石材废弃物固化处理方法.pdf

石材废弃物固化处理方法
所属领域：
本发明涉及石材废弃物再利用领域，具体说是一种石材废弃物固化处理方法。
背景技术：
天然石材中如花岗石、大理石、蛇纹石等的岩石(以下简称为石材)在切割与加工过程中，会产生大量的含水石粉污泥及边料等废弃物，尤其是由石粉形成的污泥除部分可利用于人造石(以树脂为粘结剂)外，多没有适当的用途，目前大多以掩埋或弃置的方式处理，此石粉污泥干燥时易随风飘扬，从而造成环境污染。
对于天然石材加工时产生的废弃物，不同种类的天然石废弃物用途也不相同，具体如表：

天然石材石粉污泥边料碎石花岗石大理石蛇纹石人造石人造石、水泥原料人造石、提炼氧化镁、肥料铺路、人造石铺路、水泥原料、人造石铺路、提炼氧化镁、肥料
上述石材石粉及碎石均指单质石材时地用途，如是二种以上的混合物时则不可用，然而台湾的石材加工业除部分工厂以单质的石材加工可得到单一品质的废弃物外，大多产生二种以上混合状的废弃物，在处理上更形困难。尤其是石粉污泥颗粒微细和水泥的结合性很差。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种石材废弃物固化处理方法。
本发明解决上述不足之处所采用的方案为：以石材废弃物资源化的观点，将石材加工时产生的石粉及边料(包括单种及二种以上的石材混合废弃物)，以水泥及爐石粉所组成的固化剂固化处理，可得到高强度的固化体，解决了因石粉微细而不易和水泥结合的问题，即以水泥70-90WT％和爐石粉10-30WT％，最佳形式为：水泥80WT％、爐石粉20WT％所组成的固化剂，固化处理石材废弃物时，在适当的配比下(最佳条件为固化剂∶石粉∶溪砂∶边料碎石＝22∶11∶28∶39重量比)，可获得搞压强度300公斤每平方分的固化体，很适合做为如人工鱼礁、铺路、碎波块、堤防及公共设施等用途，这样不但可以解决石材废弃物产生的公害问题，也对其资源化提供了新颖而实用的处理技术。
本发明所指的水泥是指一般建筑用的I型卜特蘭水泥，爐石粉是指从炼钢高爐所产生的水冷爐渣，经粉碎而得到的，表面积约5000平方公分每克，主要成份为氧化矽及氧化钙，具有自硬性。
石粉污泥是指石材在切割加工时因粒锯而产生如粉状微细颗粒的物质，石粉污泥中约含有50％水份。
有关水泥、爐石及石粉的物理特性及化学成份，如下表所示：
水泥、爐石及石材粉的化学成份(％)试料及成份灼热损失％ SiO₂ Al₂o₃ Fe₂o₃ Cao Mgo Tio₂水泥0.69 20.22 4.68 3.60 64.00 3.69 -爐石0.49 34.39 11.58 2.98 38.55 7.55 2.97石材粉(花岗石)10.64 53.02 10.03 3.73 11.19 5.25 -
水泥、爐石及石材粉的粒度分布(％)粒径mesh试料48∫未通过48∫65 65 ∫ 100 100 ∫ 170 170 ∫ 250 250 ∫ 325 325 通过水泥0.52 1.33 10.2 3.01 4.75 5.12 84.25爐石- - 0.05 0.29 1.35 4.86 93.45石材粉(花岗石)- 0.92 3.96 3.42 4.46 10.88 76.35
石粉的重金属溶出试验结果分析项目(mg/l)试料Pb Zn Cr Cd Cu石粉(花岗石)0.27 0.03 0.06 0.02 0.003环保限值5.0 25.0 10.0 0.5 15.0
具体做法可以可简述为：将水泥和爐石粉组成固化剂，然后加入干石粉、溪砂、边料碎石及水，经充分混合后铸入模具中，经24小时后取出，经保养28天即可使用，其抗压强度为200公斤每平方公分，所称固化剂为卜特蘭I型水泥、II型水泥，爐石粉；石粉污泥(单独或两种以上混合物)：含水率40％、60％；边料碎石(单独或两种以上混合物)：颗粒尺寸约1-2公分；溪砂：比重2.7。
下面简述在不同固化剂在相同固化配比下，试体抗压强度变化情况：固化剂种类    抗压强度(Kgf/cm²) 3天 7天 14天 28天 8020 148 181 186 237 8515 153 182 208 205 9010 122 161 220 188 II型水泥 110 168 196 196
固化剂比石粉比溪石比碎石的WT％比均为17∶8∶29∶46
上述测试结果，可知固化剂8020、8515、9010的28天的抗压强度均较II型水泥为高，尤其是8020比II型水泥强20％，显示由I型水泥爐石粉组成的固化剂强度要较II型水泥优良。此处固化剂8020表示由I型水泥80％、爐石粉20％组成；固化剂8515表示由I型水泥85％、爐石粉15％组成；固化剂9010表示I型水泥90％、爐石粉10％组成；II型水泥是目前商业化人工鱼礁制作时所使用的固化剂。
以下为固化体在不同配比下，抗压强度变化情况：固化剂：8020 NO配比(％)强度(Kg/cm²)固化剂石粉溪砂碎石3天 7天 14天 28天  1  15  15  27  43  -  71  72  71  2  17  8  29  46  148  181  186  237  3  20  15  30  35  -  120  120  141  4  22  11  28  39  118  186  209  304  5  25  15  25  35  105  153  197  200
上述是以8020固化剂，即由I型水泥80％及爐石粉20％组成的固化剂和石粉、溪砂、边料碎石在不同配比下的固化体搞压强度，由测试结果显示：当固化剂(8020)、石粉、溪砂和边料碎石的比例为22％、11％、28％、39％重量比时，固化试体28天的抗压强可达304公斤每平方公分。此时，石粉及碎石边料的使用量合计可达50％。
以下为不同固化剂在相同固化配比下，试体抗压强度的变化情形：固化剂种类抗压强度(Kg/cm²) 3天7天14天28天 7030 - 178 231 253 8020 118 186 209 304 8515 131 208 202 200 9010 - 196 248 257
固化剂/石粉/溪砂/边料碎石的WT％比均为22∶11∶28∶39
不同固化剂配方在相同固化配比下，于不同保养天数的固体搞压强度，由测试结果显示：仍以固化剂8020为最好。
本发明所产生的有益效果：以石材废弃物资源化的观点，很适合做为如人工鱼礁、铺路、碎波块、堤防及公共设施等用途，这样不但可以解决石材废弃物产生的公害问题，也对其资源化提供了新颖而实用的处理技术。
实施例：
实例1：
取固化剂(8020)∶石粉∶溪砂∶边料碎石＝22∶11∶28∶39重量比的配比，进行每只5吨人工鱼礁体的制作，以证实本发明的实用性。下表即以此配方制作成的人工鱼礁实体经保养7天、28天后的铀心试体与相同配方同时灌注的直径10公分、高20公分的标准试体的抗压强度比较。
抗压强度测结果为：试体种类抗压强度(Kg/cm2)3天7天 14天 28天标准试体铀心试体140 208 279 300- 208 - 302
上述的结果显示：人工鱼礁实体铀心试体和标准试体的抗压强度一致，和前述实验结果所得数据相符合。
实例2：
取以洋房牌I型水泥80％、爐石粉20％组成的固化剂250克，加入干石粉150克、溪砂250克、边料碎石350克及水分40％，充份混合后铸入直径8公分、高16公分的铁制模具中，经24小时后拆模取出，成形体于自然条件下放置28天后测试其抗压强度为200公斤每平方公分，除可用于碎波块及堤防等用途外，也足够应用于公园，庭院、铺路使用。