專利名稱：塊狀物的制造方法
技術領域：
本發明涉及磚塊等塊狀成形物的制造方法，特別涉及不使用粘土(直接用作燒結物的粘土)、可有效利用替代粘性材料或產業廢棄物、且不用進行燒結(無燒結)的塊狀成形物制造方法。
背景技術：
通常磚塊是用粘土燒結而成的。成為磚塊材料的粘土是直接就可用作燒結物的粘土，其資源很有限，挖掘所造成的環境破壞與農地的減少會成為社會問題。為了進行磚塊的燒結，不只需要燒結設備和較大的能量，還不可避免地會排出燒結所產生的造成地球暖化的二氧化碳。
近年來，對于在砂石采集過程中所排出的作為產業廢棄物的采石廢土，或從各種爐中大量排出的煤燃灰(爐底灰)或高爐爐渣、化鐵爐水渣爐渣、飛灰或其他廢棄物的還沒有有效的利用方法。
鑒于以上狀況，本發明的目的是提供一種經濟且有利于地球環境的塊狀成形物的制造方法，該方法不使用有限的作為地球資源的粘土，而將替代粘性材料或產業廢棄物有效利用作為塊狀成形物材料，并且沒有燒結過程。
發明內容
本發明1的塊狀成形物的制造方法是以頁巖及根據需要采用的廢棄粘性土、廢棄塊以及廢棄粉末為主原料，將它們與水泥及水分混合、搗捏，再通過真空抽氣對混合物進行脫氣處理，同時將其擠壓成形，不經過燒結處理僅經過干燥得到塊狀成形物。
本發明2的塊狀成形物的制造方法是以廢棄粘性土及根據需要采用的廢棄塊以及廢棄粉末為主原料，將它們與水泥及水分混合、搗捏，再通過真空抽氣對混合物進行脫氣處理，同時將其擠壓成形，不經過燒結處理僅經過干燥得到塊狀成形物。
本發明3進一步限定本發明1或2的塊狀成形物的制造方法，根據需要在前述原料中添加硬化劑。
本發明4進一步限定本發明1、2或3的塊狀成形物的制造方法，前述廢棄粘性土包括建筑廢土、采石廢土、窯業廢土或硅藻廢土中的任一種，前述廢棄塊包括矸石、高爐爐渣、轉爐爐渣、電爐爐渣、化鐵爐水渣爐渣、爐底灰、混凝土碎片、磚頭碎片、磚塊碎片或瓦片碎片中的任一種，廢棄粉末包括飛灰或下水道焚化灰中的任一種。
本發明5進一步限定本發明1、2、3或4的塊狀成形物的制造方法，前述主原料的粒度分布是10mm～850μm的粒子占55～80重量％、850μm～425μm的粒子占8～20重量％、425μm～250μm的粒子占3～15重量％、250μm～106μm的粒子占3～15重量％、106μm以下的粒子占2～10重量％。
圖1為本發明的塊狀成形物的制造工序的簡單流程圖。
具體實施例方式
以下，根據附圖對本發明進行詳細說明。
圖1是本發明的塊狀成形物的制造工序的簡單流程圖。
本發明所制造的塊狀成形物是磚塊或鋪設在道路表面的塊材等。雖然由于用途不同所需要的強度會有差別，如以下實施例所述，在本發明中可通過有無添加硬化劑或原料的種類來加以調整。
首先，針對本發明的主原料加以說明。本發明1中，將頁巖作為必須原料，再根據需要使用廢棄粘性土、廢棄塊以及廢棄粉末。相對于此，本發明2中，將廢棄粘性土作為必須原料，再根據需要使用廢棄塊及廢棄粉末。
本發明1中的作為必須原料的頁巖也稱作板巖(Shale)，屬于沉淀巖的一種，是由粘土或泥土所構成的堆積巖，其層理很發達，包括油頁巖、黑色頁巖、石灰質頁巖等。它呈薄片狀具有容易剝落的性質，例如，大量覆蓋在煤的露天挖掘層的天然巖石層。本發明2中作為必須原料的廢棄粘性土是具備粘性的土狀產業廢棄物，如本發明4所限定的那樣，分為作為無機性剩余污泥的建筑廢土、作為凝聚沉淀污泥的采石廢土、作為粘土碎片的窯業廢土、作為廢土的硅藻廢土等(參照表1)。這些頁巖及廢棄粘性土，由于具備粘性，所以可作為塊狀成形物的成形材料的主要原料。如后述的實施例所示，單獨使用這些必須原料也可以獲得塊狀成形物。
作為其他主原料，根據需要使用廢棄塊及廢棄粉末。這些都是塊狀或粉末狀的產業廢棄物或副產物，如本發明4所限定的那樣，廢棄塊分成作為不良礦石的在挖掘煤時所排出的矸石，作為各種工業爐殘渣(爐渣)的高爐爐渣、轉爐爐渣、電爐爐渣、化鐵爐熔礦爐的爐渣、浮渣，作為金屬爐渣的化鐵爐水渣爐渣、作為煤燃燒灰的爐底灰，作為建筑物瓦礫類的混凝土碎片、磚頭碎片、磚塊碎片與瓦片碎片等。廢棄粉末分成作為微碳燃燒塵土的飛灰、作為其他爐渣的下水道污泥焚化灰等(參照表1)。這些相關領域大量排出的廢棄物，以往除了埋入土壤之外，幾乎沒有其他處理方法。
表1
下面，對本發明(包括本發明1和2)的制造流程加以說明。根據需要將前述主原料粉碎成適當大小后，被搗捏混合在一起。通過混煉機混合搗捏原料使含水量與材質均勻分布。并且使用軋碎機將其做成板狀且材質良好的粘性原料。
混合搗捏好的主原料在計量之后，加入規定量的水泥與水，然后通過壓力混煉機對其進行搗捏混合并壓縮。水泥的混合量相對于100重量份主原料大致為10～30重量部。在搗捏混合時，如圖所示，可根據需要添加硬化劑，檢查出混入的不良塊狀成形物的粉碎物。如果還需對塊狀成形物進行著色，則需添加規定的顏料。
硬化劑的添加如本發明3所述，但后述的實施例所示是為了提高所制造的塊狀成形物的強度。在添加硬化劑的情況下，相對于100重量份前述水泥，其添加量為2～7重量部。作為硬化劑，除了本申請人所制造的無機非金屬類的「ERU」系列之外，還可以使用市售的含有無機金屬元素的多功能性硬化劑(例如，「NEOACTRONG」(商品名))。
將水泥及水分得到了充分搗捏的混合物導入真空擠壓機中，通過真空抽氣使其脫氣且擠壓成形，再用裁切或加壓等方式制得規定形狀的塊狀成形物。由于要將混合物制成密度高且壓縮強度大的固狀物，所以真空擠壓過程非常重要。在實施例中，為了進行脫機擠壓成形，使用了磚瓦成形用真空擠壓機(例如，高浜工業公司的「KAJISEKI SSE-330(商品名))。
不需對擠壓成形的混合物進行燒結處理，通過干燥就可得到塊狀成形物。然后，如圖1的流程圖所示，對檢查出來的不良品再次進行搗捏混合處理。
以上制得的塊狀成形物是用真空擠壓機通過真空抽氣一面對其進行抽氣一面使其擠壓成形，與沒有使用真空抽氣來進行脫氣的擠壓成形方式相比，其壓縮強度增加了大約3倍左右。利用本發明的制造方法的制得的擠壓成形樣品1、2、3的平均壓縮強度為36.9，而相同原料但沒有采用真空抽氣使其脫氣直接擠壓成形的比較樣品4、5、6的平均強度為13.2(都添加了硬化劑)。
以下，對主原料的粒度分布進行說明。主原料的粒度分布會影響到塊狀成形物的成形性。如本發明5所限定的那樣，粒度分布為(a)10mm～850μm的粒子占55～80重量％、(b)850μm～425μm的粒子占8～20重量％、(c)425μm～250μm的粒子占3～15重量％、(d)250μm～106μm的粒子占3～15重量％、(e)106μm以下的粒子占2～10重量％。
以下，對實施例進行說明。實施例1～5涉及本發明1及本發明3，實施例6～9涉及本發明2及本發明3。主原料的粒度分布是10mm～850μm的粒子以(a)表示，850μm～425μm的粒子以(b)表示，425μm～250μm的粒子以(c)表示，250μm～106μm的粒子以(d)表示，106μm以下的粒子以(e)表示，其所占比率用重量％表示。測定制得的各塊狀成形物的壓縮強度。實施例1根據以下的混合例及粒度分布制造塊狀成形物。·混合例(重量％)主原料頁巖 100水泥(相對于主原料100)11硬化劑(相對于水泥100)無·粒度分布(重量％)粒度范圍(a) 60.75(b) 13.26(c) 10.25(d) 8.37(e) 7.37測定所得到的塊狀成形物的壓縮強度，以下所示為壓縮強度測定結果。·強度(N/mm2)試料112.2試料211.8試料311.7平均 11.90
飛灰 20化鐵爐水渣爐渣20水泥(相對于主原料100) 11硬化劑(相對于水泥100) 沒有·粒度分布(重量％)粒度范圍(a) 77.51(b) 11.25(c) 7.31(d) 6.26(e) 2.33測定所得到的塊狀成形物的壓縮強度，以下所示為壓縮強度測定結果。·強度(N/mm2)試料1 13.5試料2 13.4試料3 11.9平均 12.93
(d) 6.33(e) 4.21測定所得到的塊狀成形物的壓縮強度，以下所示為壓縮強度測定結果。·強度(N/mm2)試料113.3試料213.1試料312.9平均 13.10
而且，本發明的制造方法可以簡便地進行大量生產，且不用進行燒結(無燒結)，所以不會排出造成地球暖化的二氧化碳，其經濟價值很高。
權利要求
1.塊狀成形物的制造方法，其特征在于，以頁巖及根據需要采用的廢棄粘性土、廢棄塊以及廢棄粉末為主原料，將它們與水泥及水分混合、搗捏，再通過真空抽氣對混合物進行脫氣處理，同時將其擠壓成形，不經過燒結處理僅經過干燥得到塊狀成形物。
2.塊狀成形物的制造方法，其特征在于，以廢棄粘性土及根據需要采用的廢棄塊以及廢棄粉末為主原料，將它們與水泥及水分混合、搗捏，再通過真空抽氣對混合物進行脫氣處理，同時將其擠壓成形，不經過燒結處理僅經過干燥得到塊狀成形物。
3.如權利要求1或2所述的塊狀成形物的制造方法，其特征還在于，根據需要在前述原料中添加硬化劑。
4.如權利要求1或2所述的塊狀成形物的制造方法，其特征還在于，前述廢棄粘性土包括建筑廢土、采石廢土、窯業廢土或硅藻廢土中的任一種，前述廢棄塊包括矸石、高爐爐渣、轉爐爐渣、電爐爐渣、化鐵爐水渣爐渣、爐底灰、混凝土碎片、磚頭碎片、磚塊碎片或瓦片碎片中的任一種，廢棄粉末包括飛灰或下水道焚化灰中的任一種。
5.如權利要求1或2所述的塊狀成形物的制造方法，其特征還在于，前述主原料的粒度分布是10mm～850μm的粒子占55～80重量％、850μm～425μm的粒子占8～20重量％、425μm～250μm的粒子占3～15重量％、250μm～106μm的粒子占3～15重量％、106μm以下的粒子占2～10重量％。
全文摘要
本發明提供了一種經濟且對地球環境無不良影響的塊狀成形物的制造方法。該方法不使用有限的作為地球資源的粘土，而將替代粘性材料或產業廢棄物有效利用作為塊材，并且沒有不進行燒結。該方法以頁巖及根據需要采用的廢棄粘性土、廢棄塊以及廢棄粉末為主原料，根據需要在前述主原料中添加硬化劑，將它們與水泥及水分混合、搗捏，再通過真空抽氣對混合物進行脫氣處理，同時將其擠壓成形，不經過燒結處理僅經過干燥得到塊狀成形物。
文檔編號C04B28/00GK1480422SQ0214827
公開日2004年3月10日 申請日期2002年10月31日 優先權日2002年9月4日
發明者龜井宏明 申請人:龜井制陶株式會社