專利名稱：一種制備人造石材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石材的制備方法，具體地說(shuō)是專門取用一般土木建筑施工時(shí)自地層挖掘所得的廢棄土以及取用一般工業(yè)上所棄置的有機(jī)燃料混合加工；制備一具有環(huán)保效益的人造石材的方法。
有關(guān)目前坊間所見(jiàn)的石材，尤以天然石粒為代表，該天然石粒大都是自河川中挖掘獲得，或自地表中挖掘天然石塊后，經(jīng)碎石機(jī)加工破碎大石塊而成小石粒取用。
上述天然石粒在使用時(shí)大都和水泥一起混合，供給土木建筑等場(chǎng)合的使用；同時(shí)，天然石粒亦經(jīng)常搭配柏油瀝青一起混合，供給鋪設(shè)路面作用。
然而，我們知道，上述天然石粒經(jīng)測(cè)試具有每平方公分4000磅左右的抗壓強(qiáng)度，同時(shí)并具有2.36左右的干面內(nèi)飽和比重，其結(jié)果顯示雖具有稍大的抗壓強(qiáng)度，但其比重卻遠(yuǎn)大于水，這導(dǎo)致天然石材無(wú)法浮載于比重為1的水中或水面上。
再者，上述天然石粒因取自自然界，因此石粒表面多少皆含有一些殘留的有機(jī)物和菌類，因此使用在瀝青混合鋪設(shè)的柏油路面時(shí)，該有機(jī)物與菌類易和柏油之間發(fā)生非安定的侵蝕作用，此因素亦是遭致鋪設(shè)有天然石粒的柏油瀝青路面較易生龜裂的主要原因。
又，上述天然石粒若是取用天然石塊經(jīng)破碎而制成較小的天然石粒，因其在經(jīng)由碎石機(jī)施壓加工破碎石塊時(shí)，即已將石塊本體組織破壞，使成碎粒狀，因此經(jīng)破碎所成的天然石粒，其抗壓強(qiáng)度亦已下降，遠(yuǎn)不如在河川中沖流滾動(dòng)所形成的天然石粒以及地表中成單體狀態(tài)的天然石塊。
再說(shuō)，以現(xiàn)今著重環(huán)境保護(hù)之時(shí)，自河川中或地表中挖掘天然石粒極易造成土壤的流失，對(duì)自然環(huán)境造成深遠(yuǎn)且嚴(yán)重的破害，因此在坊間已逐漸被法令所禁止?；诖艘?，坊間采石業(yè)者皆有感無(wú)處采集天然石粒之苦，亦非長(zhǎng)久之計(jì)。
另觀，坊間合法挖掘土壤以供應(yīng)建土木設(shè)施或建筑行業(yè)中，該經(jīng)挖掘地層所得之土壤通常皆為棄置，然知以現(xiàn)今工商發(fā)達(dá)寸土寸金的時(shí)代，該棄置的土壤亦滋生無(wú)處傾倒的困惑，若將棄置的土壤任意推埋或堆積，反而會(huì)造成環(huán)境的二度破害，影響大自然環(huán)境的品質(zhì)。
再觀，工商業(yè)發(fā)展到今天，諸如一些已被利用后的存留的廢棄紙漿、廢棄污泥、廢油、木屑粉及茶渣等有機(jī)廢物，亦滋生回收的困難以及無(wú)處傾倒或掩埋的困擾。
因此，為了提高石材的品質(zhì)，并徹底解決廢棄土與工業(yè)廢料的回收問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種制備人造石材的方法。
本發(fā)明的主要目的在于任意回收廢棄土及廢油、木屑粉、廢棄紙漿、廢棄污泥、茶渣等工業(yè)廢料，使之混合成為制造人造石材的原料，藉此達(dá)到回收廢棄物并再生利用保護(hù)環(huán)境的作用。
本發(fā)明的另一目的為將利用廢棄物與工業(yè)廢料所混合而成的原料制成具高強(qiáng)度、質(zhì)輕、防火、隔音、隔熱及防蛀等優(yōu)良的建筑物理性，藉此提供一般土木建筑結(jié)構(gòu)物或柏油瀝青填料中取代天然石粒的使用，同時(shí)亦可作為農(nóng)業(yè)無(wú)菌土中培養(yǎng)基料使用，以及在熱處理與陶瓷業(yè)窖爐等行業(yè)中作為保溫填充料的利用，藉此擴(kuò)增石材的適用范圍，并提高人造石材的附加價(jià)值。
本發(fā)明所提供的制備人造石材的方法為A任意收集自地層挖掘含有不等量的硅石(SiO2)、鋁礬土(Al2O3)、石灰(Cao)、氧化鎂(MgO)、氧化鐵(FeO)、赤鐵礦(Fe2O3)、鉀(K)鈉(Na)等礦物成份的廢棄物；B回收包含廢油、木屑粉、廢棄紙漿、廢棄污泥或茶渣中任意一種或一種以上工業(yè)廢料；C將上述取得的廢棄物及工業(yè)廢料以50％∶50％(重量百分比)充分混合成聚合物，成為制造人造石材的原料；D將上述原料置入混料機(jī)中，并加入適量的水，混料；E；將混料后的聚合原料置入球磨機(jī)中，再加入微量的水，進(jìn)行球磨；F將球磨后的聚合原料置入壓濾機(jī)中，施行壓濾；G將壓濾過(guò)后的聚合物原料置入土練機(jī)中，施行土練處理，使原料凝聚成含有少許水份的濕狀固體原料；H將固體濕狀原料以10～15℃的進(jìn)料溫度，45～60℃的排料溫度，以及低于1大氣壓的真空壓力，在真空射出成型機(jī)中施行真空射出成型作業(yè)，使原料成為塊狀物；I將塊狀原料經(jīng)由造粒機(jī)施行造粒，使原料經(jīng)造粒機(jī)的旋轉(zhuǎn)，凝結(jié)成許多較大粒子的球狀原料；J將該較大粒狀的石材原料置入破碎機(jī)中，施行一次破碎，使較大的粒狀原料破碎成30mm以下的粗坯石材。
K將粗坯石材經(jīng)由振動(dòng)篩選機(jī)分離25mm以上及25mm以下的粒度，再將25mm以上的粒度經(jīng)由破碎機(jī)施行二次破碎，使石材轉(zhuǎn)變成為25mm以下的粒度，再經(jīng)二次振動(dòng)篩選機(jī)分離25mm以下的粒度石材，使能篩選出25mm以下各款不同粒度的粗石材與細(xì)石材，其粒度范圍得由篩選機(jī)的綱目控制在5-25間的粒度，形成人造粗、細(xì)石材的雛形；L將上述粗、細(xì)石材分別置入干燥窖中，在250℃下干燥約9分鐘；M將干燥后的粗、細(xì)石材雛型分別載送至預(yù)熱窖中實(shí)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為約600℃、時(shí)間為5分鐘最佳；N經(jīng)上述預(yù)熱后，再到立式高溫窖中燒結(jié)，燒結(jié)溫度約為1500℃～1700℃時(shí)間約為15分鐘；
經(jīng)上述燒結(jié)后，再到急冷窖中冷卻約2分鐘；經(jīng)冷卻后再由振動(dòng)篩選機(jī)分離，形成燒制成型的人造粗石材和人造細(xì)石材的成品。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的流程圖；圖2為本發(fā)明人造石材制成后以600倍的放大鏡觀察其內(nèi)部組織的狀態(tài)圖。
本發(fā)明采取用一般自地層任意挖掘所得的廢棄土(1)，該土壤通?？蔀榧t土、黑土、赤黃土或粘土中的任一種或一種以上，每一種土壤中皆含有不等量的硅石、鋁礬土、石灰、氧化鎂、氧化鐵、赤鐵礦、鉀、鈉等礦物成分。
本發(fā)明另取用回收的廢油、木屑粉、廢棄紙漿、廢棄污泥或茶渣中任一種或一種以上充作本發(fā)明的工業(yè)原料(2)。
如圖1所示，取用含有上述礦物成份的廢棄土50％，并取用上述任一種或一種以上的工業(yè)廢料50％，使之充分混合成聚合物，以此聚合物作為本發(fā)明人造石材的原料。
將上述原料置入混料機(jī)中，并加入適量的水，使能施行混合；藉此充分混合原料間的廢棄土與工業(yè)廢料，形成極具均勻度的聚合物。
將混料后的聚合原料置入球磨機(jī)中，再加入微量的水，進(jìn)行球磨，使該等聚合原料的粒度變細(xì)。
將球磨后的聚合原料置入壓濾機(jī)中，施行壓濾，使過(guò)多水份濾除。
將壓濾過(guò)后的聚合原料置入土練機(jī)施行土練，使原料凝聚成固體，此因體原料仍含有20-30％的水份，故屬固體濕狀原料。
此固體濕狀原料須經(jīng)一真空射出成型機(jī)進(jìn)行真空射出成型，條件為在進(jìn)料溫度10-15℃、排料溫度45-60℃及低于1大氣壓以下的真空壓力環(huán)境下施行真空射出，并使原料成為塊狀物。
將塊狀原料經(jīng)由造料機(jī)施行造粒，使原料經(jīng)造粒機(jī)旋轉(zhuǎn)，凝結(jié)成諸多較大粒質(zhì)的球狀原料。
將該較大粒狀的石材原料置入破碎機(jī)中，施行一次破碎，使較大粒狀的原料破碎成30mm以下的粗坯石材；將粗壞石材經(jīng)由振動(dòng)篩選機(jī)分離25mm以上及25mm以下的料度，再將25mm以上的粒質(zhì)經(jīng)由破碎機(jī)進(jìn)行二次破碎，使石材轉(zhuǎn)變成25mm以下的粒質(zhì)，藉此促使石材粒使更加均勻地維持在25mm以下，再將此粒質(zhì)較均勻的石材經(jīng)由二次振動(dòng)篩選面分離25mm以下粒質(zhì)的石材，使能篩選出25mm以下各款不同粒度的粗石材與細(xì)石材，其粒度范圍得由篩選機(jī)的綱目控制在5～25mm間，此時(shí)已成為制造粗、細(xì)石材的雛型。
將上述經(jīng)分離至5-25mm間的粗石材與細(xì)石材雛形分別置入干燥窖中進(jìn)行干燥，溫度為約250℃，時(shí)間為約9分鐘。
將干燥后的粗、細(xì)石材雛形分別載送至預(yù)熱窖中進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為約600℃，時(shí)間為約9分鐘最佳。
經(jīng)上述預(yù)熱后，再到立式高溫窖中進(jìn)行燒結(jié)，燒成溫度為約1500～1700℃，時(shí)間為約15分鐘最佳。
經(jīng)上述冷卻后，再由振動(dòng)篩選機(jī)分離，形成本發(fā)明人造粗石材與細(xì)石材的制成品。
另由圖2可見(jiàn)，淺色物為存留之鋁(Al)及硅(Si)礦物；較深色為包覆鋁(Al)與硅(Si)使之聚合的其他熔融礦物；而呈圓孔狀者為有機(jī)物被燒盡后所形成的薄膜氣孔；可以知道上述燒結(jié)時(shí)，有關(guān)石材原料的廢棄土中，鋁(Al)及硅(Si)是屬無(wú)機(jī)礦物成份，具有耐高溫的特性，因此當(dāng)燒結(jié)溫度高達(dá)1700℃時(shí)，鋁和硅仍具有安定性，不會(huì)被高溫熔融；且知，鋁及硅在常溫或較低溫的環(huán)境下是不易與其他礦物組分聚合，因此本發(fā)明藉燒結(jié)手段使鋁和硅得以為其他礦物成份所聚合。
有關(guān)在高溫?zé)Y(jié)時(shí)的廢棄土中，氧(O2)元素已供氧化，除鋁及硅仍留存之外，其它的鈣(Ca)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、鉀(K)、鈉(Na)為成份皆已在1300℃前即已熔融，并包覆于鋁及硅元素的表層，藉使鋁及硅間產(chǎn)生聚合作用。
有關(guān)高溫?zé)Y(jié)時(shí)的工業(yè)廢料，因無(wú)論選擇上述何種單一或多種的工業(yè)廢料，其皆屬無(wú)機(jī)物，因此在1500～1700℃的高溫環(huán)境下，即全部皆被汽化燒盡，并于上述所存留的鋁及硅的聚合物間產(chǎn)生玻璃狀薄膜與氣孔；藉此薄膜于高溫時(shí)所發(fā)生的膨脹作用，使能廣范地包覆周邊的鋁及硅聚合物，以增強(qiáng)聚合元素間的硬度(即由此可增加抗壓強(qiáng)度)，同時(shí)并藉氣孔使每一單位石材中的質(zhì)量減輕，此時(shí)經(jīng)燒結(jié)后的每一單位石材體積仍維持不變，而整體比重卻已下降，且保有較高的硬度，此為本發(fā)明的人造石材與眾不同的特性原因。
上述方法所制備的人造石材(包含粗、細(xì)石材)，其面干內(nèi)飽和比重可控制在0.9至1.29范圍內(nèi)，因此是較比重為2.36的天然石料輕盈，甚而較比重為1的水輕，由此可知本發(fā)明所制成的石材能浮載于水面上，若提供作為浮于水面(包含溪而及海面)上的平臺(tái)的材料，可想見(jiàn)其效果極佳；同時(shí)亦提供較為可輕盈搬運(yùn)的材料。上述燒結(jié)中可知，上千度高溫?zé)Y(jié)而成的人造石材，其表面及內(nèi)部即已未含任何有機(jī)物菌類，因此使用在柏油路面中，不致與柏油間發(fā)生非相容的侵蝕作用，得以保護(hù)石材與柏油間的粘合效力，是以柏油路面便較不易發(fā)生龜裂。
經(jīng)上述1500～1700℃高溫?zé)ㄋ傻娜嗽焓?，于常溫下具有防火、隔熱及防蛀的特性，因此極適合供作保溫填充料及防火、隔熱等建材。
經(jīng)上述1500～1700℃高溫?zé)Y(jié)所成的人造石材，因?yàn)閮?nèi)部具有均等遍布的氣孔，因此極適合供作隔音材料。
又因本發(fā)明人造石材質(zhì)地輕盈，在大型化混凝土結(jié)構(gòu)工程方面，均能因自重的減輕而得以降低結(jié)構(gòu)物的負(fù)重；換言之，在既有的地層荷重范圍內(nèi)，即能增加樓房的建造高度，亦能增加橋梁的跨度，減少橋墩的數(shù)目，甚而降低搬運(yùn)的勞力的損耗，是以，實(shí)能帶給工程業(yè)界實(shí)質(zhì)上經(jīng)濟(jì)效益。
同時(shí)，經(jīng)本發(fā)明人取用他人廢棄的土壤與廢料作為燒制石材的原料，此舉措即已深具環(huán)境保護(hù)的觀念，使廢物再生利用，克服日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種制備人造石材的方法，包括A任意收集自地層挖掘含有不等量的硅石(SiO2)、鋁礬土(Al2O3)、石灰(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鐵(FeO)、赤鐵礦(Fe2O3)、鉀(K)、鈉(Na)等礦物成分的廢棄物；B回收包含廢油、木屑粉、廢棄紙漿、廢棄污泥或茶渣中任意一種或一種以上工業(yè)廢料；C將上述取得的廢棄物及工業(yè)廢料以50％∶50％(重量百分比)充分混合成聚合物，成為制造人造石材的原料；D將上述原料置入混料機(jī)中，并加入適量的水，混料；E；將混料后的聚合原料置入球磨機(jī)中，再加入微量的水，進(jìn)行球磨；F將球磨后的聚合原料置入壓濾機(jī)中，施行壓濾；G將壓濾過(guò)后的聚合物原料置入土練機(jī)中，施行土練處理，使原料凝聚成含有少許水份的濕狀固體原料；H將固體濕狀原料以10～15℃的進(jìn)料溫度，45～60℃的排料溫度，以及低于1大氣壓的真空壓力，在真空射出成型機(jī)中施行真空射出成型作業(yè)，使原料成為塊狀物；I將塊狀原料經(jīng)由造粒機(jī)施行造粒，使原料經(jīng)造粒機(jī)的旋轉(zhuǎn)，凝結(jié)成許多較大粒子的球狀原料；J將該較大粒狀的石材原料置入破碎機(jī)中，施行一次破碎，使較大的粒狀原料破碎成30mm以下的粗坯石材。K將粗坯石材經(jīng)由振動(dòng)篩選機(jī)分離25mm以上及25mm以下的粒度，再將25mm以上的粒度經(jīng)由破碎機(jī)施行二次破碎，使石材轉(zhuǎn)變成為25mm以下的粒度，再經(jīng)二次振動(dòng)篩選機(jī)分離25mm以下的粒度石材，使能篩選出25mm以下各款不同粒度的粗石材與細(xì)石材，其粒度范圍得由篩選機(jī)的綱目控制在5-25mm間的粒度，形成人造粗、細(xì)石材的雛形；L將上述粗、細(xì)石材分別置入干燥窖中，在250℃下干燥9分鐘；M將干燥后的粗、細(xì)石材雛型分別載送至預(yù)熱窖中實(shí)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為600℃、時(shí)間為5分鐘；N經(jīng)上述預(yù)熱后，再到立式高溫窖中燒結(jié)，燒結(jié)溫度約為1500℃～1700℃，時(shí)間為15分鐘；經(jīng)上述燒結(jié)后，再到急冷窖中冷卻2分鐘；經(jīng)冷卻后再由振動(dòng)篩選機(jī)分離，形成燒制成型的人造粗石材和人造細(xì)石材的成品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備人造石粒的方法，包含取用天然界的廢棄土及工業(yè)廢粒作為原料，將原料混合成聚合物，經(jīng)造粒、破碎、過(guò)篩、分離、干燥、燒結(jié)以及振動(dòng)篩選等步驟，制成粗、細(xì)人造石材，此等制成的石料較現(xiàn)有的天然石料具有高強(qiáng)度、質(zhì)輕、防火、隔音、隔熱及防蛀等優(yōu)良的建筑物理性，能夠提供一般土木建筑結(jié)構(gòu)中取代天然石料的使用，同時(shí)亦可作為農(nóng)業(yè)無(wú)菌土中培基料用，以及在熱處理與陶瓷業(yè)窖爐等行業(yè)中作為保溫填充料使用。
文檔編號(hào)C04B20/00GK1153148SQ9512047
公開日1997年7月2日 申請(qǐng)日期1995年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月29日
發(fā)明者王珣 申請(qǐng)人:王珣