阅读说明：本技术 一种利用固体废渣制备人造砂子、石子、砂粉料的方法 (Method for preparing artificial sand, gravel and sand powder from solid waste residues ) 是由 杜世永 杜兴宇 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种利用固体废渣制备人造砂子、石子、砂粉料的方法,其应用工业废渣、激发剂、促进剂、高分子聚合物材料和水制成无机胶凝材料,再将无机胶凝材料制成砖块坯体,再进粉碎、筛分等后续加工制成人造砂子、石子、砂粉料。本发明生产过程无需煅烧,成本低廉,所得产品性能好,可替代天然砂子用来配制抹面、砌筑等干粉砂浆。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益和社会效益。(The invention provides a method for preparing artificial sand, pebbles and sand powder materials by utilizing solid waste residues, which is characterized in that industrial waste residues, an excitant, an accelerant, a high polymer material and water are applied to prepare an inorganic cementing material, the inorganic cementing material is prepared into a brick blank body, and the brick blank body is subjected to subsequent processing such as crushing, screening and the like to prepare the artificial sand, the pebbles and the sand powder materials. The production process of the invention does not need calcination, has low cost, and the obtained product has good performance, and can replace natural sand to be used for preparing dry powder mortar for plastering, masonry and the like. The method is favorable for realizing the building material of the building waste residue, thereby greatly improving the economic benefit and social benefit of a large-volume utilization enterprise of the solid waste residue.)

一种利用固体废渣制备人造砂子、石子、砂粉料的方法

技术领域

本发明涉及人造砂石砂粉料技术领域，具体地说涉及一种利用固体废渣制备人造砂子、石子、砂粉料的方法。

背景技术

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

本发明的目的就是提供一种利用固体废渣制备人造砂子、石子、砂粉料的方法，以解决现有建筑砂石料供应不足以及固体废弃物堆积严重、缺乏有效利用方法的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种利用固体废渣制备人造砂子、石子、砂粉料的方法，包括以下步骤：

a、无机胶凝材料的制备：

a-1、将激发剂和水按重量比12∶80～95混合，搅拌4～8分钟后即得激发剂液体，开启活化机，将工业废渣送入活化机中，然后将激发剂液体由外加剂配加机以雾状加入到活化机中，活化4～10分钟后放出得到组分A；其中，所用工业废渣与激发剂液体的重量比为90∶1～5；

a-2、将促进剂、高分子聚合物材料和水按重量比2∶1～12∶88～94混合，搅拌4～10分钟后即得组分B；

a-3、将工业废渣破碎、粉磨后制成细度达200至300目的粉料，即得组分C；

a-4、将60～80重量份的组分A和18～38重量份的组分C用输送机送入运转的混合设备中，然后将组分B按0.6～4.5重量份，由外加剂配加机以雾状加入到混合设备中，强制混合3～6分钟后即得所述无机胶凝材料；

b、砖块坯体的制备：

将所述无机胶凝材料置于振动、液压或挤压成型设备中制成砖块坯体，将成型的砖块坯体在养护室或室外自然放置4～18小时；然后把静停后的坯体在自然条件、太阳能或饱和蒸汽条件下进行养护；其中，自然条件或太阳能养护时间为18～28天；饱和蒸汽蒸养养护时间为16～24小时，蒸汽温度为95～100℃，表压力为零；饱和蒸汽蒸压养护时间为10～16小时，蒸汽温度为174～183℃，表压力为0.8～1.2MPa；

c、成品的制备：

c-1、人造砂子成品：将养护好的砖块坯体送入破碎机进行破碎、筛分处理，其中，粒径0.2～5毫米的筛分物料即为人造砂子成品；粒径0.2毫米以下的筛分物料人造砂粉料半成品；粒径5毫米以上、25毫米以下的筛分物料为人造石子半成品；

c-2、人造砂粉料成品：将人造砂粉料半成品送入粉磨设备中并磨成粒径为0.061～0.088毫米的细粉，即制得人造砂粉料成品；

c-3、人造石子成品：将80～95重量份的人造石子半成品加入到包膜机中，然后将1～5重量份的组分B由外加剂配加机以雾状加入到包膜机中，再将4～18重量份的组分C加入到包膜机中进行包膜，包膜时间为4～8分钟，包膜好的人造石子半成品由输送机送入料仓中自然养护3～7天，即得人造石子成品。

所述工业废渣为粉煤灰、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、铜尾矿、铁尾矿、金尾矿、镁尾矿或铝尾矿中的一种或一种以上的混合物，所述工业废渣中二氧化硅和三氧化二铝的含量之和大于总重的60%，硅钙比为0.7%～1.2%，烧失量小于5～7%。

所述激发剂为硅酸钠、碳酸钠、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或一种以上的混合物。

所述促进剂为三乙醇胺、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁或磺化三聚氰胺甲醛树脂中的一种或一种以上的混合物。

所述高分子聚合物材料为聚乙烯醇、环氧树脂、甲基硅醇钠、聚丙烯酰胺中的一种或一种以上的混合物。

本发明和现有技相比如所具有如下优点：

1、本发明人造砂子、石子、砂粉料的生产过程无需煅烧，大宗利用固体废渣，对环境无污染，成本低廉。利于实现大规模工业化生产，废渣人造石子筒压强度经权威部门检测可达12.2MPa，试制的试块抗压强度经权威部门检测可达34.3 MPa。

2、废渣人造砂子可替代天然砂子用来配制抹面、砌筑等干粉砂浆。用废渣人造砂子生产的各种建材产品的耐久性能优良，因为废渣人造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。

3、废渣人造砂粉料作为原料生产混凝土及其制品，可节约水泥20～40%。人造砂粉属于通用型新材料，几乎所有的水泥基建材都是可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益和社会效益。

附图说明

图1为实施例6所得砂粉料的图片。

图2为实施例6所得砂子的图片。

图3为实施例6所得石子的图片。

具体实施方式

下面以具体实施例详细描述本发明。

本发明中所有固体废渣可自火力发电厂、化工厂、磷化工厂、煤矿、铝厂、乙炔气厂、聚氯乙烯厂、钢铁厂、铝矿厂、锰矿厂、磷矿厂、建筑工地等处购得，其它原料也均为市售产品。

本发明实施例中所使用的磷矿渣是黄磷化工企业排出的固体废渣，可用钢渣、高炉水淬矿渣、锰矿渣、或低温煅烧高岭土代替。磷石膏是磷化工厂排出的固体废渣。可用脱硫石膏和其它废石膏代替。建筑垃圾粉是将建筑工地或工厂排出的建筑固体废渣破碎磨成180目左右的细粉。可用自燃或低温煅烧煤矸石、铝矿厂选铝后的废渣、赤泥、铝渣代替。城市市政污水处理厂淤泥焚化渣，是城市市政处理城污水后残留的经焚化废弃物，可用建筑废土、滩涂淤泥、采石场和石材加工厂排出的废石粉泥代替。粉煤灰为燃煤锅炉排出的废灰渣，可用铁尾矿、黄金尾矿、铜尾矿代替。电石渣为乙炔气厂或聚氯乙烯厂排出的乳白色废渣，可用石灰粉代替。水泥熟料可用水泥代替。

实施例1：

开启活化机，称取原状磷石膏70重量份，电石渣10重量份，粉煤灰10重量份，用皮带输送机送入运转的活化机中，将氢氧化钠6重量份，硅酸钠3.5重量份，碳酸钠2.5重量份，水95重量份加入到外加剂配加机中，混合搅拌4～8分钟，并按5重量份，由外加剂配加机以雾状加入到己进入活化机的物料中，活化4～10分钟后放出，即为组分A。

将三乙醇胺0.06重量份，磺化三聚氰胺甲醛树脂2重量份，聚乙烯醇4重量份，聚丙烯酰胺6重量份，水90重量份加入外加剂配加机中，混合搅拌5～10分钟，制成组分B。

分别计量称取水淬矿渣50重量份，电石渣15重量份，水泥熟料10重量份，粉煤灰15重量份，共同粉磨至细度达200至300目制成组分C。

开启混合设备，将组分A 70重量份和组分C 30重量份用皮带输送机送入运转的混合设备中，将组分B按4.0重量份，由外加剂配加机以雾状加入己进入混合设备的物料中，强制混合3～6分钟后放出。用皮带输送机送入运转的成型机中制成砖块坯体。

成型的砖块坯体送入养护室放置10小时；然后把静停后的坯体在自然条件下养护24天；将养护好的砖块半成品送入第一次和第二次破碎机进行破碎、筛分处理，粒径0.2～5毫米的为人造砂子成品，粒径0.2毫米以下的为人造砂粉料半成品，粒径5毫米以上、25毫米以下的为人造石子半成品；

称量粒径5毫米以上、25毫米以下的人造石子半成品90重量份，然后将称量好的人造石子半成品加入包膜机中，称取4重量份组分B，并由外加剂配加机以雾状加入包膜机中的人造石子半成品表面，再将10重量份的组分C加入包膜机中进行包膜，包膜时间约4~8分钟，包膜好的废渣人造石子半成品由皮带输送机送入料仓中自然养护5天，即得废渣人造石子成品。

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

实施例2：

开启活化机，称取建筑垃圾粉75重量份，电石渣10重量份，脱硫石膏5重量份，用皮带输送机送入运转的活化机中，将氢氧化钠6重量份，硅酸钠3.5重量份，碳酸钠2.5重量份，水90重量份加入外加剂配加机中，混合搅拌4～8分钟，按4重量份，由外加剂配加机以雾状加入己进入活化机的物料中，活化4～7分钟后放出，为组分A。

将三乙醇胺0.03重量份，磺化三聚氰胺甲醛树脂2重量份，聚乙烯醇5重量份，聚丙烯酰胺5重量份，水90重量份加入外加剂配加机中，混合搅拌5～10分钟，制成组分B。

计量称取磷矿渣50重量份，电石渣20重量份，水泥熟料10重量份，粉煤灰10重量份，共同粉磨至细度达200至300目制成组分C。

开启混合设备，将组分A 80重量份，组分C 20重量份，用皮带输送机送入运转的混合设备中，将组分B按3重量份，由外加剂配加机以雾状加入物料中，强制混合3～6分钟后放出，用皮带输送机送入运转的成型机中制成砖块坯体。

成型的砖块坯体送入养护室放置15小时；然后把静停后的坯体在自然条件下养护20天；将养护好的砖块半成品送入第一次和第二次破碎机进行破碎、筛分处理，粒径0.2～5毫米的为人造砂子成品，粒径0.2毫米以下的为人造砂粉料半成品，粒径5毫米以上、25毫米以下的为人造石子半成品。

称量粒径5毫米以上、25毫米以下的人造石子半成品80重量份，然后加入包膜机中，称取3重量份组分B，由外加剂配加机以雾状加入包膜机中的废渣人造石子半成品表面，再将15重量份组分C加入包膜机中进行包膜，包膜时间约4~8分钟，包膜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5天，即得废渣人造石子成品。

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

实施例3：

开启活化机，称取粉煤灰75重量份，电石渣10重量份，磷石膏5重量份，用皮带输送机送入运转的活化机中，将氢氧化钠6重量份，硅酸钠3.5重量份，碳酸钠2.5重量份，水85重量份加入外加剂配加机中，混合搅拌4～8分钟，按3重量份，由外加剂配加机以雾状加入己进入活化机的物料中，活化4～7分钟后放出，为组分A。

将三乙醇胺0.05重量份，木质素磺酸钙2重量份，聚丙烯酰胺6重量份，甲基硅醇钠6重量份，水92重量份加入外加剂配加机中，混合搅拌5～10分钟，制成组分B。

计量称取钢渣60重量份，电石渣20重量份，水泥熟料10重量份，磷石膏5重量份，共同粉磨至细度达200至300目制成组分C。

开启混合设备，将组分A 60重量份，组分C 35重量份，用皮带输送机送入运转的混合设备中，将组分B按2重量份，由外加剂配加机以雾状加入己进入混合设备中的物料中，强制混合3～6分钟后放出，用皮带输送机送入运转的成型机中制成砖块坯体。

成型的砖块坯体在室外自然放置12小时；然后把静停后的坯体进行饱和蒸汽蒸养养护。饱和蒸汽蒸养养护约20小时，蒸汽温度为95～100℃，表压力为零。将养护好的砖块半成品送入第一次和第二次破碎机进行破碎、筛分等处理，粒径0.2～5毫米的为人造砂子成品，粒径0.2毫米以下的为人造砂粉料半成品。粒径5毫米以上、25毫米以下的为人造石子半成品。

称量粒径5毫米以上、25毫米以下的人造石子半成品80重量份，然后加入包膜机中，称取3重量份组分B，由外加剂配加机雾状加入包膜机中的废渣人造石子半成品表面，再将10重量份的组分C加入包膜机中进行包膜，包膜时间约4～8分钟，包膜好的废渣人造石子半成品由皮带输送机送入料仓中自然养护5天，即得废渣人造石子成品。

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

实施例4：

开启活化机，称取市政污水处理厂污泥焚化渣60重量份，电石渣10重量份，粉煤灰15重量份，磷石膏5重量份，用皮带输送机送入运转的活化机中，将氢氧化钠6重量份，硅酸钠4重量份，碳酸钠2重量份，水90重量份加入外加剂配加机中，混合搅拌4～8分钟，按2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4～7分钟后放出，为组分A。

将三乙醇胺0.06重量份，磺化三聚氰胺甲醛树脂2重量份，聚丙烯酰胺6重量份，甲基硅醇钠4重量份，水90重量份加入外加剂配加机中，混合搅拌5～10分钟，制成组分B。

计量称取水淬矿渣50重量份，电石渣15重量份，水泥熟料10重量份，粉煤灰10重量份，磷石膏3重量份，共同粉磨至细度达200至300目制成组分C；

开启混合设备，将组分A 60重量份，组分C 40重量份，用皮带输送机送入运转的混合设备中，将组分B按4重量份，由外加剂配加机雾状加入己进入混合设备中的物料中，强制混合3～6分钟后放出，用皮带输送机送入运转的成型机中制成砖块坯体。

成型的砖块坯体在室外自然放置15小时；然后把静停后的坯体进行饱和蒸汽蒸压养护。饱和蒸汽蒸压养护约10小时，蒸汽温度为174～183℃，表压力为0.8～1.2MPa；将养护好的砖块半成品送入第一次和第二次破碎机进行破碎、筛分等处理，粒径0.2～5毫米的为人造砂子成品，粒径0.2毫米以下的为人造砂粉料半成品，粒径5毫米以上、25毫米以下的为人造石子半成品。

称量粒径5毫米以上、25毫米以下的人造石子半成品85重量份，然后加入包膜机中，称取3重量份组分B，由外加剂配加机雾状加入包膜机中的废渣人造石子半成品表面，再将15重量份组分C加入包膜机中进行包膜，包膜时间约4～8分钟，包膜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5天，即得废渣人造石子成品。

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

实施例5：

开启活化机，称取废石粉泥65重量份，电石渣10重量份，粉煤灰15重量份，用皮带输送机送入运转的活化机中，将氢氧化钠7重量份，硅酸钠3重量份，碳酸钠2重量份，水80重量份加入外加剂配加机中，混合搅拌4～8分钟，按2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4～7分钟后放出，为组分A。

将三乙醇胺0.03重量份，磺化三聚氰胺甲醛树脂2重量份，环氧树脂6重量份，聚丙烯酰胺4重量份，水90重量份加入外加剂配加机中，混合搅拌5～10分钟，制成组分B。

计量称取磷矿渣60重量份，电石渣20重量份，水泥熟料10重量份，粉煤灰10重量份，共同粉磨至细度达200至300目制成组分C。

开启混合设备，将组分A 75重量份，组分C 25重量份，用皮带输送机送入运转的混合设备中，将组分B按4重量份，由外加剂配加机雾状加入己进入混合设备中的物料中，强制混合3～6分钟后放出，用皮带输送机送入运转的成型机中制成砖块坯体。

成型的砖块坯体送入养护室放置8小时；然后把静停后的坯体进行太阳能养护。太阳能养护约20天；将养护好的砖块半成品送入第一次和第二次破碎机进行破碎、筛分等处理，粒径0.2～5毫米的为人造砂子成品，粒径0.2毫米以下的为人造砂粉料半成品，粒径5毫米以上、25毫米以下的为人造石子半成品。

称量粒径5毫米以上、25毫米以下的人造石子半成品95重量份，然后加入包膜机中，称取5重量份组分B，由外加剂配加机雾状加入包膜机中的废渣人造石子半成品表面，再将10重量份组分C，加入包膜机中进行包膜，包膜时间约4～8分钟，包膜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5天，即得废渣人造石子成品。

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

实施例6：

开启活化机，称取铁尾矿75重量份，电石渣5重量份，粉煤灰10重量份，用皮带输送机送入运转的活化机中，将氢氧化钠6重量份，硅酸钠4重量份，碳酸钠2重量份，水90重量份加入外加剂配加机中，混合搅拌4~8分钟，按4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4~7分钟后放出，为组分A。

将三乙醇胺0.03重量份，磺化三聚氰胺甲醛树脂2重量份，聚丙烯酰胺6.0重量份，环氧树脂4重量份，水90重量份加入外加剂配加机中，混合搅拌5～10分钟，制成组分B。

计量称取钢渣60重量份，电石渣10重量份，水泥熟料10重量份，粉煤灰10重量份，共同粉磨至细度达200至300目制成组分C。

开启混合设备，将组分A 70重量份，组分C 30重量份，用皮带输送机送入运转的混合设备中，将组分B按4重量份，由外加剂配加机雾状加入己进入混合设备中的物料中，强制混合3～6分钟后放出，用皮带输送机送入运转的成型机中制成砖块坯体。

成型的砖块坯体送入养护室放置12小时；然后把静停后的坯体进行太阳能养护。太阳能养护约25天；将养护好的砖块半成品送入第一次和第二次破碎机进行破碎、筛分等处理，粒径0.2～5毫米的为人造砂子成品，粒径0.2毫米以下的为人造砂粉料半成品，粒径5毫米以上、25毫米以下的为人造石子半成品。

称量粒径5毫米以上、25毫米以下的人造石子半成品90重量份，然后加入包膜机中，称取3重量份组分B，由外加剂配加机雾状加入包膜机中的废渣人造石子半成品表面，再将15重量份组分C加入包膜机中进行包膜，包膜时间约4～8分钟，包膜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5天，即得废渣人造石子成品。

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

对上述所得人造石子进行性能检测，检测结果如表1所示。

表1：

上述检测数据由专业检测机构提供，混凝土块由对应实施例的人造砂子和人造石子制备而成。