專利名稱：一種植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法
技術領域：
本發明涉及建筑材料技術領域，尤其是一種植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法。
背景技術：
我國房屋建筑材料中70％是墻體材料，實心粘土磚占據主導地位。實心粘土磚大量占用、破壞土地，消耗能源，污染環境，是一種資源消耗型產品。特別是近年來城鄉建設的快速發展，對建材產品的需求量急劇增加，生產粘土磚每年耗用粘土資源達十幾億立方米。同時，我國每年生產粘土磚消耗七千多萬噸標準煤。如果實心粘土磚產量繼續增長，不僅增加墻體材料的生產能耗，而且導致新建建筑的采暖和空調能耗大幅度增加，將嚴重加劇能源供需矛盾。因此，淘汰實心粘土磚，加快推進墻體材料革新和推廣新型墻體材料是我國“十五”墻體材料發展的重點。
我國每年產生各類工業固體廢物一億多噸，累計堆存量已達幾十億噸，不僅占用了大量土地，其中所含的有害物質嚴重污染著周圍的土壤、水體和大氣環境。發展以煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、冶金和化工廢渣等固體廢物為原料的節能環保型墻體材料，是提高資源利用率、改善環境、促進循環經濟發展的重要途徑，符合我國節約型、和諧社會的發展要求。
煤矸石是煤炭生產或加工過程中產生的一種廢棄巖石，其綜合利用途徑有(1)巷道回填，(2)燒制紅磚，(3)生產水泥，(4)提取硫酸鋁、氯化鋁等化工產品。除(1)外，其余的利用途徑會產生對環境的二次污染。
黃鐵礦燒渣是硫酸廠排放的一種工業廢渣，利用途徑主要有(1)生產水泥，(2)生產氧化鐵紅顏料，(3)生產硫酸亞鐵，(4)煉鐵，(5)生產絮凝劑等。但是，這些利用途徑或多或少的會產生對環境的二次污染。
粉煤灰、水渣、堿渣、電石灰是熱電廠、化肥廠、純堿廠、電石廠產生的廢渣，綜合利用發展較快。粉煤灰和水渣的主要利用有(1)生產水泥，(2)生產磁化肥，(3)生產燒結磚，(4)生產免燒磚，(5)生產混凝土砌塊，(6)生產陶粒，(7)生產玻璃等。堿渣的主要利用有(1)填海造地，(2)制作路基混合土，(3)生產肥料，(4)生產陶粒，(5)提取化工產品，(6)生產免燒磚等。電石灰的主要利用有(1)作為膠凝材料，(2)生產電石，(3)生產免燒磚，(4)生產混凝土砌塊，(5)生產硫酸鈣、碳酸鈣等化工產品等。
植物纖維是指麥秸桿、水稻桿、玉米桿、高粱桿、大豆桿、棉花桿、甘蔗渣、水稻殼、花生殼等農作物的秸桿或種子外殼，由農業生產過程產生。目前，植物纖維綜合利用途徑主要有(1)造紙，(2)生產沼氣，(3)作動物食料，(4)作肥料，(5)生產復合纖維板等。目前，我國對這些植物纖維的綜合利用率還非常低，大量的秸桿和種子殼通常被作為廢物丟棄或燒掉，即造成浪費，又污染環境。
由工業廢渣生產的灰渣磚在工業與民用建筑中已得到了應用，灰渣磚是利用粉煤灰、堿渣、電石灰等工業廢渣中的一種或幾種與水泥、集料、外加劑等材料生產的一種新型墻體材料。灰渣磚的傳統生產工藝是把灰渣、水泥、集料、外加劑等材料計量后，經過攪拌、消化、輪碾、成型，再經過加壓或常壓蒸汽養護，即得成品。由傳統方法生產的灰渣實心磚均為灰色或灰白色。且在傳統生產工藝中，由于需要消化、輪碾或蒸汽養護等工序，不僅工藝復雜，能量消耗大，而且設備投資較大。

發明內容
本發明的目的是提供一種植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法。利用植物纖維、黃鐵礦燒渣、粉煤灰、水渣、電石灰、堿渣和各類建筑垃圾等工(農)業廢渣，水泥和外加劑，生產用作建筑墻體材料的彩色灰渣實心磚，具有美觀、價廉、質輕、高強、免燒、免蒸、保溫、節能、環保、利廢率高的優點。
本發明是一種由植物纖維、黃鐵礦燒渣、粉煤灰、水渣、電石灰、堿渣、惰性建筑垃圾集料、水泥、外加劑為原料生產植物纖維增強彩色灰渣實心磚的方法。其特征在于(1)將植物纖維作為一種增強纖維材料使用，用于提高灰渣磚的強度；(2)將黃鐵礦燒渣作為一種有用的顏料，替代化工產品鐵紅；(3)把粉煤灰、水渣、電石灰、堿渣等工業廢渣作為一種膠凝材料，替代部分水泥，生產植物纖維增強的彩色灰渣實心磚。(4)將廢磚、石、混凝土塊等建筑垃圾作為一種惰性集料，替代石子、石粉和黃沙。
本發明充分利用了植物纖維的纖維增強特性，黃鐵礦燒渣的顏色特性，工業廢渣的膠凝特性和廢磚、石、混凝土塊等建筑垃圾的惰性集料特性，變廢為寶。本發明除使用少量的水泥和外加劑外，其余材料均為各種工(農)業廢料(渣)，節約了大量的不可再生資源，保護了自然環境。而且采用無輪輾、免燒、免蒸的生產過程，具有工藝簡單、節約能源、經濟、環保的優點。
本發明中各原料的質量配比為植物纖維2～10％、黃鐵礦燒渣10～20％、粉煤灰20～30％、水渣10～30％、電石灰5～15％、堿渣0～15％、水泥5～10％、惰性集料20～30％、外加劑2～3％。各固體原料的質量總和為100％，水為固體物料總質量的10～15％。
一種植物纖維增強彩色灰渣實心磚，其特征在于植物纖維是由麥秸桿、水稻桿、玉米桿、高粱桿、大豆桿、棉花桿、甘蔗渣、水稻殼等農作物的秸桿或種子外殼中的一種或幾種組成。經粉碎后，纖維長度為5～15mm。
一種植物纖維增強彩色灰渣實心磚，其特征在于在該纖維灰渣磚的制作中加入了彩色顏料，彩色顏料是由硫酸廠廢渣-黃鐵礦燒渣經過干燥，粉碎而成。粉碎后的黃鐵礦燒渣直接用作紅色顏料，其細度不小于200目。
一種植物纖維增強彩色灰渣實心磚，其特征在于惰性集料是由開采石灰巖，礦山生產產生的廢矸石，工程建設產生的廢磚、石、混凝土塊等建筑垃圾或老城區改造產生類似建筑垃圾中的一種或幾種經過加工而成。這些材料經過破碎、分選，得到粗、細兩種集料，粗集料的粒度應不大于12mm。惰性集料是由粗集料和細集料按2～5∶1質量比組成。
一種植物纖維增強彩色灰渣實心磚，其特征在于外加劑包括活性激發劑、增鈣劑與增鋁劑。活性激發劑是由堿金屬或堿土金屬的氫氧化物、氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽中的2種或數種組成。增鈣劑是由含鈣氧化物和硫酸鹽組成。增鋁劑是由含鋁硫酸鹽或氯化物組成。活性激發劑、增鈣劑和增鋁劑質量之比為3～8∶2～5∶1。
本發明按照下列步驟實現(1)粉碎植物纖維；(2)干燥黃鐵礦燒渣，干燥方式可選用烘干機干燥也可選用自然干燥；(3)粉碎黃鐵礦燒渣；(4)將植物短纖維、黃鐵礦燒渣細粉、粉煤灰、水渣、電石灰、堿渣、水泥、惰性集料、外加劑、水按比例混合拌勻，得到拌合料；(5)將拌合料加入模具中，在液壓磚機上加壓成型；(6)脫模；(7)靜養；(8)碼垛；(9)常壓自然養護；(10)產品質量檢驗；(11)出廠。其中靜養時間為8～16小時，常壓自然養護可在室內養護，也可在室外養護；室外養護時碼垛后的當天、第3天和第7天應灑水使磚吸水至飽和；常壓自然養護時間不低于14天。
本發明的植物纖維增強彩色灰渣實心磚具有美觀、價廉、質輕、高強、免燒、免蒸、保溫、節能、環保、利廢率高的優點。植物纖維增強彩色灰渣實心磚的質量符合JC239-2001《粉煤灰磚》的要求。


附圖為本發明實施例的植物纖維增強彩色灰渣實心磚的制作工藝流程圖具體實施方式
實施例1植物短纖維3％、黃鐵礦燒渣細粉10％、粉煤灰20％、水渣25％、電石灰5％、堿渣10％、水泥5％、惰性集料20％、外加劑2％；水為固體總質量的10％。
實施例2植物短纖維2％、黃鐵礦燒渣細粉15％、粉煤灰30％、水渣10％、電石灰5％、堿渣8％、水泥8％、惰性集料20％、外加劑2％；水為固體總質量的15％。
實施例3植物短纖維5％、黃鐵礦燒渣細粉10％、粉煤灰20％、水渣20％、電石灰10％、堿渣0％、水泥8％、惰性集料25％、外加劑2％；水為固體總質量的10％。
實施例4植物短纖維8％、黃鐵礦燒渣細粉15％、粉煤灰25％、水渣10％、電石灰10％、堿渣0％、水泥10％、惰性集料20％、外加劑2％；水為固體總質量的12％。
實施例5植物短纖維2％、黃鐵礦燒渣10％、粉煤灰20％、水渣10％、電石灰5％、堿渣10％、水泥10％、惰性集料30％、外加劑3％；水為固體總質量的10％。
實施例6植物短纖維5％、黃鐵礦燒渣細粉15％、粉煤灰25％、水渣15％、電石灰5％、堿渣5％、水泥7％、惰性集料20％、外加劑3％；水為固體總質量的10％。
實施例7植物短纖維3％、黃鐵礦燒渣細粉20％、粉煤灰20％、水渣15％、電石灰5％、堿渣0％、水泥10％、惰性集料25％、外加劑2％；水為固體總質量的15％。
實施例8植物短纖維2％、黃鐵礦燒渣細粉10％、粉煤灰20％、水渣30％、電石灰5％、堿渣5％、水泥5％、惰性集料20％、外加劑3％；水為固體總質量的12％。
實施例9植物短纖維3％、黃鐵礦燒渣細粉10％、粉煤灰20％、水渣10％、電石灰15％、堿渣10％、水泥10％、惰性集料20％、外加劑2％；水為固體總質量的10％。
實施例10植物短纖維2％、黃鐵礦燒渣細粉10％、粉煤灰20％、水渣15％、電石灰5％、堿渣15％、水泥10％、惰性集料20％、外加劑3％；水為固體總質量的12％。
實施例11植物短纖維10％、黃鐵礦燒渣細粉13％、粉煤灰20％、水渣15％、電石灰5％、堿渣5％、水泥10％、惰性集料20％、外加劑2％；水為固體總質量的10％。
實施例12植物短纖維6％、黃鐵礦燒渣細粉20％、粉煤灰20％、水渣10％、電石灰5％、堿渣7％、水泥10％、惰性集料20％、外加劑2％；水為固體物料總質量的15％。
權利要求
1.一種植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法，其特征在于它是將植物短纖維、黃鐵礦燒渣細粉、粉煤灰、水渣、電石灰、堿渣、水泥、惰性集料、外加劑和水拌合均勻后，壓制成型，經過靜養、碼垛、常壓自然養護而成。各種原材料質量配比為植物短纖維2～10％、黃鐵礦燒渣細粉10～20％、粉煤灰20～30％、水渣10～30％、電石灰5～15％、堿渣0～15％、水泥5～10％、惰性集料20～30％、外加劑2～3％。各固體原料的質量總和為100％，水為固體物料總質量的10～15％。
2.如權利要求1的植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法。其特征在于將植物纖維作為一種纖維增強材料使用，植物纖維是由麥秸桿、水稻桿、玉米桿、高粱桿、大豆桿、棉花桿、甘蔗渣、水稻殼等農作物的秸桿或種子外殼中的一種或幾種組成。經粉碎后，纖維長度為5～15mm。
3.如權利要求1的植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法。其特征在于在該纖維灰渣磚的制作中加入了彩色顏料，彩色顏料是由硫酸廠廢渣-黃鐵礦燒渣經過干燥，粉碎而成。粉碎后的黃鐵礦燒渣直接用作紅色顏料，其細度不小于200目。
4.如權利要求1的植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法。其特征在于將粉煤灰、水渣、電石灰等工業廢渣作為一種膠凝材料，部分代替水泥制作植物纖維增強彩色灰渣實心磚。
5.如權利要求1的植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法。其特征在于惰性集料是由開采石灰石，礦山生產產生的廢矸石，工程建設產生的廢磚、石、混凝土塊等建筑垃圾或老城區改造產生的建筑垃圾中的一種或幾種組成。這些材料經過破碎、分選，得到粗、細兩種集料，粗集料的粒度應不大于12mm。惰性集料是由粗集料和細集料按2～5∶1質量比組成。
6.如權利要求1的植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法。其特征在于外加劑包括活性激發劑、增鈣劑與增鋁劑。活性激發劑是由堿金屬或堿土金屬的氫氧化物、氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽中的2種或數種組成。增鈣劑是由含鈣氧化物和硫酸鹽組成。增鋁劑是由含鋁硫酸鹽或氯化物組成。活性激發劑、增鈣劑和增鋁劑質量之比為3～8∶2～5∶1。
7.如權利要求1-6的植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法。其特征在于制作方法按照下列步驟實現(1)粉碎植物纖維；(2)干燥黃鐵礦燒渣，干燥方式可用烘干機干燥也可用自然干燥；(3)粉碎黃鐵礦燒渣；(4)將植物短纖維、黃鐵礦燒渣細粉、粉煤灰、水渣、電石灰、堿渣、水泥、惰性集料、外加劑、水按比例混合拌勻，得到拌合料；(5)將拌合料加入模具中，在液壓磚機上加壓成型；(6)脫模；(7)靜養；(8)碼垛；(9)常壓自然養護；(10)產品質量檢驗；(11)出廠。
8.如權利要求7的植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法。其特征在于靜養時間為8～16小時，常壓自然養護可在室內養護，也可在室外養護；室外養護時碼垛后的當天、第3天和第7天應灑水使磚吸水至飽和；常壓自然養護時間不低于14天。
全文摘要
本發明涉及一種植物纖維增強彩色灰渣實心磚及其制作方法。本發明按照下列步驟實現把植物纖維粉碎成5～15mm的短纖維，黃鐵礦燒渣粉碎成100～200目的細粉。把植物短纖維2～10％、黃鐵礦燒渣細粉10～20％、粉煤灰20～30％、水渣10～30％、電石灰5～15％、堿渣0～15％、水泥5～10％、惰性集料20～30％、外加劑2～3％(各固體原料的質量總和為100％)，以及占固體物料總質量10～15％的水混合，攪拌，加壓成型，脫模，靜養，碼垛，常壓自然養護，產品質量檢驗，得到植物纖維增強彩色灰渣實心磚成品，彩色灰渣磚的質量符合JC239－2001《粉煤灰磚》的要求。本發明的植物纖維增強彩色灰渣實心磚具有美觀、價廉、質輕、高強、免燒、免蒸、保溫、節能、環保、利廢率高的優點。
文檔編號C04B18/16GK101054280SQ20071005418
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月6日 優先權日2007年4月6日
發明者于水軍 申請人:河南理工大學