TWI481582B - 泥岩紅磚及其製作方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種磚及其製作方法，特別是指一種泥岩紅磚及其製作方法。
隨著經濟的蓬勃發展，事業廢棄物日益增加，也成為環境污染、影響氣候變遷的主因，因此保護環境的作法、永續經營的觀念也愈來愈被重視。
近年來國內代表性科技產業的其中之一就是光電產業，光電產業包括發光二極體(Light Emitting Diode,LED)製造業、液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)製造業…等，這類產業所產生之玻璃廢棄物當中，含有Ga、As、Si、P、Al、In…等成份，大多均屬於Ⅲ-V族元素，早期將此事業廢棄物是以固化中間處理及獨立掩埋最終處置。
由於上述成分之礦產來源已有枯竭之情形，加上此類元素資源具有特定之經濟價值，因此若能透過資源化之程序以回收有用資源，除可減少光電產業的廢棄物對環境的污染外，更能創造產業資源化之價值。
因此，本發明之目的，即在提供一種將廢液晶玻璃回收再利用而環保綠能的泥岩紅磚。
於是本發明泥岩紅磚，以該泥岩紅磚整體總重量百分比為100%計，該泥岩紅磚包含：40wt%至60wt%的泥岩、26wt%至48wt%的廢液晶玻璃、1wt%至3wt%的助熔劑、1wt%至3wt%的發泡劑，及設定量的粉土。
再者，本發明之另一目的，即在提供一種節省製作成本，且環保的泥岩紅磚的製造方法。
於是本發明泥岩紅磚的製造方法，包含以下步驟：
(a)將泥岩與廢液晶玻璃研磨成粉末。(b)調配一粉料並與水混拌成土團狀，以該粉料的總重量百分比為100%計，包括40wt%至60wt%的泥岩粉末、26wt%至48wt%的廢液晶玻璃粉末、1wt%至3wt%的助熔劑、1wt%至3wt%的發泡劑，及設定量的粉土。
(c)將土團狀的該粉料經壓製成形產出磚坯。(d)使該磚坯乾燥。(e)將乾燥後的磚坯燒結成紅磚，且最終燒結溫度為800℃~1000℃。
本發明之功效在於：使用廢液晶玻璃粉末及泥岩粉末製作泥岩紅磚，不僅節省礦材的採挖費用，也讓廢棄物量最小化與資源回收再利用量最大化，為永續經營且環保的泥岩紅磚的製作方法。
21‧‧‧步驟
22‧‧‧步驟
23‧‧‧步驟
24‧‧‧步驟
25‧‧‧步驟
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的
實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是一流程圖，說明本發明泥岩紅磚的製造方法的一較佳實施例。
參閱圖1，本發明泥岩紅磚的製造方法之一較佳實施例，包含以下步驟：
步驟21，將泥岩與廢液晶玻璃研磨成粉末。
由於台灣西南部地區之地質含有大量泥岩，每當大雨過後就有大量泥岩被沖刷而堆積於山腳下或河川下游處，泥岩含有很多膨脹性黏土，這些黏土的膠結力很弱，遇水則崩解分散，黏土的吸水膨脹性則造成旱季乾裂，雨季時雨水滲入較深處將黏土強度下降，而形成片狀、塊狀或泥流狀滑落，若以中度沖蝕(每年平均2~4mm/m2)而言，我國西南部泥岩區平均每年沖蝕量約為420萬立方公尺。因此泥岩不但易取得，成本低，且不需另外開挖以獲得黏土，而能達到廢物利用，節能減碳之功效。
本實施例使用的泥岩，經烘乾、研磨成粉末狀，其pH值為9，液限為40%，塑性指數為9%，屬於低塑性黏土(CL)，再由X光繞射分析(XRD)瞭解泥岩各個相位的組成生成物，其主要結晶形化合物為SiO2，次要結晶形化合物為Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等，再由X光螢光分析(XRF)探討泥岩試樣中各元素含量，其中以C、O、Si、Al、Fe、Ca、K、Mg、Na等元素含量最高。
而步驟21中使用的廢液晶玻璃特別是指光電產
業在生產製造中切割後的下腳料、品質不良而淘汰的TFT廢液晶玻璃，廢液晶玻璃為非結晶形且活性很高的化合物組成，其化合物很類似SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等，由X光螢光分析(XRF)探討廢液晶玻璃試樣中各元素含量，其中以C、O、Si、Al、Fe、Ca、K、Mg、Na等元素含量最高。下表為本實施例中泥岩與廢液晶玻璃的成分列表。
步驟22，調配一粉料並與水混拌成土團狀，以該粉料的總重量百分比為100%計，包括40wt%至60wt%的泥岩粉末、26wt%至48wt%的廢液晶玻璃粉末、1wt%至3wt%的助熔劑、1wt%至3wt%的發泡劑，及設定量的粉土。
較佳地，以該粉料的總重量百分比為100%計，包括50wt%至60wt%的泥岩粉末、26wt%至38wt%的廢液晶玻璃粉末、1wt%至3wt%的助熔劑、1wt%至3wt%的發泡劑，及設定量的粉土。
而本實施例中，該助熔劑是選自於氧化鐵(Fe2O3)，或小蘇打(NaHCO3)，該發泡劑是選自於硼酸(H3BO3)，或碳酸鈉(Na2CO3)。
步驟23，將土團狀的該粉料倒入鋼製模型中，經壓坯機加壓而產出磚坯。
步驟24，靜置該磚坯，採自然陰乾的方式，讓使該磚坯減少水分含量，而必需說明的是，除了自然陰乾的方式外，也可以利用將磚坯置入乾燥室而加快乾燥的速度。
步驟25，將乾燥後的磚坯以漸進加熱方式燒結成紅磚，且最終燒結溫度為800℃~1000℃。
於本實施例中，是將粉土的重量百分比固定為10wt%，並搭配三種比例(40wt%、50wt%、60wt%)的泥岩粉末、三種比例(1wt%、2wt%、3wt%)的發泡劑、三種比例(1wt%、2wt%、3wt%)助熔劑，最後與26wt%至48wt%的廢液晶玻璃粉末調配、混拌產出磚坯，並在三種最終燒結溫度(800℃、900℃、1000℃)燒結製出泥岩紅磚，在上述各種成分的配合下約有60種的組合，並針對製得後的泥岩紅磚做抗壓強度與吸水率的測試，其結果分別如表二、三、四中所載，且製得的泥岩紅磚的實品照片如附件1。
在表二、三、四與附件1中，泥岩紅磚配比欄位是依廢液晶玻璃-泥岩-粉土-發泡劑-助熔劑的順序記載，其中TFT代表廢液晶玻璃粉末，M代表泥岩粉末，ML代表粉土，Na代表碳酸鈣(Na2CO3)，B代表硼酸(H3BO3)，Fe、NaH分別代表氧化鐵、小蘇打，而各成分後的數字代表各成分之重量百分比。
在CNS 382的規範之下，普通磚依吸水率、抗壓強度分成三種，分別為：
1種磚：吸水率10%以下、抗壓強度300kgf/cm2以上。
2種磚：吸水率13%以下、抗壓強度200kgf/cm2以上。
3種磚：吸水率15%以下、抗壓強度150kgf/cm2以上。
而由表二、表三的實驗結果可知：
1.在相同助熔劑1%與發泡劑1%的使用量下，泥岩添加量40%、50%至60%，在燒結溫度達1000℃時，燒結得到的泥岩紅磚符合3種磚的標準。
2.在相同發泡劑3%、助熔劑1%的使用量下，泥岩添加量40%、50%至60%，在發泡劑為硼酸時，燒結溫度900℃燒結得到的泥岩紅磚即能符合3種磚的標準，而發泡劑為碳酸鈉時，燒結溫度需達1000℃得到的泥岩紅磚才能符合3種磚的標準。
3.在發泡劑固定使用量為1%，而氧化鐵(助熔劑)的使用量由1%增加至3%，不論泥岩添加量為40%、50%或60%，燒結溫度達1000℃時得到的泥岩紅磚能夠符合3種磚的標準。
4.發泡劑用硼酸、助熔劑用氧化鐵時，隨結燒溫度的提升、增加氧化鐵添加量或增加硼酸添加量，燒結後的泥岩紅磚在抗壓強度皆會提高。
因此，本實施泥岩紅磚的製作方法製得泥岩紅磚確實能用做建築上的普通磚，而藉此回收、再利用光電產業的TFT廢液晶玻璃，及被沖涮的泥岩，是屬於環保、綠能的一種方法及紅磚，且在原物料的取得成本能降低，提高產品競爭力。
綜上所述，本發明利用廢液晶玻璃與泥岩，配合助熔劑、發泡劑之各種不同比例，將燒結溫度控制在1000℃上下製作而成泥岩紅磚，經實驗可知多能符合CNS的3種磚標準而在建築上應用，因此確實能夠有利將廢液晶玻璃與泥岩回收使用，不僅環保、綠能，節能減碳，且能大幅降低生產成本，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
21‧‧‧步驟
22‧‧‧步驟
23‧‧‧步驟
24‧‧‧步驟
25‧‧‧步驟
Claims (5)
- 一種泥岩紅磚的製造方法，包含以下步驟：(a)將泥岩與廢液晶玻璃研磨成粉末；(b)調配一粉料並與水混拌成土團狀，以該粉料的總重量百分比為100%計，包括40wt%至60wt%的泥岩粉末、26wt%至48wt%的廢液晶玻璃粉末、1wt%至3wt%的助熔劑、1wt%至3wt%的發泡劑，及設定量的粉土；(c)將土團狀的該粉料經壓製成形產出磚坯；(d)使該磚坯乾燥；及(e)將乾燥後的磚坯燒結成紅磚，且最終燒結溫度為800℃~1000℃。
- 如請求項1所述的泥岩紅磚的製造方法，其中，該助熔劑是選自於氧化鐵，或小蘇打。
- 如請求項1所述的泥岩紅磚的製造方法，其中，該發泡劑是選自於硼酸，或碳酸鈉。
- 如請求項1所述的泥岩紅磚的製造方法，其中，步驟(a)中備製的粉料，以該粉料的總重量百分比為100%計，包括50wt%至60wt%的泥岩粉末、26wt%至38wt%的廢液晶玻璃粉末、1wt%至3wt%的助熔劑、1wt%至3wt%的發泡劑，及設定量的粉土。
- 如請求項1所述的泥岩紅磚的製造方法，其中，步驟(e)中是以漸進式加熱方式上升至所需的最終燒結溫度。
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Non-Patent Citations (1)
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| 2012/10/03,簡聰有," 廢液晶玻璃添加泥岩燒製成輕質骨材及其工程性質之研究", 正修科技大學營建工程研究所碩士論文 * |
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