛分,得到粒径≤2mm的废弃烧结砖粉；将页岩进行破碎、研磨和筛分,得到粒径≤2mm的页岩粉；S2.陈化：将废弃烧结砖粉和页岩粉进行混合得到混合料,然后将混合料放入陈化库中进行陈化,其中,按照质量分数计,所述废弃烧结砖粉占混合料的10％～60％；S3.成型、干燥；S4.焙烧：将已经干燥的砖坯进行焙烧,冷却得到再生烧结页岩多孔砖,其中,焙烧温度为900～1100℃,焙烧时间4～10h,升温速率为1～2℃/min。该透水砖采用废弃烧结砖和页岩为基本原料,消耗固体废弃物、减少制砖粘土的开采量、节约耕地、合理利用资源。(The invention provides a method for producing a regenerated sintered shale perforated brick by using a waste sintered brick, which comprises the following steps: s1, raw material pretreatment: recycling, sorting, crushing, grinding and screening the waste sintered bricks to obtain waste sintered brick powder with the particle size of less than or equal to 2 mm; crushing, grinding and screening shale to obtain shale powder with the particle size of less than or equal to 2 mm; s2, aging: mixing waste sintered brick powder and shale powder to obtain a mixture, and then putting the mixture into an aging warehouse for aging, wherein the waste sintered brick powder accounts for 10% -60% of the mixture according to mass fraction; s3, forming and drying; s4, roasting: and roasting the dried green bricks, and cooling to obtain the regenerated sintered shale porous bricks, wherein the roasting temperature is 900-1100 ℃, the roasting time is 4-10 h, and the heating rate is 1-2 ℃/min. The water permeable brick adopts waste sintered bricks and shale as basic raw materials, consumes solid waste, reduces the mining amount of brick-making clay, saves cultivated land and reasonably utilizes resources.)

一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法

技术领域

本发明涉及一种建筑材料领域，具体涉及一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法。

背景技术

近年来，随着我国经济建设不断加快，我国的城市建设以及交通建设进程同样在不断提速。在这个过程中，产生了大量的建筑垃圾。我国现在的建筑垃圾处理依然以堆积和填埋手段为主，而这种处理手段造成的环境影响和损失是十分巨大的。建筑垃圾主要包括废混凝土块、废沥青混凝土、碎烧结砖渣块以及施工过程中散落的砂浆、金属和木材等废弃物。随着我国工业化和城市化进程加快，相伴产生的建筑垃圾日益增多，目前我国是世界上城市建设规模最大的国家。面对严峻的建筑垃圾围城局面，如何合理控制建筑垃圾已成为政府部门和专家学者迫切需要解决的问题。

在国内，近年来，我国有一大批专家学者和高等院校和科研院所围绕建筑垃圾问题开展研究，有同济大学张雄教授主持的“地震灾区建筑垃圾资源化技术及示范生产线”、和青岛理工大学李秋义教授主持的“建筑垃圾再生产品的研究开发”等。但是我国除少数几个城市的建筑垃圾再生资源化利用率比较高以外，其余大部分城市仍然是粗放式的露天填埋和堆放，资源化利用率不足5％。

废弃的烧结页岩多孔砖来自于房屋重建而拆除的建筑垃圾和砖厂由于不可控因素所生产的不达标的废弃砖。在过去的很长时间，我国生产了大量的粘土砖制品；在未来几十年内，这些粘土砖制品也将转化为建筑固体废弃物。目前，我国建筑废弃物堆放总量已达70×10⁹吨，烧结砖废料初步预计将达总建筑废弃物的30％～50％，这其中的绝大部分未经任何处理，便被运往郊外露天堆放或填埋，而堆放或填埋则需耗用大量的征地等建设投资，同时清运和堆放过程中的散落和扬尘等问题，又加重了对环境影响和污染。因此，废弃烧结砖的资源化利用已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，采用废弃烧结砖和页岩为基本原料，消耗固体废弃物、减少制砖粘土的开采量、节约耕地、合理利用资源。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，包括以下步骤：

S1.原材料预处理：

将废弃烧结砖进行回收、分拣、破碎、研磨和筛分，得到粒径≤2mm的废弃烧结砖粉；

将页岩进行破碎、研磨和筛分，得到粒径≤2mm的页岩粉。

S2.陈化：

将废弃烧结砖粉和页岩粉进行混合得到混合料，然后将混合料放入陈化库中进行陈化，其中，按照质量分数计，所述废弃烧结砖粉占混合料的10％～60％。

S3.成型、干燥：

将已经陈化好的混合料进行入模制坯，砖坯成型，然后将成型的砖坯进行干燥。

S4.焙烧：

将已经干燥的砖坯进行焙烧，冷却得到再生烧结页岩多孔砖，其中，焙烧温度为900～1100℃，焙烧时间4～10h,升温速率为1～2℃/min。

优选的，步骤S1中，所述废弃烧结砖粉和页岩粉的粒径分布为：1.18mm＜d≤2mm为15％～30％，0.6mm＜d≤1.18mm为20％～30％，0.315mm＜d≤0.6mm为15％～25％，0.16mm＜d≤0.315mm为10％～20％，0.08mm＜d≤0.16mm为10％～20％，d≤0.08mm为0.1％～10％。

优选的，步骤S2中，所述混合料中还包括质量分数为0.5％～5％的激发剂，所述激发剂按质量份计包括80～90份石灰、1～10份碳酸钠、3～8份偏硅酸钠、2～5份硫酸钠、1～6份石膏。

优选的，步骤S2中，所述废弃烧结砖粉占混合料的10％～40％。

优选的，步骤S2中，所述陈化的时间为8～24h。

优选的，步骤S3中，将成型的砖坯自然晒干至其含水量为10％～15％。

优选的，步骤S4中，焙烧温度为1050℃。

优选的，步骤S4中，焙烧时间为8h。

优选的，步骤S4中，升温速率为1℃/min。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1.该发明涉及的生产再生烧结页岩多孔砖的方法，以建筑废弃烧结砖和页岩为基本原料制备再生烧结页岩多孔砖的方法，消耗固体废弃物、减少制砖粘土的开采量、节约耕地、合理利用资源。

2.该发明涉及的生产再生烧结页岩多孔砖的方法，将废弃烧结砖和页岩进行破碎研磨至粒径≤2mm，一方面激发废弃烧结砖粉的活性，另一方面提高多孔砖成品的密实性，提高强度。另外，粒径分布为：1.18mm＜d≤2mm为15％～30％，0.6mm＜d≤1.18mm为20％～30％，0.315mm＜d≤0.6mm为15％～25％，0.16mm＜d≤0.315mm为10％～20％，0.08mm＜d≤0.16mm为10％～20％，d≤0.08mm为0.1％～10％，在保证多孔砖的密实性的同时，能够保证多孔砖内部空隙的均匀性。

采用复合激发剂对废弃烧结粉和页岩进行激发，具有较好的激发效果。采用石灰、碳酸钠、偏硅酸钠、硫酸钠和石膏进行协同作用，来激发SiO₂、Al₂O₃含量较高的废弃烧结砖粉和页岩，在复合激发剂作用下，其表面的网络聚合体聚合度降低，表面形成游离的不饱和键，容易与体系中Ca(OH)₂反应生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等胶凝产物，进而提高多孔砖的密实度，从而提高强度。

3.本发明涉及的生产再生烧结页岩多孔砖的方法，焙烧是决定烧结页岩多孔砖质量的重要环节，烧结砖之所以性能比非烧结砖性能稳定，是因为烧结砖经过了高温焙烧这一物理化学性质均发生变化的过程。当坯体在经过高温焙烧时，原料中的部分颗粒将会被熔化成熔融状态的物质，砖体内部的孔洞会由于这些熔融状态的物质得以填充，从而孔隙率就小了。再者，砖体能利用这些烧结后形成的熔融物质将砖体内部的未形成熔融状态物质的颗粒粘结起来，形成一个强度整体，使烧结后的砖具有一定的强度；最后，这些熔融状态的物质降温后在砖体的外表面还能凝结形成一层保护物质，因此经过高温烧结的砖吸水率低、耐久性强、抗冻融性好。但是若烧结温度低于使粉末颗粒出现熔融状态物质的温度时，砖体表面不能形成足够的熔融状态物质，烧结出的产品的孔隙率和密实度都达不到标准，从而砖体强度也不能满足要求。而当烧结温度过高，坯体内部粉末颗粒全部达到了熔融状态，烧结过程中坯体就会软化流动，使烧结完的砖体变形过大，砖体外观质量不合格。将建筑废弃物再生烧结页岩多孔砖坯以1℃/min的速率，由室温升到1050℃，试验保持8h的烧成时间。完成煅烧程序后，停止烧结，而后降温冷却约12h，得到的再生烧结页岩多孔砖具有较高的强度。

附图说明

图1为页岩的XRD图谱；

图2为废弃烧结砖的XRD图谱；

图3为页岩粉粒径分部；

图4为废弃烧结砖粉粒径分部；

图5为不同烧结时间下砖样的XRD分析图；

图6为不同烧结温度下砖样的XRD分析图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例选用页岩来自于柳州市高阳砖厂的页岩储备材料，具体化学成分见表1，XRD图谱见图1。

废弃的烧结页岩多孔砖来自于房屋重建而拆除的建筑垃圾和砖厂由于不可控因素所生产的不达标的废弃砖，XRD图谱见图2。

表1页岩化学成分表

实施例1

一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，包括以下步骤：

S1.原材料预处理：

将废弃烧结砖进行回收、分拣、破碎、研磨和筛分，得到粒径≤2mm的废弃烧结砖粉；

将页岩进行破碎、研磨和筛分，得到粒径≤2mm的页岩粉。

所述页岩粉和废弃烧结砖粉的粒径分布见图3和图4。

S2.陈化：

将废弃烧结砖粉和页岩粉进行混合得到混合料，然后将混合料放入陈化库中进行陈化，其中，按照质量分数计，所述废弃烧结砖粉占混合料的30％。

S3.成型、干燥：

将已经陈化好的混合料进行入模制坯，砖坯成型，然后将成型的砖坯进行干燥。将制作成型的砖坯整齐地放置在实验室，在自然条件下干燥5-7天后，现将木模的侧模拆除，等到砖坯底部也完全干燥，砖坯可搬运时，将砖坯小心地从木模上取下，继续干燥直至水分彻底散失。

S4.焙烧：

将已经干燥的砖坯进行焙烧，冷却得到再生烧结页岩多孔砖，其中，焙烧温度为900℃，焙烧时间8h,升温速率为1℃/min。

实施例2一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，焙烧温度为950℃，其他步骤相同。

实施例3一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，焙烧温度为1000℃，其他步骤相同。

实施例4一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，焙烧温度为1050℃，其他步骤相同。

实施例5一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，焙烧温度为1100℃，其他步骤相同。

对实施例1-5制备的再生烧结页岩多孔砖进行抗压、抗折、体积密度和吸水率等指标测定，分析砖体的烧结温度对基本性能的影响，结果见表2。

表2不同烧结温度下再生烧结页岩多孔砖的基本性能

结合不同烧结温度下再生烧结页岩多孔砖的色泽与烧结质量，可以发现当温度过低时，再生页岩多孔砖的颜色不红，砖色浅，说明Fe元素与O₂没有充分氧化从而生成的是FeO和Fe₂O₃，从而使砖体的颜色比正常的砖颜色发白发浅；随着烧结温度升高到1050℃，砖体的颜色不断变红，色正，基本性能中的抗压强度、抗折强度、体积密度不断变大，吸水率不断减小；当煅烧温度升高到1100℃时，出炉的再生烧结页岩多孔砖明显过烧了，色深，虽然抗压强度还略有提升，但是砖体质量已经受到影响，砖体出现黑色。因此，采用废弃混合料作为原料之一时，在提高烧结温度的同时，也需要严格的把控烧结质量，避免出现严重的过烧或体积收缩现象。综合生产环境以及生产季节，针对再生烧结页岩多孔砖的各项基本性能，烧结温度控制在接近1050℃较为合适。

根据图5中不同烧结时间下砖样的XRD分析图可知，主要的结晶样为SiO₂、Al₂O₃和CaO随着烧结温度的不断升高，各结晶样的结晶度也有提高，这与建筑废弃物再生烧结页岩多孔砖抗压强度、抗折强度、体积密度的提高，吸水率的减小相吻合。

实施例6一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，焙烧时间为4℃，其他步骤相同。

实施例7一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，焙烧时间为6℃，其他步骤相同。

实施例8一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，焙烧时间为10℃，其他步骤相同。

对实施例1、6-8制备的再生烧结页岩多孔砖进行抗压、抗折、体积密度和吸水率等指标测定，分析砖体的烧结温度对基本性能的影响，结果见表3。

表3不同烧成时间下再生烧结页岩多孔砖的基本性能

综合数据分析我们可以发现，随着烧成时间由4h延长至8h的过程中，建筑废弃物再生烧结页岩多孔砖的抗压强度、抗折强度和体积密度都在不断增大，吸水率在不断减小，抗压强度最大可以达到14.96MPa，抗折强度最大可以达到8.43MPa，体积密度可以达到1702kg/m3。但当烧成时间达到10h，建筑废弃物再生烧结页岩多孔砖的强度不增，反而略有减小，再生烧结页岩多孔砖的体积密度和吸水率变化不明显。通过XRD分析图，主要的晶样分别为SiO₂、Al₂O₃、CaO以及Fe₂O₃。因此，考虑到各基本性质之间的我们可以将建筑废弃物再生烧结页岩多孔砖的烧成时间定为8h。

实施例9一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，按照质量分数计，所述废弃烧结砖粉占混合料的10％。

实施例10一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，按照质量分数计，所述废弃烧结砖粉占混合料的20％。

实施例11一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，按照质量分数计，所述废弃烧结砖粉占混合料的40％。

实施例12一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，按照质量分数计，所述废弃烧结砖粉占混合料的50％。

实施例13一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，按照质量分数计，所述废弃烧结砖粉占混合料的60％。

实施例14一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，按照质量分数计，所述废弃烧结砖粉占混合料的70％。

对实施例1、9-14制备的再生烧结页岩多孔砖进行抗压、抗折、体积密度和吸水率等指标测定，分析砖体的烧结温度对基本性能的影响，结果见表4。

表4废弃混合料对再生烧结页岩多孔砖抗压强度的影响

从实施例9-14和表4可以看出，不同掺量的混合料会对再生烧结页岩多孔砖的抗压强度有一定程度的影响。随着废弃烧结砖粉掺量的增加，抗压强度不断地减小。当温度为900℃时，抗压强度由14.05MPa(废弃烧结砖粉掺量为10％)降到了8.07MPa(废弃烧结砖粉掺量为70％)，减小幅度达40％；当温度为1050℃时，抗压强度由18.41MPa(废弃烧结砖粉为10％)降到了11.13MPa(废弃烧结砖粉为70％)，减小幅度接近40％；在等掺量的情况下，提高烧结温度，可以提高抗压强度。

砖体烧结温度为1050℃时，掺有10％废弃混合料的建筑废弃物再生烧结页岩多孔砖的收缩率为16.2％，随着废弃混合料增加到70％，再生烧结页岩多孔砖的收缩率降至4.4％。说明在砖坯烧制的过程中，页岩越多，烧结所形成的熔融物质对于颗粒之间空隙的填充越充分，砖体的密实度也越高，从而所带来的砖体收缩程度也越小。

当烧结温度达到1050℃时，废弃烧结砖粉的掺量达到40％时，抗压强度能够满足MU15烧结页岩多孔砖的要求；且当掺入的废弃烧结砖粉的比重上升至60％时，强度依旧可以达到MU10烧结砖的要求。可以根据实际需求，在尽可能降低成本的基础上进行废弃烧结砖粉的掺杂。

根据图6中不同烧结温度下砖样的XRD分析图可知，主要的结晶样为SiO₂、Al₂O₃和CaO随着烧结温度的不断升高，各结晶样的结晶度也有提高，这与建筑废弃物再生烧结页岩多孔砖抗压强度、抗折强度、体积密度的提高，吸水率的减小相吻合。

实施例15

一种利用废弃烧结砖生产再生烧结页岩多孔砖的方法，与实施例1相比，按照质量分数计，所述废弃烧结砖粉占混合料的30％，还包括2％的激发剂，其他为页岩。所述激发剂按质量份计包括85份石灰、5份碳酸钠、5份偏硅酸钠、3份硫酸钠、2份石膏。其他处理步骤相同。

对实施例1、15制备的再生烧结页岩多孔砖进行抗压、抗折、体积密度和吸水率等指标测定，分析砖体的烧结温度对基本性能的影响，结果见表5。

表5激发剂对再生烧结页岩多孔砖抗压强度的影响

表5可以看出，采用复合激发剂对废弃烧结粉和页岩进行激发，具有较好的激发效果，可以提高再生烧结页岩多孔砖的抗压强度和抗折强度，提高多孔砖的整体性能。

上述说明凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，盖专利范围。