本發(fā)明屬于建筑材料,具體涉及一種工程渣土透水磚的制粒成型制備方法及制粒裝置。
背景技術(shù):
1、隨著城市化進(jìn)程的加速,各類建設(shè)工程大量增加,工程活動(dòng)產(chǎn)生大量的建筑垃圾。如何實(shí)現(xiàn)渣土高效資源化利用是建設(shè)工程面臨的難點(diǎn)和痛點(diǎn)。工程渣土作為建筑垃圾的一個(gè)重要組成部分,主要包括廢土、石料、混凝土碎塊、金屬和非金屬渣土等,每年產(chǎn)生的工程渣土量在數(shù)十億立方以上。目前工程渣土處理方式主要有:(1)堆放處理;通過在專門指定的填埋場(chǎng)堆放工程渣土,進(jìn)行隔離處理,減少對(duì)地下水、土壤和空氣的污染,然而,此類方法占用土地資源,且可能存在后續(xù)資源回收空間小的問題;(2)堆積場(chǎng)回填;將工程渣土回填至新開挖的或廢棄的基坑、道路填筑、山體削坡等項(xiàng)目中,這種方法可以一定程度上解決渣土的堆放問題,但易引發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn);(3)資源化利用;包括堤壩填筑、回填土料使用、垃圾圍場(chǎng)、建筑材料生產(chǎn)等,這類技術(shù)有利于減少資源浪費(fèi)、降低成本,但普遍存在技術(shù)門檻高、處理效率低、市場(chǎng)需求不穩(wěn)定等問題。如何有效、環(huán)保地處置工程渣土,減少對(duì)環(huán)境的影響,促進(jìn)資源的循環(huán)利用,成為城市可持續(xù)發(fā)展的重要課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種工程渣土透水磚的制粒成型制備方法。該方法以工程渣土為主要原料,同時(shí)加入煤矸石、廢瓷粉作為輔助原料,采用先制粒后成型的方法制備透水磚,通過制粒獲得具有均勻粒度和強(qiáng)度的顆粒,經(jīng)靜壓成型后能夠建立穩(wěn)固的結(jié)構(gòu),并形成連通通道,提高透水磚強(qiáng)度的同時(shí)提高其透水率,同時(shí)有效消納包括工程渣土在內(nèi)的固廢,解決了現(xiàn)有工程渣土處理轉(zhuǎn)化難題。
2、為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種工程渣土透水磚的制粒成型制備方法,其特征在于,該方法依次經(jīng)原料準(zhǔn)備、混合攪拌、均化、制粒、靜壓成型、干燥、焙燒,得到透水磚;所述原料包括工程渣土、煤矸石、廢瓷粉、粘合劑和助脹劑;所述工程渣土透水磚按干基計(jì)包括以下質(zhì)量份數(shù)的成分:工程渣土60份~80份,煤矸石0份~40份,廢瓷粉0份~20份,粘合劑為長(zhǎng)石、膨潤(rùn)土、硫酸鈣中的一種或兩種以上,且粘合劑質(zhì)量為工程渣土、煤矸石、廢瓷粉總質(zhì)量的5%~10%,助脹劑為碳化硅、水玻璃、木屑、白云石粉中的一種或者兩種以上,且助脹劑質(zhì)量為工程渣土、煤矸石、廢瓷粉總質(zhì)量的1%~2%。
3、上述的一種工程渣土透水磚的制粒成型制備方法,其特征在于,所述工程渣土透水磚按干基計(jì)包括以下質(zhì)量份數(shù)的成分:工程渣土60份,煤矸石30份,廢瓷粉10份,粘合劑為膨潤(rùn)土,且粘合劑質(zhì)量為工程渣土、煤矸石、廢瓷粉總質(zhì)量的5%,助脹劑為水玻璃,且助脹劑質(zhì)量為工程渣土、煤矸石、廢瓷粉總質(zhì)量的2%。
4、上述的一種工程渣土透水磚的制粒成型制備方法,其特征在于,所述制粒獲得的顆粒為三棱柱顆粒。該三棱柱的棱角結(jié)構(gòu)在堆積時(shí)容易形成規(guī)則的孔隙,透水路徑更穩(wěn)定,空隙率可控性較高,相較于球形顆粒,孔隙規(guī)則性更好,且棱柱的棱角邊緣可減少細(xì)顆粒(如泥沙)在孔隙中的滯留,降低長(zhǎng)期使用中的堵塞風(fēng)險(xiǎn);另外,該三棱柱棱角結(jié)構(gòu)會(huì)增強(qiáng)顆粒間的機(jī)械咬合作用,抗壓強(qiáng)度較高,平面接觸面積較大,壓力分布更均勻,使得磚體整體強(qiáng)度優(yōu)于球形和普通柱狀顆粒,且可減少粘合劑的用量。
5、同時(shí),本發(fā)明還公開了一種用于上述的工程渣土透水磚的制粒成型制備方法的制粒裝置,其特征在于,包括擠壓組件以及配套設(shè)置在擠壓組件擠出口處的制粒篩網(wǎng),且制粒篩網(wǎng)中的篩孔為等邊三角形,所述擠壓組件的擠出口下端設(shè)置有切割組件,切割組件包括底盤以及通過旋轉(zhuǎn)軸安裝在底盤上的旋轉(zhuǎn)刀片,且旋轉(zhuǎn)軸與擠壓組件的擠出口中心相對(duì)。
6、上述的制粒裝置,其特征在于,所述制粒篩網(wǎng)的邊長(zhǎng)為100mm~140mm,篩孔等邊三角形的邊長(zhǎng)為2mm~4mm,所述旋轉(zhuǎn)刀片的厚度為1mm~2mm,長(zhǎng)度為50mm~70mm,所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度為100r/min~150r/min。通過對(duì)制粒裝置中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的尺寸限定,保證制備的顆粒經(jīng)靜壓成型后形成的通道滿足常規(guī)透水磚的透水要求,有利于水的排導(dǎo),從而提高透水磚的透水性能。
7、此外,本發(fā)明還公開了一種采用如上述的制粒裝置制備工程渣土透水磚的方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:
8、步驟一、將工程渣土與煤矸石經(jīng)篩選去除雜質(zhì),并在100℃±5℃下烘干至恒重;
9、步驟二、將步驟一中烘干后的工程渣土置于球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉磨至粒徑0.15mm以下;將步驟一中烘干后的煤矸石先置入鄂破機(jī)進(jìn)行破碎至粒徑0.5mm以下,再置入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉磨至粒徑0.15mm以下;
10、步驟三、按目標(biāo)產(chǎn)物透水磚的設(shè)計(jì)成分,將步驟二中粒徑0.15mm以下的工程渣土、粒徑0.15mm以下的煤矸石與廢瓷粉、粘合劑、助脹劑加入攪拌機(jī)中,在轉(zhuǎn)速60r/min的條件下干混慢速攪拌5min~6min至充分混合,然后向攪拌機(jī)中混合干料噴灑水,在120r/min的條件下混合攪拌5min~6min,得到混合均勻的混合濕料;所述水的加入質(zhì)量為混合干料質(zhì)量的10%~15%;
11、步驟四、將步驟三中得到的混合濕料密封均化48h,得到均化物料;
12、步驟五、將步驟四中得到的均化物料送入制粒裝置中進(jìn)行擠出造粒,得到三棱柱顆粒;所述三棱柱顆粒的底邊棱長(zhǎng)為2mm~4mm,棱高為2mm~4mm;
13、步驟六、將步驟五中得到的三棱柱顆粒均勻置于制磚模具中靜壓成型,得到磚坯;所述靜壓成型采用梯度加壓的方式,先施加1mpa壓力預(yù)壓定位保壓10s,再施加5mpa~10mpa壓力終壓,所述磚坯厚度為20mm~25mm;
14、步驟七、將步驟六中得到的磚坯送入干燥窯內(nèi)干燥養(yǎng)護(hù),然后送入窯爐內(nèi)進(jìn)行焙燒,自然冷卻至室溫取出,得到工程渣土透水磚;所述干燥養(yǎng)護(hù)的干燥溫度為100℃±5℃,且干燥養(yǎng)護(hù)后的磚坯含水率低于3%;所述窯爐焙燒的制度為:先以2℃/min的升溫速率加熱至200℃,然后以4℃/min的升溫速率升溫至900℃保溫30min,繼續(xù)以4℃/min的升溫速率加熱至燒成溫度1100℃~1200℃并保溫120min~150min。
15、本發(fā)明的步驟三中通過控制混合干料中水的加入質(zhì)量,避免后續(xù)進(jìn)入制粒裝置的均化物料粘性太大而不便于擠出,保證了擠出的顆粒具有一定強(qiáng)度,從而在靜壓成型后顆粒之間形成穩(wěn)固的空間結(jié)構(gòu),在磚坯中起到骨架作用。
16、本發(fā)明的步驟五中控制三棱柱顆粒的棱長(zhǎng):棱高=1:1.5~2.0,避免三棱柱顆粒過短、其棱角接觸面積小,壓制時(shí)易滑動(dòng)而導(dǎo)致顆粒間咬合力不足,顯著降低透水磚的抗壓強(qiáng)度,同時(shí)避免三棱柱顆粒過長(zhǎng),壓制時(shí)顆粒易發(fā)生斷裂而破壞級(jí)配結(jié)構(gòu),導(dǎo)致透水磚整體內(nèi)部形成薄弱區(qū)。
17、本發(fā)明的步驟六中靜壓成型采用梯度加壓的方式,先施加1mpa壓力預(yù)壓定位保壓10s,再施加5mpa~10mpa壓力終壓,以定向保留棱角間的大尺寸連通孔隙,提高透水磚的透水系數(shù),同時(shí)避免快速壓縮導(dǎo)致磚體內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。
18、上述的方法,其特征在于,步驟五中所述擠出造粒的過程為:將均化物料放入擠壓組件的擠壓模中并充滿,然后將均化物料從擠壓模內(nèi)經(jīng)制粒篩網(wǎng)擠出,并利用旋轉(zhuǎn)刀片沿?cái)D壓口進(jìn)行切割,得到三棱柱顆粒。
19、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
20、1、本發(fā)明以工程渣土為主要原料,同時(shí)加入煤矸石、廢瓷粉作為輔助原料制備透水磚,通過將各原料混合均化后制粒,利用所制顆粒三棱柱形狀和均勻粒度的特性,經(jīng)靜壓成型后能夠建立穩(wěn)固的結(jié)構(gòu),并形成規(guī)則孔隙,提高透水磚強(qiáng)度的同時(shí)提高其透水率;同時(shí),本發(fā)明采用的主料和輔料均為固廢原料,有效消納包括工程渣土在內(nèi)的固廢,提高了原料中工程渣土的摻量,實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程渣土的高效利用率,大大降低了制備成本。
21、2、本發(fā)明并未通過原料顆粒級(jí)配充當(dāng)骨架提高透水磚的透水率,而是采用先制粒后成型的方法制備透水磚,由于原料經(jīng)制粒后形成具有一定均勻粒度和強(qiáng)度的顆粒,經(jīng)梯度加壓的靜壓成型獲得的坯體規(guī)整有序,提高了透水磚的耐磨性,同時(shí)顆粒充當(dāng)骨架形成均勻分布的外部孔洞,提高了透水磚的透水率,使得透水磚廣泛應(yīng)用于公路工程、建材等領(lǐng)域。
22、3、本發(fā)明中通過添加粘接劑,促進(jìn)了各物料中的顆粒緊密堆積,在高溫焙燒過程中物料之間充分反應(yīng),同時(shí)在助脹劑的作用下,形成內(nèi)部連通的孔洞,在提升透水磚吸水率的前提下而不影響其強(qiáng)度。
23、4、本發(fā)明采用工程渣土制備透水磚,提升了渣土轉(zhuǎn)化為有用資源的技術(shù)效率,實(shí)現(xiàn)了固體廢物的循環(huán)利用,消除或減少渣土處置過程中對(duì)環(huán)境的影響,實(shí)現(xiàn)綠色清潔生產(chǎn),并符合“海綿城市”理念,緩解了城市透水性能差問題,改善了城市生態(tài)體系。
24、下面通過附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。