專利名稱：制造人造石建筑構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造建筑材料的方法，更具體地說涉及制造人造石建筑構(gòu)件的方法。
目前，回收鑄造作業(yè)的有毒廢物以及制造廉價的建筑材料均變得越來越重要了。
根據(jù)常用的鑄造作業(yè)，用過的型砂通常都丟棄了，因而沒有被再利用。但是，這涉及到相當大的運輸花費、提供特殊的指定區(qū)域以及對環(huán)境條件產(chǎn)生破壞作用，這是因為用過的型砂中含有有毒物質(zhì)，內(nèi)含有機物。
這就是為什么直接在鑄造作業(yè)區(qū)由鑄造廢物，即以用過的型砂為基礎(chǔ)的那些物質(zhì)，制造生態(tài)安全的建筑構(gòu)件可以解決鑄造廢物利用的問題，而且可以從整體上增加鑄造作業(yè)的效率。
用于制造人造石構(gòu)件的一種現(xiàn)有方法(參見CITADOB-ES公開的廣告宣傳冊，比利時，1989，“Production process of compressed-soil blocks of the“Adobe”and“Geoconcrete”types)是它由下列部分組成將砂—粘土基料加熱，保持在預(yù)定的溫度下，破碎并篩選，將篩下產(chǎn)物以預(yù)定的比例與石子、粘結(jié)劑及水混合，從而產(chǎn)生一種堆放混合物，這種混合物經(jīng)壓制成型并后養(yǎng)護制成人造石建筑構(gòu)件。
根據(jù)這種已知的方法，用來作為砂—粘土基料的是含有砂子、粘土、有機內(nèi)含物及石子的天然土。首先，需將這種土干燥以除去過量的水分，然后再破碎并篩選。
然后將篩上物撿出并丟棄不用。將篩下物以預(yù)定的比例與水，粘結(jié)劑(以水泥的使用量)及石子混合，由此獲得一種堆放混合物，由該混合物，加壓成型為人造石建筑構(gòu)件，將由此產(chǎn)生的建筑構(gòu)件在環(huán)境溫度下在室外條件下用空氣養(yǎng)護。
由這種已知方法制得的人造石建筑構(gòu)件僅用于干燥氣侯地區(qū)，它們不能用于其它氣侯條件下，除非它們上面帶有特殊的涂層。這是由于在水的存在下，用于這種建筑構(gòu)件中的材料會發(fā)生自然膨脹。
這還會使由這種人造石建筑構(gòu)件建成的建筑物遭到破壞。
此外，值得注意的是這種已知的方法受限于所用的砂—粘土基料的性能，換句話說，天然土應(yīng)該沒有任何有毒物質(zhì)。如果在所述的砂—粘土基料中存在的有毒物質(zhì)在加熱(干燥)過程中不能從中除去(當采用已知技術(shù)時)，它會對制得產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，并且將使它不適用于某些情況。
本發(fā)明的一個基本目的在于提供一種制造人造石建筑構(gòu)件的方法，它可以由用作為砂—粘土基料的、在水存在下會膨脹的有毒物質(zhì)制造生態(tài)安全的人造石建筑構(gòu)件，所制成的建筑構(gòu)件適用于各種氣侯地區(qū)并且成本低。上述目的是由于下列事實而達到的，即用于制造人造石建筑構(gòu)件的方法由下列內(nèi)容組成將砂—粘土基料加熱，保持在預(yù)定的溫度下，破碎并篩選；將篩下物以預(yù)定的比例與石子、粘結(jié)劑和水混合，直到獲得一種堆放混合物，由該混合物，通過加壓成型而后養(yǎng)護而制得人造石建筑構(gòu)件，根據(jù)本發(fā)明，用作砂—粘土基料的是用過的型砂，它含有膨潤土作為粘土成分，并且含有金屬廢料、模芯及至少部分有毒的有機物質(zhì)形式的內(nèi)容物，所述的用過的型砂在使用之前經(jīng)過磁性分離，從中除去金屬廢料，并且在加熱之前將所述的型砂破碎及篩選，分離篩上物料并將其作為石子使用；在氧化烘烤條件下加熱并且保持在預(yù)定的溫度下，烘烤溫度和時間能使有毒有機物質(zhì)從中除去。
堆放混合物的組分采用下列配比(重量％)將是有利的用過的型砂的篩下物45-94.9水泥 5-35用過的型砂的篩上物0.1-20.0水2-10(干堆放混合物的重量)。
當用過的型砂中的膨潤土的含量低于0.2％重量時，在制備堆放混合物時加入膨潤土將是有益的，其添加量為干堆放混合物重量的0.1-2％。利用加熱及濕潤處理來進行養(yǎng)護工藝在經(jīng)濟上將是合算的。重要的是氧化烘烤工藝在200-350℃下進行15-90分鐘，用2500-6300KN壓力對堆放混合物進行壓制以獲得所需密度的建筑構(gòu)件將是適宜的。
同樣有利的是在加壓之前將堆放混合物破碎并均化，從而防止由于其中存在膨潤土而產(chǎn)生的結(jié)塊。也可以對制成的堆放混合物再進行一次磁性分離。所述的用于由有毒的用過的型砂制造人造石建筑構(gòu)件的方法有助于制備具有較高及穩(wěn)定的強度的生態(tài)安全的建筑構(gòu)件，多虧將技術(shù)工藝及這些工藝的條件復(fù)雜結(jié)合在一起，這樣就排除了建筑材料在水存在下發(fā)生膨脹那樣的不利特點，它使得由本發(fā)明所述方法制成的構(gòu)件組成的建筑結(jié)構(gòu)能適用于任何一種氣侯條件下。所述的用于制造建筑材料的技術(shù)工藝可以回收鑄造廢物，它明顯降低了環(huán)境污染，同時增加了鑄造作業(yè)的效率。常用的工藝設(shè)備可用于實施所述的方法，所述的設(shè)備可以較方便地用于鑄造生產(chǎn)工藝的主要技術(shù)循環(huán)中。
在下文中，將借助附圖
對本發(fā)明的具體實施方案進行詳細描述，附圖中示意性地表示了用于制備人造石建筑構(gòu)件的裝置。
所述的用于制備人造石建筑構(gòu)件的方法可以在一種技術(shù)生產(chǎn)裝置上進行實施，其特定的方案在下列描述中給出。
該裝置包括配有喂料器的料斗1，其中有砂—粘土基料，在所述方法的特定情況下，該基料是用過的型砂，該型砂包括作為主要粘土成分的膨潤土，并且具有內(nèi)容物金屬廢料、模芯和至少部分有毒的有機物。
用作所述基料的砂成分是二氧化硅，其顆粒上涂覆有熟料粘土和活性類熱活性粘土。
值得注意的是所述的位于二氧化硅顆粒表面上熱活性粘土能夠促進在所養(yǎng)護的建筑構(gòu)件中形成新結(jié)構(gòu)，它使得固化速度在整個產(chǎn)品體積上均勻，活性粘土增加了生坯強度，而熟料粘土促進其硬化。使用篩上物作為石子成分可以完全回收廢棄的型砂，這些型砂在鑄造廠可以大量獲得。
在料斗1下面有輸送機2，靠近所述的輸送機處有磁性分離器3，所述的分離器用于除去金屬廢料，這些廢料收集在位于輸送機2下方的容器4中。
沿著工藝流程方向，位于磁性分離器3之后的破碎機5，然后是分級篩6。該篩子的篩上物送往料倉7，篩下物送往輸送機8，在烘烤器9上配有提升機10、11，用于將篩下物送入烘烤器9并且將所述產(chǎn)物從中排出，該裝置配有稱重料斗12、13、14，分別用于收集并對篩下物、篩上物及粘結(jié)劑(以所用水泥的量)進行配料。稱重料斗12、13、14和水泵15位于配有研磨機17的混合室16的上方，在混合室16的下方是輸送機18，其上設(shè)有磁性分離器19，其下是容器20用于收集在破碎過程中從用過的型砂中除去的金屬內(nèi)含物。
沿工藝流程方向，下一個是破碎—均化器21，其上配有滾子22，并有一個多孔底23，在所述的破碎—均化器之后是壓機24，它有一個機械驅(qū)動的沖頭。
在壓機之后，蒸汽室26之前的是制成的建筑構(gòu)件的碼放器25，由該蒸汽室，人造石建筑構(gòu)件輸送到成品堆放區(qū)27。
所述的用于制備人造石建筑構(gòu)件的方法如下所述。
通過配有喂料器的料斗1，將用過的型砂喂入輸送機2，在輸送的同時，從混合物中除去金屬廢料，所述的廢料收集在料倉4中，由此獲得的混合物到達錘式破碎機5處，在該處，混合物包括模芯、結(jié)塊、以及其它的大尺寸部分被破碎。然后，混合物被喂入振動篩6中，分離成小尺寸部分(篩下物)和大尺寸部分(篩上物)。而后，篩上物收集在料倉7中，而篩下物沿輸送機8和提升機10喂入烘烤器9中。
在烘烤器9中，包含在用過的型砂中的有機物被氧化、蒸發(fā)并熱分解。
同時，該堆放混合物的含水量被穩(wěn)定。
將所述的混合物加熱到預(yù)定的溫度，并在氧化烘烤條件下保持在所述的溫度下，其最佳參數(shù)如下加熱到200-350℃，并在該溫度下保持15-90分鐘。一般，加熱溫度越低需要越長的保溫時間，反之亦然。
上述溫度范圍既可保留活性類熟料粘土又可從用過的型砂中除去有毒物質(zhì)。
加熱到超過約350℃的溫度在經(jīng)濟上是不利的，而低于200℃是不夠的，這是因為此時象酚酯及呋喃樹脂這類有毒物質(zhì)雖然會分解但分解不完全。
在烘烤器9之后，混合物進入提升機11，在那兒它冷卻到預(yù)定的溫度，由提升機11，混合物喂入稱重料斗12。
通過在附圖中略去的一種合適的輸送器，將篩上物從料倉7送到相應(yīng)稱重料斗13中。粘結(jié)劑(水泥)或膨潤土喂入稱重料斗14(在附圖中僅示出一個料斗)。
以下列比例(重量％)將堆放混合物的干原始組分喂入混合室16中用過的型砂的篩下物 45-94.9水泥 5-35用過的型砂的篩上物 0.1-20.0堆放混合物組分的上述比例是通過以前獲得的關(guān)于建筑構(gòu)件的壓制性以及它們的性能特征的實驗數(shù)據(jù)而確定的。
混合物中的水泥含量是根據(jù)用過的型砂中的膨脹土含量，制得的建筑構(gòu)件的所需強度及抗凍性而確定的。例如，當用過的型砂中的膨潤土含量為4-6％(重量)時，使用15-25％(重量)的水泥是合適的，當膨潤土含量較低時，則需要5-10％重量的水泥，更精確的水泥重量百分比根據(jù)對制成的建筑構(gòu)件的要求而確定。堆放混合物中篩上物與篩下物的比例根據(jù)所制成的堆放混合物中的水份含量而確定。水含量選擇在干混合物重量的2-10％之間。
水和篩上物的比例根據(jù)養(yǎng)護技術(shù)、篩上物/篩下物平衡值和原始堆放混合物(用過的型砂)中的膨潤土含量而選擇。
舉例來說，對于在夏季的自然養(yǎng)護條件下，推薦采用下列比例6-10％水和20％篩上物；當時混合物是在蒸汽室26中進行養(yǎng)護時，可以采用5-6％水和-10％篩上物。
在混合室16中，堆放混合物被均化并潤濕，然后喂入輸送機18，通過磁性分離器19將在破碎過程中由混合物釋放的金屬廢料及偶然的金屬物(匯集在容器20中)除去。
采用用過的型砂決定了要優(yōu)先使用鑄造類混合室16，更具體地說為研磨機17，而不是常用于建筑材料生產(chǎn)過程中的混合室。
制成的含有膨潤土的堆放混合物利用破碎—均化器21上的磨22松散開并磨細通過其多孔底33，從而增加壓制過程中堆放混合物的均勻度以及建筑構(gòu)件的物理—力學(xué)性能的穩(wěn)定性，并且改善壓制工藝的工作條件。
但是，當原始的用過的型砂中的膨潤土及金屬廢料含量較低時，所述的混合物可以在混合室16之后立即被送入壓機24的接受料斗中。在壓機24中，以2500-6300KN的壓力壓制建筑構(gòu)件，這個壓力范圍是在試驗多種不同的砂基料時由實驗確定的，這些砂基料的特性取決于各種鑄造的特定條件，尤其是澆鑄的重量、澆鑄的產(chǎn)量、粘結(jié)劑的性能以及二氧化硅的形態(tài)。
結(jié)果，獲得了所需的性能，即建筑構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、強度、孔隙率、重量及其它。當壓力低于2500KN時，上述性能不能達到預(yù)定的值，而當壓力超過6300KN時，就會發(fā)生過壓現(xiàn)象。
制成的建筑構(gòu)件可以手工堆放，也可以借助于碼放器25，并轉(zhuǎn)運到堆放區(qū)27或進入蒸汽室26。在這兩種情況下，在壓制工藝之后均要對制成的構(gòu)件進行養(yǎng)護，在前一種情況下養(yǎng)護在自然條件下進行(它要花費較長時間)，而在后一種情況下，則通過進行加熱及潤濕處理，它可以縮短養(yǎng)護時間。建筑構(gòu)件的養(yǎng)護參數(shù)，即溫度，含水量及工藝的持續(xù)時間也是取決于鑄造的特定條件，這是因為該堆放混合物的主要成分，即砂基料和石子的性能差別很大，它們需要加快養(yǎng)護過程。
因此，在本發(fā)明中所述的方法可以在鑄造作業(yè)的條件下直接由有毒的用過型砂制備人造石建筑構(gòu)件，所述的構(gòu)件在水的存在下能耐膨脹，從而能在任何一種氣候條件下使用較長的時間。
為了幫助理解本發(fā)明的優(yōu)點，下面將給一些其實際使用的特例。
例1為了制備堆放混合物，采用下列重量百分比的干組分篩上物 20水泥20篩下物 60水 6(干組分的重量)用過的型砂中的膨潤土含量為4％重量，氧化烘烤工藝在350℃加熱溫度下進行90分鐘，在模壓工藝中的壓力為6300KN，養(yǎng)護過程在自然(室外)條件下進行。
制成的建筑構(gòu)件的抗壓強度為150kgf/cm2，其抗凍性為50循環(huán)。
例2混合物干組分采用下列重量百分比篩上物 0.1水泥 20篩下物 79.9水 3(干組分的重量)用過的型砂中的膨潤土含量為0.2％重量，向干堆放混合物中加入2％重量的膨潤土。
氧化烘烤在下列參數(shù)下進行加熱溫度 200℃保溫時間 15分鐘壓制用6300KN壓力進行，養(yǎng)護在加熱及潤濕處理條件下進行，抗壓強度 100kg/cm2抗凍性 15循環(huán)例3該混合物的干組分采用下列重量百分比
篩上物20水泥 10篩下物70水5(干組分的重量)用過的型砂中的膨潤土含量為0.3％重量，氧化烘烤在下列參數(shù)下進行加熱溫度 300℃保溫時間 90分鐘壓力為4000KN。
養(yǎng)護是在加熱及潤濕處理條件下進行。
制成的建筑構(gòu)件的抗壓強度為75kgf/cm2，抗凍性為15循環(huán)。由上面所述的實施例可以看出，很顯然根據(jù)本發(fā)明所述方法制成的所有建筑構(gòu)件不管其原始堆放組合物以及技術(shù)工藝參數(shù)如何不同，它們均可以滿足預(yù)定的強度及抗凍性要求，并且可以成功地在任何一種氣侯條件下用于建筑結(jié)構(gòu)中。
本發(fā)明可用于回收鑄造廢料。
權(quán)利要求
1.一種用于制造人造石建筑構(gòu)件的方法，它包括將砂—粘土基料加熱，保持在預(yù)定的溫度下，破碎并篩選，將篩下物以預(yù)定的比例與石子、粘結(jié)劑及水混合，直到獲得一種堆放混合物，由該混合物通過加壓成型而后養(yǎng)護，從而制成人造石建筑構(gòu)件，其特征在于所述的砂—粘土基料是用過的型砂，其中含有作為粘土類成分的膨潤土并具有金屬廢料、模芯以及至少部分有毒的有機物質(zhì)形式的內(nèi)容物，在使用所述的用過型砂之前對其進行磁性分離，從中除去金屬廢料，在加熱之前對所述的型砂破碎并篩選；篩上物被分離出并用作石子，在氧化烘烤條件下在預(yù)定的溫度下進行加熱并保溫，烘烤溫度及時間使有毒物質(zhì)同能從中除去。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用于制備堆放混合物的組分采用下列比例(重量％)用過的型砂的篩下物45-94.9水泥 5-35用過的型砂的篩上物0.1-20.0水 2-10(干堆放混合物的重量)。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于當用過的型砂中的膨潤土的含量低于0.2％重量時，在制備堆放混合物時要以0.1-2％(重量)干堆放混合的重量加入膨潤土。
4.權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于養(yǎng)護過程利用加熱及潤濕處理進行。
5.權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于氧化烘烤過程是在200-350℃下進行15-90分鐘。
6.權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于氧化烘烤過程是在200-350℃下進行15-90分鐘。
7.權(quán)利要求1或2，或3，或6所述的方法，其特征在于用2500-6300KN的壓力對堆放混合物進行壓制。
8.權(quán)利要求1，或2，或3，或6所述的方法其特征在于在壓制之前將堆放混合物破碎并均化，以確保不會由于其中存在膨潤土而結(jié)塊。
9.權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在壓制之前將堆放混合物破碎并均化，以確保不會由于其中存在膨潤土而結(jié)塊。
10.權(quán)利要求1或2，或3，或6，或9所述的方法，其特征在于已經(jīng)制成的堆放混合物再接受一次磁性分離。
全文摘要
本發(fā)明所述的方法包括對以用過的型砂的用量的砂-粘土基料進行磁性分離，破碎及篩選，將篩下物選出，在氧化烘烤條件下，加熱并保持在預(yù)定的溫度下。然后以預(yù)定的比例將篩下物，篩上物，粘結(jié)劑及水混合制得堆放混合物，由該混合物經(jīng)加壓成型，隨后養(yǎng)護制得人造石建筑構(gòu)件。
文檔編號C04B18/04GK1111451SQ94190423
公開日1995年11月8日 申請日期1994年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月26日
發(fā)明者A·A·施潑科濤, A·I·亞闊松, V·N·施考亞闊夫, S·N·扎亞金, I·N·科諾列, A·E·扎道夫, J·A·列考夫 申請人:“列干涅拉塔”科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合體, 卡馬股份公司