專利名稱：城市固體廢棄物轉(zhuǎn)化處理制成建筑材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體廢物利用技術(shù)，更具體地說，是一種將城市固體廢物轉(zhuǎn)變成建筑材料的方法。
生活固體廢棄物焚燒法有環(huán)境污染問題，也有資源化效果差的問題，用生活固體廢棄物來發(fā)電，相比傳統(tǒng)的生活固體廢棄物堆肥、衛(wèi)生填埋法、焚燒法的綜合經(jīng)濟(jì)效應(yīng)是最差的。因?yàn)樯罟腆w廢棄物焚燒場(chǎng)的建設(shè)投資非常大。在中國一座日處理量為900噸，使用壽命為20年的生活固體廢棄物焚燒發(fā)電廠，約需投資達(dá)7億元人民幣左右。此外，生活固體廢棄物焚燒廠的運(yùn)行成本也非常高，據(jù)估算焚燒廠每噸生活固體廢棄物的綜合運(yùn)行成本約為500元人民幣，但其發(fā)電的收益僅為其一半。一座日處理量為1000噸的焚燒廠，一年的焚燒成本可高達(dá)8000萬元人民幣。而且仍會(huì)產(chǎn)生爐渣。
(2)填埋方式由于現(xiàn)代都市地方寶貴，可用作建設(shè)新堆填區(qū)的土地極為有限，而其所產(chǎn)生的壞處有以下幾點(diǎn)①堆填區(qū)多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，運(yùn)送生活固體廢棄物的路程較遠(yuǎn)；②可作堆填區(qū)的土地有限；③污染海洋水質(zhì)、土壤及地下水質(zhì)、產(chǎn)生沼氣，影響生態(tài)環(huán)境。
(3)堆肥方式堆肥是一種生物分解過程，可縮減有機(jī)廢物的體積，所產(chǎn)生的最后制成品若經(jīng)適當(dāng)處理，可當(dāng)作肥料出售。目前，大部份以禽畜廢物為原料的堆肥，主要原因是生活廢物由于所含物質(zhì)范圍太廣，部份物質(zhì)不利于堆肥法。
(4)循環(huán)再造利用循環(huán)再造的技術(shù)，可把部分廢物制成有用的東西，但其所產(chǎn)生的壞處有以下幾點(diǎn)①成本較高；②要掌握若干技術(shù)；③可供循環(huán)再造的物品有限。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案是將預(yù)處理的固體廢棄物、催化凝固劑與水充分?jǐn)嚢?，形成膠態(tài)狀物料，然后注入模具，擠壓成型，養(yǎng)護(hù)，即得到所需的建筑材料。
本發(fā)明的建筑材料的原料的組成成份及其重量份數(shù)固體廢棄物100-1000份、催化凝固劑50-500份。
本發(fā)明所述的催化凝固劑的組成及重量份數(shù)氧化鎂30-800份、氯化鎂水溶液40-1000份、二氧化硅1-20份、三氯化鐵1-15份、滑石粉5-50份、硫酸亞鐵2-40份、多聚磷酸鈉3-30份、正硅酸乙酯3-30份、磷酸5-50份、三氯化鋁1-20、石英粉末1-10份、307樹脂2-20份、氯化鈉1-10、磷酸鎂1-15份、磷酸三鈉1-10份、水10-1000份。
所述的氧化鎂為遼寧營(yíng)口產(chǎn)的輕燒氧化鎂，含鎂量70％，90目篩固體狀態(tài)。
所述的氯化鎂水溶液，是青海鹽湖產(chǎn)的氯化鎂加水調(diào)制而成，其濃度為40％，呈液體狀態(tài)。
所述的二氧化硅為市售的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
所述的滑石粉為市售的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，80目篩。
所述的硫酸亞鐵、多聚磷酸鈉、磷酸、三氯化鋁、磷酸鎂、氯化鈉、三氯化鐵、正硅酸乙酯、石英粉末、307樹脂、磷酸三鈉都是市售的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，其中石英粉末為80目篩，磷酸濃度98％，正硅酸乙酯和307樹脂，呈液體狀態(tài)。
本發(fā)明的建筑材料具體制備方法，包括以下步驟(1)固體廢棄物的預(yù)處理首先擠壓脫水，至其含水量低于20％，再將不用粉碎的較小顆粒直接送入料倉，剩余的經(jīng)磁選機(jī)吸出金屬后的其它硬物粉碎，送入料倉；(2)制備催化凝固劑將氧化鎂、氯化鎂水溶液、二氧化硅、三氯化鐵、滑石粉、硫酸亞鐵、多聚磷酸鈉、正硅酸乙酯、磷酸、三氯化鋁、石英粉末、氯化鈉、307樹脂、磷酸鎂、磷酸三鈉按比例送入容器，充分?jǐn)嚢杈鶆颍玫侥z狀物料；(3)步驟(1)預(yù)處理后的固體廢棄物和步驟(2)的催化凝固劑充分?jǐn)嚢?，邊攪拌邊加入水，直至得到軟料?4)將步驟(3)的軟料送入成型機(jī)中，制成所需形狀的毛坯；(5)將步驟(4)制得的毛坯送入保溫隧道或保溫房?jī)?nèi)，于100-200℃下蒸汽養(yǎng)護(hù)14-24小時(shí)，然后再送往露天養(yǎng)護(hù)堆場(chǎng)，自然養(yǎng)護(hù)28-40天即得到所需的建筑材料。所述的建筑材料包括不同規(guī)格的實(shí)心的或空心的護(hù)圍砌塊，馬路用的隔離墩、路基層、側(cè)平石、公路基石，圍海造田、筑堤石砌石，不同光照表面、色彩、形狀的行人道板磚、廣場(chǎng)磚、地磚等以及堆山造景的材料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果本方法的發(fā)明是一項(xiàng)為解決各種城市、商業(yè)性廢棄物而研創(chuàng)出來的嶄新處理固體廢棄物方法，純粹利用各種城市、商業(yè)性廢棄物作為一種主體原料，滲合配制的催化凝固劑進(jìn)行充份攪拌，形成一種主體膠狀態(tài)的原料。這種主體膠狀的材料其本身的化學(xué)分子具含堿性和活性份子，一經(jīng)和酸反應(yīng)，便緩緩地釋放熱量，在放熱反應(yīng)的整個(gè)過程中，對(duì)攪拌在其中的有害和腐敗物質(zhì)進(jìn)行分解作用，其中腐敗物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)化成石質(zhì)，再經(jīng)擠壓后產(chǎn)生自然燒結(jié)，并同時(shí)中和凝結(jié)，形成一種化學(xué)性能十分穩(wěn)定且成中性的溶巖狀石塊的新物質(zhì)。
本方法特點(diǎn)是將固體廢棄物進(jìn)行綜合轉(zhuǎn)化處理，使之變?yōu)橛杏弥牧?，成功地解決環(huán)境保護(hù)的問題。不僅可大量節(jié)省寶貴土地，回收部分物資，改善固體廢棄物處理工作環(huán)境，而且所生產(chǎn)出來的大量有用之建材，可為國家節(jié)省大量的開支。
本方法在處理固體廢棄物過程中，無臭，無毒，無污染，無二次污染，可大大減少土地的占用量和政府經(jīng)費(fèi)，節(jié)約大量的人力物力，可變廢為寶，再生利用，產(chǎn)生可喜的經(jīng)濟(jì)收益。是一種安全、經(jīng)濟(jì)、有效、快捷的處理固體廢棄物的方法。
本發(fā)明所采用的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化處理后的新材料，可以大規(guī)模的處理固體廢棄物，大大地減少固體廢棄物對(duì)環(huán)境的二次污染，并且可成為極有發(fā)展前景，生產(chǎn)出多種充滿活力且具高質(zhì)素及商業(yè)價(jià)值的新型建材。
實(shí)例1-3實(shí)例1-3是制備催化凝固劑。
所用的原料及其用量見表1。將原料置于容器中，攪拌均勻即可。
實(shí)例4
本實(shí)例是制備150×150×150mm立方形磚塊試樣。
具體制備過程將經(jīng)預(yù)處理的中國廣州市生活廢棄物(其組成見表2)250公斤，實(shí)例1的催化凝固劑120公斤和水30公斤用混凝土攪拌器混合，注入150×150×150mm試樣模具內(nèi)，振動(dòng)擠壓成型，然后送室內(nèi)養(yǎng)護(hù)室，蒸汽加熱(120℃)養(yǎng)護(hù)22小時(shí)，然后送至自然養(yǎng)護(hù)堆場(chǎng)進(jìn)行40天自然養(yǎng)護(hù)即得到所需試樣。
試樣由中國環(huán)境監(jiān)測(cè)總站檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果見表3。
實(shí)例5本實(shí)例是制備150×150×150mm的立方形磚塊試樣。
本實(shí)例的原料及其含量經(jīng)預(yù)處理的中國撫順市城市生活垃圾(其組成見表4)450公斤、實(shí)例3的催化凝固劑200公斤、水60公斤。
具體制備過程上述原料用混凝土攪拌器混合，注入模具，振動(dòng)擠壓成型，送室內(nèi)養(yǎng)護(hù)室，蒸汽加熱(100℃)養(yǎng)護(hù)14小時(shí)，然后送至自然養(yǎng)護(hù)堆場(chǎng)進(jìn)行28天自然養(yǎng)護(hù)即可。試樣經(jīng)中國撫順市測(cè)試報(bào)告結(jié)論符合GB/T5101-1998的技術(shù)要求。
實(shí)例6本實(shí)例制備φ6英寸圓徑×12英寸的試樣。
具體制備過程將預(yù)處理后的菲律賓馬尼拉市的城市垃圾(組成見表5)300公斤、實(shí)例2的催化凝固劑140公斤和水50公斤，用混凝土攪拌機(jī)混合后注入模具，振動(dòng)擠壓成型，再送室內(nèi)養(yǎng)護(hù)室，用蒸汽加熱(130℃)養(yǎng)護(hù)24小時(shí)，然后送至自然養(yǎng)護(hù)場(chǎng)進(jìn)行23-24天自然養(yǎng)護(hù)即可。試樣經(jīng)菲律賓國立大學(xué)建筑工程系建造材料及結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試，其結(jié)果見表6。
表1催化凝固劑組成及含量

表2廣州市城市生活垃圾的基本成分

表3分析結(jié)果*

*注樣品預(yù)處理方法(1)硝酸的高氯酸-氫氟酸全消解法；(2)水振蕩浸取法《工業(yè)固體廢物有害特性試驗(yàn)與監(jiān)測(cè)分析方法(試行)》。
表4中國撫順市城市生活垃圾基本成分

表5馬尼拉城市生活垃圾基本成分

表6分析結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種城市固體廢棄物轉(zhuǎn)化處理制成建筑材料，其特征在于組成成份及其含量(以重量份數(shù)計(jì))固體廢棄物100-1000份、催化凝固劑50-500份，所述的催凝固劑的組成及重量份數(shù)氧化鎂30-800份、氯化鎂水溶液40-1000份、二氧化硅1-20份、三氯化鐵1-15份、滑石粉5-50份、硫酸亞鐵2-40份、多聚磷酸鈉3-30份、正硅酸乙酯3-30份、磷酸5-50份、三氯化鋁1-20、石英粉末1-10份、307樹脂2-20份、氯化鈉1-10份、磷酸鎂1-15份、磷酸三鈉1-10份。
2.權(quán)利要求1所述的城市固體廢棄物轉(zhuǎn)化成建筑材料的制備方法，其特征在于制備過程包括以下步驟(1)固體廢棄物的預(yù)處理首先擠壓脫水，至其含水量低于20％，再將不用粉碎的較小顆粒直接送入料倉，剩余的經(jīng)磁選機(jī)吸出金屬后的其它硬物粉碎，送入料倉；(2)制備催化凝固劑將氧化鎂、氯化鎂水溶液、二氧化硅、三氯化鐵、滑石粉、硫酸亞鐵、多聚磷酸鈉、正硅酸乙酯、磷酸、氯化鈉、三氯化鋁、石英粉末、307樹脂、磷酸鎂、磷酸三鈉按比例送入容器，充分?jǐn)嚢杈鶆蚣纯桑?3)步驟(1)預(yù)處理后的固體廢棄物和步驟(2)的催化凝固劑攪拌混合，邊攪拌邊加水，直至得到軟料；(4)將步驟(3)的軟料送入成型機(jī)中，制成所需形狀的毛坯；(5)將步驟(4)制得的毛坯送入保溫隧道或保溫房?jī)?nèi)，于100-200℃下蒸汽養(yǎng)護(hù)14-24小時(shí)，然后再送往養(yǎng)護(hù)堆場(chǎng)，自然養(yǎng)護(hù)28-40天即得到所需的建筑材料。所述的建筑材料包括不同規(guī)格的實(shí)心的或空心的護(hù)圍砌塊，馬路用的隔離墩、路基層、側(cè)平石、公路基石，圍海造田、筑堤石砌石，不同光照表面、色彩、形狀的行人道板磚、廣場(chǎng)磚、地磚以及堆山造景的材料。
全文摘要
本發(fā)明是一種城市固體廢棄物轉(zhuǎn)化處理制成建筑材料，其特點(diǎn)是將經(jīng)預(yù)處理的城市固體廢棄物和由氧化鎂、氯化鎂水溶液、二氧化硅、三氯化鐵、滑石粉、硫酸亞鐵、多聚磷酸鈉、正硅酸乙酯等組成的催化凝固劑以及水經(jīng)混合、擠壓成型、養(yǎng)護(hù)等過程制得所需的各種形狀的建筑材料。本發(fā)明可將城市固體廢棄物轉(zhuǎn)化成有用的建筑材料，處理過程中無臭、無毒、無污染，可大大減少土地占用量和經(jīng)費(fèi)，節(jié)約大量人力物力，是一種安全、經(jīng)濟(jì)、有效、快捷的處理固體廢棄物的方法，具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C04B28/32GK1418839SQ0211667
公開日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2002年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月15日
發(fā)明者楊清沛, 吳偉文 申請(qǐng)人:吳偉文, 楊清沛