源于废物的环保人造集料（骨料）制造技术

本发明专利技术涉及一种以废物起始料为主要原料制成的人造集料。所述废物起始料可以是粒化高炉矿渣、再生混凝土微粉或污泥灰或其混合物。通过另外加入的或原位形成的粘结剂材料，废物起始料被粘合在一起。所述废物起始料在人造集料粉体原料(废物起始料和粘结剂材料)中的含量不低于70％(重量比)。所述人造集料的制备方法为：把混合好的废物起始料及粘结剂材料加入到造粒机，开动造粒机并向粉体原料喷洒水或溶液；湿润的粉体原料随造粒机转动逐渐粘结团聚成集料颗粒，随后对所制集料颗粒进行养护。所述造粒或养护过程可在普通环境下或在二氧化碳含量不低于约50％(体积含量)的空气中及不高于约100℃的温度下进行。本发明专利技术人造集料具有等于或大于约0.5兆帕的破碎强度，因此可用于制作混凝土、地基材料、路基材料等。

【技术实现步骤摘要】
源于废物的环保人造集料(骨料)
本专利技术涉及一种建筑集料(骨料)，更具体的说涉及一种以废物为原料无需高温烧结即可制成的环保人造集料。
技术介绍
集料是一种在建筑工业中广泛应用的材料，其应用范围包括地基、路基、排水涵洞和混凝土等。根据密度，集料可分为“普通集料”(例如花岗岩、玄武岩等)和“轻集料”(例如浮石、火山灰等)。轻集料特别适合于生产轻质砖块和其他轻质建筑产品。除了轻质，轻集料的加入还会使相关建筑产品具有优良的隔热和隔音性能。在过去，集料一般通过粉碎矿石获得。然而，采矿往往对当地环境造成破坏，而且矿山常常远离对集料有大量需求的人口中心。需要指出的是，由于过度开发天然集料引起越来越多的环境问题，人们正逐步探索把人造集料(包括普通集料和轻集料)作为集料材料的新来源。现有人造轻集料产品具有与天然轻集料类似的密度范围。人造轻集料现在主要通过烧结膨胀粘土、页岩等天然矿物来制造。生产烧结轻集料的一般步骤是将起始料诸如粘土与水和添加剂混合并通过一定的造粒过程形成所需尺寸的球形颗粒，然后将球形颗粒在1100℃-1200℃的温度范围内直接送入回转窑(或烧结机)中,通过颗粒熔融和结构膨胀产生轻集料。然而，上述烧结过程是一个能源密集型过程，而且烧结过程中燃料燃烧会导致大量温室气体排放。据估计，制造一吨轻集料产生约0.3吨二氧化碳。在人口密集的大都市，基于人们对便利及舒适生活的追求，每年均会有大量的建造或改造工程进行，而进行这些工程往往需要大量建筑集料。与此同时，大都市中的人们也正在制造越来越多的垃圾废物，诸如生活垃圾，污泥，建筑废料等。污水渠污泥和回收混凝土是两种常见的都市垃圾。通过焚烧，污泥中的大部分水分及有机物会挥发消失并伴随着明显的体积减少，而剩余的污泥灰就被送往垃圾填埋场处置。另一方面，通过一系列回收过程，回收混凝土可以变成不同尺寸的再生集料用于土木工程。然而，回收过程中也会产生大量不可再用于混凝土的混凝土微粉(20％或更多)，只可被送往垃圾填埋场处置。为了处置上述垃圾废物，越来越多的土地正被占用为垃圾填埋场。因此，如何循环再用垃圾废物已成为当今城市管理者需要关注的事情。为了解决大都市在垃圾废物处理及建筑集料需求两方面存在的问题，可考虑使用回收废物生产人造集料。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提出一种以废物为主要原料且在不高于100℃的温度下制成的人造集料，以解决现有人造集料制备技术中存在的能源及资源消耗和温室气体排放的问题。针对上述问题，本专利技术采用的技术方案为：以废物起始料为主要原料(粉体原料含量的70％)经由造粒及养护过程制备一种人造集料。所述废物起始料包括粒化高炉矿渣、再生混凝土微粉或污泥灰及其混合物；所述废物起始料由粘结剂材料粘合在一起，并通过造粒及碳化过程形成具有一定强度的集料颗粒；所述造粒及养护过程可在普通环境或二氧化碳含量不低于约50％的空气中及不高于约100℃的温度下进行；所述集料在一段时间的硬化后具有等于或大于约0.5兆帕的破碎强度。在本专利技术所述的人造集料中，优选地，所述粘结剂选自波特兰水泥或新拌混凝土回收物。在本专利技术所述的人造集料中，优选地，当其中所述造粒过程在二氧化碳含量不低于约50％(体积含量)的空气中进行时，所述集料的密度小于约1200kg/m3。在本专利技术所述的人造集料中，优选地，当其中所述所述造粒过程在普通环境中进行时，所述集料的密度不低于约1700kg/m3。在本专利技术所述的人造集料中，优选地，所述集料由废物起始料、粘结剂和过氧化氢(双氧水)水溶液制成，并且密度小于1200kg/m3。在本专利技术所述的人造集料中，优选地，所述废物起始料是污泥灰且所述集料经由硅烷基试剂处理。本专利技术还提供一种混凝土制品，包含上述的人造集料。本专利技术还提供一种人造集料，优选地，所述人造集料中粒化高炉矿渣的含量大于约90％(质量比)；所述粒化高炉矿渣由其与水和碱的一种或多种反应产物粘合在一起；所述人造集料的造粒或养护过程可在普通环境下或在二氧化碳含量不低于约50％(体积含量)的空气中及不高于约100℃的温度下进行，且具有等于或大于约0.5兆帕的破碎强度。在本专利技术所述的人造集料中，优选地，当其中所述造粒过程在二氧化碳含量不低于约50％(体积含量)的空气中进行时，所述集料的密度小于约1200kg/m3。在本专利技术所述的人造集料中，优选地，当其中所述所述造粒过程在普通环境中进行时，所述集料的密度不低于约1700kg/m3。在本专利技术所述的人造集料中，优选地，所述集料由废物起始料、碱和过氧化氢(双氧水)水溶液制成，并且密度小于1200kg/m2。本专利技术还提供一种混凝土制品，所述混凝土制品包含上述的人造集料。实施本专利技术以废物为主要原料的人造集料，具有以下特点：本专利技术涉及一种以废物起始料为主要原料制成的人造集料。所述废物起始料可以是粒化高炉矿渣、再生混凝土微粉或污泥灰或其混合物。通过另外加入的或原位形成的粘结剂材料，废物起始料被粘合在一起。所述废物起始料在人造集料粉体原料(废物起始料和粘结剂材料)中的含量不低于70％(重量比)。所述人造集料的制备方法为：把混合好的废物起始料及粘结剂材料加入到造粒机，开动造粒机并向粉体原料喷洒水或溶液；湿润的粉体原料随造粒机转动逐渐粘结团聚成集料颗粒，随后对所制集料颗粒进行养护。所述造粒或养护过程可在普通环境下或在二氧化碳含量不低于约50％(体积含量)的空气中及不高于约100℃的温度下进行。本专利技术人造集料具有等于或大于约0.5兆帕的破碎强度，附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，其中：图1展示了以普通波特兰水泥(粉体原料总质量的25％)作为粘结剂材料并分别以粒化高炉矿渣、再生混凝土微粉和污泥灰中为废物起始料制成的人造集料的剖面照片。图1所示集料在颗粒成型后经历了不同时间的碳化养护。图2展示了以普通波特兰水泥(粉体原料总质量的10％和25％)作为粘结剂材料并分别以粒化高炉矿渣、再生混凝土微粉和污泥灰中为废物起始料制成的人造集料的外观照片。图2所示集料在颗粒成型后经历了3小时碳化养护。图3展示了以75％粒化高炉矿渣或污泥灰为废物起始料及以25％普通波特兰水泥为粘结剂并在二氧化碳含量不低于约50％的空气中进行造粒而制成的人造轻集料的外观及剖面照片。具体实施方式废物起始料在制备本专利技术的人造集料时，可以使用三类废物起始料。第一类是粒化高炉矿渣。矿渣是当金属从其各自的矿石中分离(例如，熔炼)出来时留下的材料。粒化高炉矿渣是通过研磨淬冷过的熔溶高炉铁矿渣(钢铁制造的副产品)制成的。粒化高炉矿渣的主要成分是CaO(30％-50％)、SiO2(28％-38％)、Al2O3(8％-24％)和MgO(1％-18％)。除非另有说明，本说明书中提到的所有百分比均为质量百分比。下文所述本专利技术实施例使用了一种具有特定组分的粒化高炉矿渣，其详细组分将在下文中提到。第二类废物起始料是再生混凝土微粉。通过拆除楼宇、道路、桥梁和其它土木工程设施获得的旧混凝土可以制成集料再利用。“回收混凝土集料”就是指该种回收材料。回收混凝土集料可用于包括排水在内的不同土木工程应用中，也可用作地基、道路和轨道的垫层材料。纯度高的回收集料也可用于替换新混凝土中的部分或全部集料。在把回收旧混凝土制成集料的过程中，有约20％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人造集料，所述人造集料以废物起始料为主要原料制成；所述废物起始料包括粒化高炉矿渣、再生混凝土微粉或污泥灰或其混合物；所述废物起始料由外加的或原位形成的粘结剂材料粘合在一起；所述废物起始料在所述人造集料粉体原料(废物起始料和粘结剂材料)中的含量不低于约70％(重量比)；所述人造集料的制备方法为：把混合好的废物起始料及粘结剂材料加入到造粒机，开动造粒机并向粉体原料喷洒水或溶液；湿润的粉体原料随造粒机转动逐渐粘结团聚成集料颗粒，随后对所制集料颗粒进行养护。所述造粒或养护过程可在普通环境下或在二氧化碳含量不低于约50％(体积含量)的空气中及不高于约100℃的温度下进行；所述人造集料具有等于或大于约0.5兆帕的破碎强度。

【技术特征摘要】
2016.12.22 US 15/389,3571.一种人造集料，所述人造集料以废物起始料为主要原料制成；所述废物起始料包括粒化高炉矿渣、再生混凝土微粉或污泥灰或其混合物；所述废物起始料由外加的或原位形成的粘结剂材料粘合在一起；所述废物起始料在所述人造集料粉体原料(废物起始料和粘结剂材料)中的含量不低于约70％(重量比)；所述人造集料的制备方法为：把混合好的废物起始料及粘结剂材料加入到造粒机，开动造粒机并向粉体原料喷洒水或溶液；湿润的粉体原料随造粒机转动逐渐粘结团聚成集料颗粒，随后对所制集料颗粒进行养护。所述造粒或养护过程可在普通环境下或在二氧化碳含量不低于约50％(体积含量)的空气中及不高于约100℃的温度下进行；所述人造集料具有等于或大于约0.5兆帕的破碎强度。2.根据权利要求1所述的人造集料，其中所述粘结剂选自波特兰水泥或新拌混凝土回收物。3.根据权利要求1所述的人造集料，当其中所述造粒过程在二氧化碳含量不低于约50％(体积含量)的空气中进行时，所述集料的密度小于约1200kg/m3。4.根据权利要求1所述的人造集料，当其中所述造粒过程在普通环境下进行时，所述集料的密度不低于约1700kg/m3。5.根据权利要求1所述的人造集料，其中所述集料由废物起始料、粘结剂和过氧化氢(双氧水)水溶液制成，并且密度小于1200kg/m3。6.根据权利要求1所述的人造集料，所述集料的吸水率小于约20％。7.根据权利要求6所述的人造集料，所述集料的起始料是污泥灰且所述集料经由硅烷基试剂处理过。8.根据权利要求1所述的人...

【专利技术属性】
技术研发人员：高燕，朱宏刚，晏艺菲，李波，沈文龙，林忠财，
申请(专利权)人：纳米及先进材料研发院有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81