申请日2007.01.09
公开(公告)日2007.07.11
IPC分类号C04B33/132; C04B38/00; C04B33/138
摘要
本发明公开了一种用造纸废水及废硼渣制备建筑用多孔砖、空心砖，其组分为：造纸废水适量;含铁废盐酸液适量;废硼渣50-70重量份;页岩30-50重量份;铁矿废渣1-3重量份。其制备方法可为将废硼渣、页岩及铁矿废渣物料的颗粒粉碎至小于1毫米;将造纸废水用含铁废盐酸液进行酸化反应，与废硼渣、页岩、铁矿废渣进行充分搅拌、混匀，经陈化、碾压、再搅拌、挤压、切坯、码坯后，静置干燥、烧结、冷却即得。本发明用造纸废水及废硼渣制备建筑用多孔砖、空心砖，克服了现有工厂处理造纸废水成本高、不彻底、污染环境，废硼渣掩埋、占用土地、污染环境等不足。采用本发明方法制备的多孔砖、空心砖可用于建筑领域中。
权利要求书
1.一种用造纸废水和废硼渣制备多孔砖、空心砖，其特征在于组分为：
1)、造纸废水适量;
2)、含铁废盐酸液适量;
3)、废硼渣50-70重量份;
4)、页岩30-50重量份;
5)、铁矿废渣1-3重量份。
2.根据权利要求1所述的一种用造纸废水和废硼渣制备多孔砖、空心砖， 其特征在于：所述的组分3)、4)、5)中的各种物料的颗粒小于1毫米。
3.根据权利要求1所述的一种用造纸废水和废硼渣制备多孔砖、空心砖， 其特征在于：所述的组分3)中废硼渣为60重量份;4)中页岩为40重量份;5) 中铁矿废渣为2重量份。
4.权利要求1所述的一种用造纸废水和废硼渣制备多孔砖、空心砖的制备 方法，其特征在于步骤为：
1)、将废硼渣、页岩及铁矿废渣物料的颗粒粉碎至小于1毫米，备用;
2)、将造纸废水用含铁废盐酸液进行酸化反应，使其PH值达到4-6;
3)、将步骤2)中的反应液适量与废硼渣50-70重量份;页岩30-50重量 份;铁矿废渣1-3重量份，进行充分搅拌、混匀;
4)、后置于陈化库内经48-96小时陈化后，经碾压、再搅拌送入挤砖机中;
5)、真空挤压成含废液为15-25%的空心泥条，压力为15-25kg/cm2，真空度 为0.05-0.15Mpa;
6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为90-110℃， 时间为36-72小时;
7)、烧结：采用变温烧制，常温至600℃，升温时间为12-24小时;600-1150 ℃升温8-10小时，在1150℃维持12-18小时;
8)、冷却：600℃以前快速冷却;600℃以后，缓慢冷却。
5.根据权利要求4所述的一种用造纸废水和废硼渣制备多孔砖、空心砖的 制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中废硼渣为60重量份。
6.根据权利要求4所述的一种用造纸废水和废硼渣制备多孔砖、空心砖的 制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中页岩为40重量份。
7.根据权利要求4所述的一种用造纸废水和废硼渣制备多孔砖、空心砖的 制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中铁矿废渣为2重量份。
8.根据权利要求4所述的一种用用造纸废水和废硼渣制备多孔砖、空心砖 的制备方法，其特征在于：所述的步骤4)中陈化时间为72小时。
9.根据权利要求4所述的一种用造纸废水和废硼渣制备多孔砖、空心砖的 制备方法，其特征在于：所述的步骤5)中真空挤压成含废液为20%的空心泥条， 压力为20kg/cm2。
10.根据权利要求4所述的一种用造纸废水和废硼渣制备多孔砖、空心砖的 制备方法，其特征在于：所述的步骤7)中将砖坯在温度为1150℃维持15小时。
说明书
一种用造纸废水和废硼渣制备多孔砖、空心砖及制备方法
技术领域
本发明涉及一种用造纸废水及生产硼砂、硼酸后的废硼渣等为原料制备的建 筑用多孔砖、空心砖及制备方法。
背景技术
随着人类社会的发展，纸张在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。但中 国是个森林资源匮乏的国家，所以目前造纸业的主要原料来自于麦稻秸秆、芦苇、 蔗渣、霸王草等;在自制浆中非木浆占有56.8%，其中禾草制浆就占自制浆总量 的45.0%。在造纸制浆过程中，会产生大量黑液，黑液中含有大量植物原料物质 和化学药剂，其中木质素磺酸钠使废水的色度及有机物浓度过高，硅酸钠使废水 黏度增高、悬浮物多，直接排放，不仅浪费了有限的水资源，而且还给环境带来 了严重污染，破坏了环境的生态平衡;同时还给动植物的生长及人们的生活造成 了极大的危害。为了保护环境，保障人们的生活和身体健康，近些年污水处理已 引起人们的高度重视，造纸废水是工业污水中一种排放量较大的污水源;目前处 理此类废水，较常见的有浓缩燃烧法，黑液蒸发、燃烧、苟化回收碱等。但这些 方法都投资大，运行费用高，而且燃烧过程产生的废气、废渣带来二次污染，故 难以推广。
硼矿是一种用途广泛的化工原料矿物。它主要用于生产硼砂和硼酸以及元 素硼。硼在玻璃、冶金、医药、搪瓷、油漆、日用化工、农业以及国防尖端工业 等部门都是不可缺少的。硼酸主要用于玻璃制造工业;在搪瓷、陶瓷工业中用以 增强制品的光泽和坚牢度;在钢铁工业中掺入硼制成的硼钢具有较高的硬度和良 好的轧延性，可代替镍钢;在医药上作杀菌剂。此外，作木材防腐剂;农业上作 硼肥;还在金属焊接、皮革制造、电容器、电镀、化妆品等制造方面有广泛用途。 硼酸是制造各种硼化合物的主要原料。硼砂的用途很广，可用做洗衣粉和肥皂的 填料，也是制造光学玻璃、珐琅和瓷釉的原料，也可制造人造宝石、焊药等。硼 砂也常用作金属除锈剂，在农业上，硼砂可充当硼肥。硼的化合物硼烷还可作为 高能火箭燃料。因此，硼资源的开发、利用，对于现代工、农业的发展，具有越 来越重要的作用。
世界上含硼矿物很多，根据含硼矿物的化学组成，可将其分为三类：硼硅酸 盐矿物、硼铝硅酸盐矿物和硼酸盐矿物。目前，作为硼工业原料的主要是第三类 ——硼酸盐矿物。这类矿物有100多种，但作为工业硼资源开发利用的仅有10 余种，如硼镁石、天然硼砂、遂安石、硬硼钙石、天然硼酸、钠硼解石、柱硼镁 石等。
在我国主要是用硼镁矿生产硼砂、硼酸，其生产过程中排出大量碱性废渣。 每一个硼砂生产厂，都面临着废渣处理问题。每吨产品约排除3-4吨废渣。这种 废矿渣含大量镁，以碱式碳酸镁(3MgCO3.Mg(OH)2.nH2O)、氧化镁等形式存在。 见《硼镁矿制取硼砂：P-99》其含量以氧化镁计，一般为35-45%。到目前，这 种废弃物仍未得到有效利用，一般都被运往厂外倒掉，或填坑、填路，或挖坑掩 埋，结果占用土地、污染环境。这样不但给环境造成很大的污染，而且对资源也 是一种浪费;同时由于运输量加大而增加了工厂负担，截止目前国内外均无较好 的解决方法。
发明内容
为解决现今造纸厂废水及硼砂、硼酸生产厂废渣问题，申请人根据多年实践 经验，经过查阅大量文献资料和无数次试验，研制出用造纸废水和废硼渣等为原 料制备的建筑用多孔砖、空心砖及制备方法。
本发明的目的在于提供一种用造纸废水和废硼渣制备建筑用多孔砖、空心砖 及制备方法，以降低企业成本、减少污染，造福社会。
本发明一种用造纸废水和废硼渣制备的多孔砖、空心砖，其组分为：
1)、造纸废水适量;
2)、含铁废盐酸液适量;
3)、废硼渣50-70重量份，优选60重量份;
4)、页岩30-50重量份，优选40重量份;
5)、铁矿废渣1-3重量份，优选2重量份;
上述3)、4)、5)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫米。
本发明一种用造纸废水和废硼渣为原料制备的建筑用多孔砖、空心砖的制备 方法，其步骤为：
1)、将废硼渣、页岩和铁矿废渣物料的颗粒粉碎至小于1毫米，备用;
2)、将造纸废水用含铁废盐酸液进行酸化反应，使其PH值达到4-6;
3)、将步骤2)中的反应液适量与废硼渣50-70重量份，优选为60重量份; 页岩30-50重量份，优选为40重量份;铁矿废渣1-3重量份，优选为2重量份， 进行充分搅拌、混匀;
4)、后置于陈化库内经48-96小时陈化后，优选为72小时，经碾压、再搅 拌送入挤砖机中;
5)、真空挤压成含废液为15-25%的空心泥条，优选为20%，压力为15- 25kg/cm2，优选为20kg/cm2，真空度为0.05-0.15Mpa;
6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为90-110℃， 时间为36-72小时;
7)、烧结：采用变温烧制，常温至600℃，升温时间为12-24小时;600-1150 ℃升温8-10小时，在1150℃维持12-18小时，优选15小时;
8)、冷却：600℃以前快速冷却;600℃以后，缓慢冷却即可。
本发明技术方案中，所述的造纸废水，主要是指亚胺造纸、碱法造纸厂及废 纸造纸的废水;
所述的废硼渣主要为生产硼砂、硼酸后的碱性废弃物;
所述的废盐酸液取自钢厂的废弃物;
所述的页岩可为：黑色页岩、碳质页岩、油页岩、硅质页岩或铁质页岩等， 在我国分布广泛，且储量巨大;
所述铁矿废渣属钢铁厂的废料，成本低廉，来源广泛;
所述烧结，可采用已知的轮窑或隧道窑等常规的烧砖方法;
本发明中所用设备均为制砖厂常用设备，只是存储及进行反应时的储液槽为 防腐型，可为水泥等制作的反应槽、罐等。
本发明中所用各种原料基本属于工厂废弃物，既解决了废物的处理问题，又 有了产品原料来源;即避免了环境污染，又降低了生产成本;且由于造纸废水中 含有木质素磺酸钠及大量植物原料和化学药剂等，与废盐酸中含有30%以上的氯 化亚铁和一定数量的盐酸进行酸化后，再与碱性废硼渣中的20-40%碱式碳酸镁 (3MgCO3.Mg(OH)2.nH2O)、MgO，部分SiO2、Na2O、Al2O3和B2O3、页岩、铁矿 废渣进行混合，发生化学反应，特别是经过高温烧结后，形成复杂的三价氧化铁、 氧化钙、氧化镁、氯化镁、氧化铝、氧化硅、偏高岭石、尖晶石型的结构物等混 合物，这些复杂氧化物的混合体，使砖体更加致密，抗压强度更高，抗折性能更 好等，具有其它普通粘土砖无法比拟的优点。
同时，由于砖体里面混有内燃物木质素磺酸钠、大量植物原料、氧化镁等助 燃，使得本发明制造的砖在烧结过程中，还具有其它优点：①既节能降耗，又减 少环境污染;②可加快轮窑、隧道窑焙烧速度，加速轮窑、隧道窑周转，提高产 量和质量;③缩短坯体干燥周期，减轻空心砖容重，减小导热系数和热损失，提 高隔热保温能力;④减轻烧火工的劳动强度和煤灰污染，改善出窑作业条件。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式 限制本发明。
实施例1
本发明一种用造纸废水和废硼渣制备的建筑用多孔砖、空心砖，其组成为：
1)、造纸废水适量;
2)、含铁废盐酸液适量;
3)、废硼渣50重量份;
4)、页岩50重量份;
5)、铁矿废渣1重量份;
上述3)、4)、5)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫 米。
制备方法：
1)、将废硼渣、页岩及铁矿废渣物料的颗粒粉碎至小于1毫米，备用;
2)、将造纸废水用含铁废盐酸液进行酸化反应，使其PH值达到4;
3)、将步骤2)中的反应液适量与废硼渣50重量份;页岩50重量份;铁 矿废渣1重量份，进行充分搅拌、混匀;
4)、后置于陈化库内经48小时陈化后，经碾压、再搅拌送入挤砖机中;
5)、真空挤压成含废液为25%的空心泥条，压力为15kg/cm2，真空度为 0.15Mpa;
6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为90℃，时 间为72小时;
7)、烧结：采用变温烧制，常温至600℃，升温12小时;600-1150℃升温8 小时，在1150℃维持12小时;
8)、冷却：600℃以前快速冷却;600℃以后，缓慢冷却，即可。
实施例2
本发明一种用造纸废水和废硼渣制备的建筑用多孔砖、空心砖，组成为：
1)、造纸废水适量;
2)、含铁废盐酸液适量;
3)、废硼渣70重量份;
4)、页岩30重量份;
5)、铁矿废渣3重量份;
上述3)、4)、5)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫 米。
制备方法：
1)、将废硼渣、页岩及铁矿废渣物料的颗粒粉碎至小于1毫米，备用;
2)、将造纸废水用含铁废盐酸液进行酸化反应，使其PH值达到6;
3)、将步骤2)中的反应液适量与废硼渣70重量份;页岩30重量份;铁 矿废渣3重量份，进行充分搅拌、混匀;
4)、后置于陈化库内经96小时陈化后，经碾压、再搅拌送入挤砖机中;
5)、真空挤压成含废液为15%的空心泥条，压力为25kg/cm2，真空度为 0.05Mpa;
6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为110℃，时 间为36小时;
7)、烧结：采用变温烧制，常温至600℃，升温24小时;600-1150℃升温 10小时，在1150℃维持18小时;
8)、冷却：600℃以前快速冷却;600℃以后，缓慢冷却，即可。
实施例3
本发明一种用造纸废水和废硼渣制备的建筑用多孔砖、空心砖，组成为：
1)、造纸废水适量;
2)、含铁废盐酸液适量：
3)、废硼渣60重量份;
4)、页岩40重量份;
5)、铁矿废渣2重量份;
上述3)、4)、5)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫 米。
制备方法：
1)、将废硼渣、页岩及铁矿废渣物料的颗粒粉碎至小于1毫米，备用;
2)、将造纸废水用含铁废盐酸液进行酸化反应，使其PH值达到5;
3)、将步骤2)中的反应液适量与废硼渣为60重量份;页岩40重量份; 铁矿废渣2重量份，进行充分搅拌、混匀;
4)、后置于陈化库内经72小时陈化后，经碾压、再搅拌送入挤砖机中;
5)、真空挤压成含废液为20%的空心泥条，压力为20kg/cm2，真空度为 0.1Mpa;
6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为100℃，时 间为48小时;
7)、烧结：采用变温烧制，常温至600℃，升温18小时;600-1150℃升温9 小时，在1150℃维持15小时;
8)、冷却：600℃以前快速冷却;600℃以后，缓慢冷却，即可。
实施例4
本发明一种用造纸废水和废硼渣制备的建筑用多孔砖、空心砖，组成为：
1)、造纸废水适量;
2)、含铁废盐酸液适量;
3)、废硼渣55重量份;
4)、页岩35重量份;
5)、铁矿废渣1.5重量份;
上述3)、4)、5)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫 米。适量;
制备方法：
1)、将废硼渣、页岩及铁矿废渣物料的颗粒粉碎至小于1毫米，备用;
2)、将造纸废水用含铁废盐酸液进行酸化反应，使其PH值达到4.5;
3)、将步骤2)中的反应液适量与废硼渣55重量份;页岩35重量份;铁 矿废渣1.5重量份，进行充分搅拌、混匀;
4)、后置于陈化库内经60小时陈化后，经碾压、再搅拌送入挤砖机中;
5)、真空挤压成含废液为17%的空心泥条，压力为17kg/cm2，真空度为 0.09Mpa;
6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为95℃，时 间为42小时;
7)、烧结：采用变温烧制，常温至600℃，升温15小时;600-1150℃升温9 小时，在1150℃维持13小时;
8)、冷却：600℃以前快速冷却;600℃以后，缓慢冷却，即可。
实施例5
本发明一种用造纸废水和废硼渣制备的建筑用多孔砖、空心砖，组成为：
1)、造纸废水适量;
2)、含铁废盐酸液适量;
3)、废硼渣65重量份;
4)、页岩45重量份;
5)、铁矿废渣2.5重量份;
上述3)、4)、5)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫 米。适量;
制备方法：
1)、将废硼渣、页岩及铁矿废渣物料的颗粒粉碎至小于1毫米，备用;
2)、将造纸废水用含铁废盐酸液进行酸化反应，使其PH值达到5.5;
3)、将步骤2)中的反应液适量与废硼渣65重量份;页岩45重量份;铁 矿废渣2.5重量份，进行充分搅拌、混匀;
4)、后置于陈化库内经88小时陈化后，经碾压、再搅拌送入挤砖机中;
5)、真空挤压成含废液为22%的空心泥条，压力为22kg/cm2，真空度为 0.12Mpa;
6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为105℃，时 间为66小时;
7)、烧结：采用变温烧制，常温至600℃，升温21小时;600-1150℃升温9 小时，在1150℃维持15小时;
8)、冷却：600℃以前快速冷却;600℃以后，缓慢冷却，即可。
为表明本发明一种用造纸废水及废硼渣制备的建筑用多孔砖、空心砖的性能 效果，下面通过对比试验来进一步阐述：
试验材料：1)、100#标准红砖
2)、采用本发明实施例1-5中所述方法制备的多孔砖、空心砖
试验设备及方法：采用普通粘土砖的试验设备及试验方法
项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 100#红砖 标准值 外观 - 无缺损、裂 纹、弯曲、 杂质凸出 无缺损、裂 纹、弯曲、 杂质凸出 无缺损、裂 纹、弯曲、 杂质凸出 无缺损、裂 纹、弯曲、 杂质凸出 无缺损、裂 纹、弯曲、 杂质凸出 无缺损、裂 纹、弯曲、 杂质凸出 体积密度 kg/m3 1380 1430 1470 1410 1490 1365 吸水率 % 5.6 6.3 5.8 6.5 6.9 5.5 抗压强度 MPa 15.7 13.9 16.9 15.6 14.8 10.5 单块最小值 MPa 12.9 10.2 13.5 12.7 9.8 6.2 抗折强度 MPa 7.9 6.8 8.9 8.5 7.3 2.5 单块最小值 MPa 7.6 6.8 8.3 7.1 5.9 1.1
结论：采用本发明一种用造纸废水及废硼渣制备的建筑用多孔砖、空心砖的 主要性能指标如抗压强度、抗折强度等均优于100#红砖标准值。