灰渣复合彩色瓦及其制作方法

本发明涉及屋面复盖物，更具体地说，涉及灰渣复合彩色瓦及其制作方法。

目前国内外常用的瓦有用粘土烧结而成的和用水泥加其它原料所制成的普通瓦片以及少数重要建筑和古典建筑用的玻璃瓦。粘土瓦色彩单调仅有红瓦和青瓦两种，而且要大量毁田。据1986年统计，我国年产瓦片约为427.75亿片，需毁田4万亩左右（均为良田）。水泥瓦难以推广使用，其原因在于单重大，价格高。琉璃瓦价格更昂贵，使用范围极其有限。由此可见，目前的屋顶装璜材料远远不能满足美化城市和乡村建设的需要。随着国民经济的协调发展，人民生活的不断提高以及旅游事业的迅速发展，这一矛盾将更为尖锐和突出。

另一方面，随着工业的发展，工业废料，例如，钢铁厂的电炉灰，火力发电厂的粉煤灰以工厂的汰白粉渣、硫酸铝渣、电石渣等等正在大量地产生。它不但占用了大量土地和耗费大量资金，而且污染环境，影响人民的身心健康。如何变废为宝，为屋顶装璜开辟一条新的途径，是人们正在开发研究的一项课题。然而，至今这方面仍没有什么进展。

本发明的目的旨在提供一种灰渣复合彩色瓦及其制作方法。

本发明的灰渣复合彩色瓦由至少一种选自由电炉灰、粉煤灰、硫酸铝渣、电石渣和汰白粉渣组成的组、外加剂以及颜料制成，其中配合比应当满足是如下化学成分要求：

CaO：25-45%（重量）;SiO2：35-50%（重量）

Al2O3：15-30%（重量）;MgO：＜7%（重量）

烧失量＜18%（重量）。

本发明的灰渣复合彩色瓦的制作方法包括：

（1）将按上述配制的灰渣、外加剂、颜料搅拌混合，

（2）将由（1）搅拌混合的物料加压成型，压强为120-150kg/cm2，

（3）采用烧结、蒸养或自然养护。

本发明的灰渣复合彩色瓦主要以铁合金厂或炼钢厂的电炉灰、电厂的粉煤灰、硫酸厂的硫酸铝渣、乙炔气厂的电石渣以及汰白粉厂的汰白粉渣为原料。以下对所用废料作说明：

1、电炉灰

取用上海铁合金厂和松江天马铁合金厂的电炉灰，其化学成分详见表1所示。

表1 取用的电炉灰化学成分 化学成份 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO 其他 含量％ 44.08 29.8 7.63 1.35 6.79 11.6

电炉灰为高钙灰，说明有良好的胶结性能（但必须通过外加剂激化）。灰中有部分块状渣，使用时必须筛去块状渣才能使用。电炉灰本身凝结速度很快，初凝和终凝时间在15分钟左右几乎同时到达，所以应严格控制初终凝时间。另外在生产前应摸一下电炉灰本身强度，以便更准确配方。

2、粉煤灰

取用上海闵行发电厂粉煤灰，其化学成分详见表2所示。

表2 取用的粉煤灰化学成分表 化学成份 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 烧失量 含量％ 48.9 31.2 8.57 2.01 1.42 2.01 4.6

粉煤灰的化学成分主要是SiO2和Al2O3。这些可溶物含量说明 粉煤灰与碱性物质反应的性能，是表示粉煤灰活性的一种指标。它们含量越高，活性越好。残余煤粒SO3是粉煤灰中的有害成份，根据成熟资料表明应控制在3%之内。烧失量小于8%。

研制取用的粉煤灰，SiO2和Al2O3含量的总和已达80%，SO3的含量和烧失量均在控制比例之内，所以用在建筑材料制品是比较有利的。

3、硫酸铝渣

取用松江泖港有关厂的下脚料，其化学成份详见表3所示。

表3 取用硫酸铝渣化学成分表 化学成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO 游离酸 含量％ 58.63 30.7 2.0 2.3 4.6

硫酸铝渣SiO2和Al2O3含量较高，所以活性较大。湿状渣为颗粒灰黄色，烘干以后为灰白色。因含硫，所以必须晒干碾细过筛，否则制成产品后将会发生膨胀爆裂，影响产品完好率。但不能高温烘干，使有效成份挥发，降低作用。用硫酸铝渣不仅强度需要，还能起到石膏的缓凝作用。

4、电石渣

取用松江泖港生产的乙炔气的废渣，其化学成分见表4所示。

表4 取用的电石渣化学成份 化学成份 CaO Al2O3 Fe2O3 SiO2 K2O+Na2O 烧失量 含量％ 64.8 4.44 0.22 0.97 2.66 25.1

含水率：48-53%

粒度：80目筛余为31%

电石渣取自乙炔气厂堆放池中，含水量较大，选用时必须预先淋干，搅拌时电石渣必须放置在强制式搅拌机中先行搅拌（转速36转/分），否则和混合料搅拌不均匀，影响质量。

电石渣在混合料中主要起到胶凝作用。

5、汰白粉渣

取用松江仑桥乡汰白粉厂的废料，其化学成分详见表5。

表5 取用的汰白粉渣化学成分 化学成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 烧失量 含量％ 15.58 2.88 66.82 7.30 3.66 1.12

汰白粉渣为赤色，比重较大，一方面需晒干过筛，另一方面应严格控制掺加比例，方能保证质量。

所说的外加剂包括胶结剂、激化剂、添加剂、增强剂等。胶结剂可以为水泥或石灰;激化剂可以为石灰或水泥;添加剂可为防水渗透剂或聚化树脂;增强剂可为AF或S-Ⅲ型。

配色用颜料应选择同一型号，瓦片所用着色剂应具有色调浓、亮度好、着色力强、分散性好、盖力大、热稳定性好、耐久性高、耐侯、耐大气、耐光性强、经久不变等要求。也可以直接使用有关厂的废料代替着色剂，但要考虑所用原料的特点和性质。如松江汰白粉厂的废料“红泥”，是耐老化性能好的添加料，其成份主要为氧化铁。又如，用水淬灰渣（硅锰灰渣）也可作为颜料使用，其颜色呈草绿色。它的耐久性也是理想的，加到混合料中去，不仅增加制品的强度，而且使瓦片增加色彩。彩色瓦片的颜色的选择及用量主要根据用户需要而定。

本发明的灰渣复合彩色瓦充分利用工业废弃物：电炉灰、粉煤灰、硫酸铝渣、电石渣以及汰白粉渣，变废为宝。不但避免了毁山、挖土和毁田挖土生产瓦片的不良后果，而且为综合治理三废开辟一条新的途径。另外，本发明的生产方法和所用设备简单，基建投资少，上马快。本发明的瓦片的各项技术指标均达到国家对砖瓦的有关标准，而且容重较轻并且有彩色。瓦片的颜色、形状和大小可根据用户需要生产，是一种较为理想的屋顶装璜材料。

以下，将结合实施例对本发明作更详细地叙述。

实施例1

取用上海铁合金厂或松江天马铁合金厂的电炉灰，经粉筛。因电炉灰中混有部分渣块，使用时必将渣块筛除。有条件时可将渣块破碎成粒状起骨料作用，用以增加强度。

将电炉灰79-90%（重量）、水泥8-15%（重量）、防水渗透剂0.1-2%（重量）、增强剂0.5-2%（重量）以及聚化树脂0.5-2%（重量）的各种配料与配色用颜料一起搅拌均匀。各种配料的配合应当满足如下化学成分要求：

CaO：25-45%（重量）;SiO2：35-50%（重量）

Al2O3：15-30%（重量）;MgO：＜7%（重量）

烧失量＜18%（重量）

配色用颜料应选择同一型号。本发明所用的颜料是松江汰白粉厂的废料“红泥”。而其加入量应在10%（重量）以上，而且一定要在碱性条件下才能保证其颜料不变和防止老化，而本发明瓦片用的原料主要为碱性。所以用这样的废料作着色剂是比较理想的。也可用水淬灰渣（硅锰灰渣）作颜料使用，其颜色呈草绿色。当然，还可以根据用户的需要添加所需数量的颜料。

经上述搅拌混匀的混合料以半干法压制成型，但必须控制压力的大小。压力过大会产生的内应力，发生分层现象（主要由剪应力引起），过小不能达到致密和强度要求，一般控制在120-150kg/cm2。另外，应当注意混合料的含水率。水分过多，不能压制成型;水份过少，不能满足水化反应的需要，影响瓦片强度。压制成型的水灰比应严格控制在0.13-0.17之间，总用水量应扣除原有灰渣的含水量。本发明的瓦片的品种尺寸和形状可根据用户的需要而生产，如平瓦、波形瓦、脊瓦、小瓦等等。

经上压制成型的瓦片一般采用自然养护方式。成型两天后必须每天浇水，最合理的养护温度在15℃以上，湿度在90%以上。要求 放置室内或草硼内养护，避免太阳曝晒和水分急剧挥发。一星期后可堆放，但仍要注意养护。

经测试，本发明的瓦片的数据示于表6。

实施例2

除了取用上海闵行发电厂粉煤灰66-77%（重量）、取用松江泖港生产乙炔气的电石渣10-30%（重量）、水泥1-5%（重量）、防水渗透剂0.1-2%（重量）以及增强剂0.5-2%（重量）的各种配料与配色用颜料一起搅拌均匀，而且配料的配合应满足实施例1中所述的化学成份要求之外，制作工艺基本上同实施例1所述。

经压制成型的瓦片一般采用常规蒸养或普通烧结。经测试，本发明瓦片的数据示于表6。

实施例3

除了取用松江泖港有关厂的硫酸铝渣45-60%（重量），取用松江仑桥乡白粉厂的汰白粉渣10-25%（重量）、取用上海闵行发电厂粉煤灰10-15%（重量）、取用松江泖港电石渣10-30%（重量）、石灰2-5%（重量）以及增强剂0.1-2%（重量）的各种配料与配色用颜料一起搅拌均匀，而且配料的配合应满足实施例1中所述的化学成份要求之外，制作工艺基本上同实施例1所述。

经压制成型的瓦片一般采用常规蒸养或自然养护。经测试，本发明瓦片的数据示于表6。

实施例4

除了取用松江仑桥乡汰白粉厂的汰白粉渣40-55%（重量）、取用上海闵行发电厂粉煤灰15-25%、取用松江泖港电石渣10-30%（重量）、取用松江泖港硫酸铝渣10-20%（重量）以及增强剂0.1-2%（重量）的各种配料与配色用颜料一起搅拌均匀，而且配料的配合应满足实施例1中所述的化学成份要求之外，制作工艺基本上同实施例1所述。

经压制成型的瓦片一般采用普通烧结或常规蒸养。经测试，本发明瓦片的数据示于表6。

              表6  本发明与粘土瓦和水泥瓦的对比