作为加气掺加剂的回收废物的制作方法

专利名称：作为加气掺加剂的回收废物的制作方法
技术领域：
本发明的领域是废物回收和混凝土的形成。
背景技术：
香波、浴皂、毛发护理剂以及类似的个人护理产品的生产是健康美容市场的重要部分。这些产品一般由水、表面活性剂、香料和专有成分组成，并在全社会中普遍存在。这些产品的生产通常需要严格的质量控制程序以及高标准的卫生条件，与食品或药品工业的情况相似。
许多香波生产设备通常以标准间歇操作的形式制造大量的类似产品。当在不同品种间进行生产转换时，通常设备必须要排空、洗涤和漂洗。香波生产产生的废物一般为浓缩或稀释的形式。浓缩香波废物(与香波产品类似)通常来自生产线排放、不符合规格的材料、过期产品、不连续产品和配方组分。稀释的香波废物通常为配方变更过程中生产线冲洗、清洁操作以及设备和储罐冲洗产生的“洗涤水”。浓缩和稀释的形式之间的区别在于残余香波产品的百分含量。洗涤水一般具有低于10％，而浓缩形式的废物具有大于10％，并可以基本为100％的香波材料。
通常经由下水道排放稀释的洗涤水，并由此送到公共处理厂(POTW)。稀释的废水具有稍高的pH、高生物化学需氧量(BOD)、泡沫和臭味。向污水系统中大量的排放会对POTW造成负面影响，体现为改变流体的pH、造成过多的泡沫-特别是在二次曝气池中，并由于流体BOD值的升高而消耗了处理能力。这些缺点常常要通过排放者支付额外的排污费来弥补。
由于极高的pH和成分浓度经常可能会超过污水排放最高标准和危险废物的定义，浓缩废水的处理问题更大。由于生物测定的评估，浓缩物可能也是危险的。香波废水浓缩物一般由制造者收集起来运离现场在允许的场所处理/销毁。
制造商处理稀释的洗涤水和浓缩废水的费用是高昂的。设备和生产工艺设计有助于确保在物料变更操作中产生最小量的废物，质量控制程序有助于使不合格材料的发生次数最小化。但是每年仍产生大量的废物。
卜特兰水泥(Portland cement)的生产是世界范围的行业，在全世界遍布着水泥窑。每年生产了超过10亿吨的水泥。水泥的生产利用了多种无机成分，当它们被混合、研磨和煅烧时形成了称作水泥熟料的中间产品。铝酸钙、铁和二氧化硅是水泥熟料的主要元素成分。熟料与加入的小百分含量石膏一起生成了普通卜特兰水泥(OPC)。水泥的规格规定了水泥的化学成分和性质。当水泥与水、沙子和可能的凝聚剂混合的时候，固化形成了称作混凝土的硬化材料。不含凝聚剂的混凝土通常称作水泥浆或灰浆。美国实验和材料学会(ASTM)确定了多种水泥型号，每一种具有不同的性能规格设置。
在OPC研磨操作中加入的或在制备混凝土时加入的材料可以赋予对于建筑者有价值的特性。一种功能添加物是加气掺加剂(AEA)。可以在水泥熟料研磨过程中加入AEA，或者作为混凝土配方的一部分加入OPC中。在湿的阶段，AEA材料在混凝土基体中形成小气泡，它们在硬化和固化中被保持下来。当加气混凝土以灰浆、灰泥的形式使用或者可加工性非常重要的情况下，对于耐霜冻性能很重要的应用来说，加气混凝土优于由OPC形成的混凝土。加气卜特兰水泥是一种增值材料，以远高于OPC的价格出售。
从1950年代早期起，加气卜特兰水泥和加气掺加剂已经被整个水泥业广泛采用。商业上可以获得多种具有专利配方或专有特性的型号。用作AEA的材料包括1、木树脂的盐；2、合成洗涤剂；3、磺化木素的盐；石油酸的盐；脂肪酸或树脂酸及其盐。加气卜特兰水泥和加气混凝土的生产是被广泛知悉和接受的技术。
加气含量按具体制备的灰浆样品的空气百分含量来测量。实验方案已被良好地建立，如ASTM C185中的“水硬水泥灰浆中空气含量的测试方法(Test method for air content in hydraulic cementmortar)”。作为参考，目标OPC经常具有约6％的加气量，而AEA卜特兰水泥经常具有高达25％的加气量。制造商根据目的用途和性能标准确定加气的百分含量。
与混凝土有关的进一步的信息可参见由Noyes Publication于1992年出版的Sandor Popovics的标题为“混凝土材料-性能、规格和测试(Concrete materials-properties，specifications，andtesting)”的著作(在此全文引入作为参考)。
发明概述本发明涉及将作为第一生产工艺的副产品产生的废物作为加气掺加剂(AEA)在第二产品中的应用。在一些情况下，可以在水泥和/或混凝土形成中将废料用作AEA，其也可以是香波生产过程中产生的废料。认为在常规用途中将非常规材料用作AEA常常会得到性能特征近似于常规AEA的产品。
由以下参考附图对本发明优选实施方案的详细描述，本发明的各种目的、特点、方面和优点将会更加显而易见，所述附图中相同的数字表示相同的组件。
附图简述

图1是实施本发明的第一方法的简图。
发明详述参考图1，回收废物的方法100包括步骤110，从第一产品的生产获得一种废料；和步骤120，在第二产品生产中将得到的废料用作加气掺加剂。
第一产品所述第一产品可以是任何产品，在该产品的生产过程中产生了废料。然而，认为供个人使用的肥皂或香波产品的废料更适合用作AEA。本文使用的短语“供个人使用”是指所述使用涉及个人皮肤或毛发的洗涤。本文使用的术语-香波包括用来洗涤毛发和头皮的任何液体或膏状剂型的肥皂或洗涤剂(即供个人使用)和任何地毯、装饰物或汽车的清洗剂。其它涉及适合用作AEA的废料的产品包括肥皂、洗涤剂和类似产品生产中形成的废弃残余物，虽然所述产品并非是设计供个人使用的。同样的，像洗碗剂、洗衣粉和地毯清洗剂之类的产品的生产也会产生适合用作AEA的废料。还认为任何含有发泡剂的产品也是适用的，因为在这些产品的生产过程中产生的废料也会含有发泡剂并特别适合用作AEA。
废料所述废料可以是生产第一产品的副产品并且在第二产品的生产中适合用作AEA的任何材料。认为适合用作AEA的废料将包括大量的不符合所需规格、超过有效期的第一产品，或是不再供售卖的产品。还认为适合用作AEA的废料还可以包括大量与用来冲洗生产线、清洁操作和设备以及储罐冲洗的洗涤水混合在一起的第一产品或所述第一产品的组分，其中的生产线、设备和储罐用于所述第一产品的生产。
认为适合用作AEA的其它废料包括肥皂和洗涤剂或其它含有发泡剂的产品的生产中形成的废弃残余物。
当所述废料具有的特征是所述材料的处理有问题，或者所述特征使其特别适合用作AEA时，认为本文所公开的方法将是特别有利的。一些认为的特征包括所述废料是液体；所述废料pH大于8；所述废料的BOD浓度大于1000mg/L；所述废料在处理厂曝气池中易造成发泡；以及所述废料含有无毒的或规定的化合物。
如前面所讨论的，认为包含肥皂或香波的废料特别适合用作本发明公开的方法和材料中AEA。认为一些这样的肥皂、洗涤剂或香波的特征可以是包含水、至少一种表面活性剂和至少一种香料。其它的此类肥皂和/或香波的特征可以是包含水、至少一种表面活性剂和硅酸钠。
获得废料可以以任何方式获得废料，所述任何方式使废料可以在第二产品的生产中用作AEA。然而，认为废料的获得可以有利地包含一或多个以下段落中描述的步骤。
一种获得废料的方法是简单地得到大量不符合规格、超过有效期或不再供售卖的第一产品。不要将这样的产品简单地处理，而是收集起来，经过运输并用作AEA。在使用前，可使其经过其它加工步骤以使其具有更适合用作第二产品生产中的AEA的形式中。
另一种积累废弃香波、肥皂或洗涤剂的方法是将残余物从贮存容器、混合容器、导管或管道中移出。当采用相同的配制设备生产线生产多种产品时，在配方变更过程中会得到这样的材料。从用于清洁配制设备积聚的洗涤水中可获得更稀的产品。
认为包含洗涤剂、肥皂、洗碗机洗涤液或洗碗剂废料的获得经常会涉及类似的积累方案。
第二产品第二产品可以是任何产品，在该产品的生产过程中可以将所述废料用作AEA。值得注意的是将所述废料用作AEA实际上不必对第二产品产生有利影响，因为通过将废料加入到第二产品中来对其处理可以是唯一需要的益处。然而，认为许多产品实际上将从包含作为AEA的废料获益。这样的产品包括卜特兰水泥、混凝土和混凝土衍生产品、混凝土预制件、设计适于暴露于寒冷气候的混凝土、灰泥、灰浆和水泥浆。
在第二产品的生产过程中应用废料在第二产品的生产过程中将废料用作AEA的实际方法在各实施方案间是不同的，主要是由于要生产的第二产品的差别。同理，如果该第二产品是水泥，则可以在熟料形成过程中，可能在熟料研磨过程中掺入AEA。当在水泥熟料研磨过程中以加入浓缩香波废物的形式在水泥生产中使用该废料时，添加比率一般为0.05％-0.75％，基于熟料的重量计。得到的水泥将具有加气特征，外观与OPC或任何其它的加气卜特兰水泥相似呈干燥粉末状。应当注意的是添加比率要部分地取决于成品的性能要求，因而实际添加比率会发生变化。
或者，如果要将AEA加入混凝土中，一般将其作为部分物料进行操作，在操作中，沙子、凝聚剂、卜特兰水泥和水混合起来形成湿混凝土，将其放置并使其硬化。可以将香波废料加入到补充水中或在混合操作时直接加入到混合物中。当在混凝土生产中采用浓缩香波废料时，优选所述废料以0.05％-3.0％的比率添加，基于混凝土中所用的卜特兰水泥的重量计。当在混凝土生产中采用稀释香波废料(即洗涤水)时，优选所述废料占3％-20％，基于混凝土混合物的体积计。还可以将稀释的香波洗涤废水加入混合水中或者用其代替混合水。
如果第二产品是混凝土和混凝土衍生产品、混凝土预制件、设计适于暴露于寒冷气候的混凝土、灰泥、灰浆和水泥浆，认为稀释的废料将被用作第二产品的部分补充水。
采用本发明方法生产的产品的特征认为本发明的方法可以有利地用来生产具有以下一或多项特征的产品
(a)包含第一产品生产过程中产生的作为加气掺加剂的废料的加气水泥，可能具有的废料的量为0.05％-0.75％的水泥熟料，基于水泥的重量计；(b)包含第一产品生产过程中产生的作为加气掺加剂的废料的混凝土，可能具有的废料的量为0.05％-3％，基于混凝土中所用的水泥的重量计，或者可能具有的废料的量为3％-20％，基于混凝土中所用的水泥的重量计；(c)包含煅烧的香波废料的水泥；(d)包含香波废料的混凝土；和(e)包含上述的水泥或混凝土中任意一种的构件。
实施例1-在水泥生产中应用浓缩香波废物在一个实例中，按以下方式获得并使用一定量的香波废物通过将5000加仑的香波废物相互研磨到7000吨的卜特兰水泥熟料中生产一定量的加气塑料型卜特兰水泥，对其改性以符合塑料型水泥的规格要求。以袋装或散装的形式售卖生产的水泥(第二产品)。
实施例2-在混凝土生产中应用稀释的香波废物在另一个实例中，认为按以下方式获得并使用一定量稀释的香波废物将180加仑的稀释废物加入643磅普通卜特兰水泥中。向混合物中加入1707磅粗凝聚剂(含水分2-3％)和1310磅的沙子(含水分6％)。得到的一立方码的混凝土(第二产品)具有卓越的冻结熔化性能。
这样，本文公开了作为加气掺加剂的回收废物的具体实施方案和应用。然而，包括已述的那些的更多改变不会背离本发明的观点，对于本领域技术人员而言应该是显而易见的。因此，除了所附的权利要求的精神外，本发明的主题不受任何限制。而且，在理解说明书和权利要求书时，所有术语应当以与语境一致的最广义方式理解。特别是术语“包含”和“包含着”应当理解为是以非专有的方式指示要素、组分或步骤，说明可以存在，或应用所指的要素、组分或步骤，或与其它未直接指示的要素、组分或步骤相组合。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种回收废料的方法，其包括从第一产品的生产中获得一种液体废料；和在第二产品的生产中将得到的液体废料用作加气掺加剂。
2.权利要求1的方法，其中所述废料的pH大于8.0。
3.权利要求1的方法，其中所述废料的BOD大于1000mg/L。
4.权利要求1的方法，其中所述废料包含水、至少一种表面活性剂和至少一种香料。
5.权利要求1的方法，其中所述废料造成处理厂曝气池中发泡。
6.权利要求1的方法，其中所述废料是肥皂或香波。
7.权利要求1的方法，其中所述第一产品是肥皂或香波。
8.权利要求1的方法，其中所述第一产品是适合用于洗涤个人皮肤或毛发的产品。
9.权利要求1的方法，其中所述第二产品包含水泥，并且所述废料用于形成至少一些在所述水泥中使用的熟料。
10.权利要求10的方法，其中所述废料在熟料的精磨过程中加入。
11.权利要求1的方法，其中所述第二产品包括混凝土，并且将所述废料与水泥和水混合以形成混凝土。
12.权利要求1的方法，其中所述第二产品包括混凝土，并且混凝土中基本上全部的水都来自废料。
13.权利要求1的方法，其中所述废料包含以下物质中的至少一种不符合规格的材料、过期产品和停止使用的产品。
14.权利要求1的方法，其中所述废料包含在冲洗生产线、清洁操作以及冲洗设备和储罐中所使用的洗涤水。
15.权利要求1的方法，其中该方法包括从香波的生产中获得一种废料，所述废料主要包含香波或稀释的香波；和在混凝土生产中将得到的废料用作加气掺加剂，所述混凝土包含熟料和水，将废料作为熟料的一部分或作为熟料和水之外的成分加入混凝土。
16.一种水泥产品，其包含在第一产品生产过程中产生的作为加气掺加剂的废料。
17.权利要求16的水泥产品，所述产品包含的水泥中废料的量为0.05％-0.75％，基于水泥中的水泥熟料的重量计。
18.权利要求16的水泥产品，其中该水泥产品是混凝土。
19.权利要求18的混凝土，其中该废料的量为0.05％-3％，基于混凝土中所用的水泥的重量计。
20.权利要求18的混凝土，其中该废料的量为5％-20％，基于混凝土中所用的水泥的重量计。
21.权利要求16的水泥产品，其中该水泥产品是混凝土构件。
22.权利要求16的水泥产品，其中该水泥产品是包含煅烧的香波废料的水泥。
23.权利要求16的水泥产品，其中该水泥产品是包含香波废料的混凝土。
权利要求
1.一种回收废物的方法，其包括从第一产品的生产中获得一种废料；和在第二产品的生产中将得到的废料用作加气掺加剂。
2.权利要求1的方法，其中所述废料是液体。
3.权利要求2的方法，其中所述废料的pH大于8.0。
4.权利要求2的方法，其中所述废料的BOD大于1000mg/L。
5.权利要求2的方法，其中所述废料包含水、至少一种表面活性剂和至少一种香料。
6.权利要求1的方法，其中所述废料造成处理厂曝气池中发泡。
7.权利要求1的方法，其中所述废料是肥皂或香波。
8.权利要求1的方法，其中所述第一产品是肥皂或香波。
9.权利要求1的方法，其中所述第一产品是适合用于洗涤个人皮肤或毛发的产品。
10.权利要求1的方法，其中所述第二产品包括水泥，并且所述废料用于形成至少一些用于所述水泥的熟料。
11.权利要求10的方法，其中所述废料在熟料的精磨过程中加入。
12.权利要求1的方法，其中所述第二产品包括混凝土，且将所述废料与水泥和水混合以形成混凝土。
13.权利要求1的方法，其中所述第二产品包括混凝土，且混凝土中基本上全部的水都来自废料。
14.权利要求1的方法，其中所述废料包含以下物质中的至少一种不符合规格的材料、过期产品和停止使用的产品。
15.权利要求1的方法，其中所述废料包含在冲洗生产线、清洁操作以及冲洗设备和储罐中所使用的洗涤水。
16.权利要求1的方法，其中该方法包括从香波的生产中获得一种废料，所述废料主要包含香波或稀释的香波；和在混凝土生产中将得到的废料用作加气掺加剂，所述混凝土包含熟料和水，将废料作为熟料的一部分或作为熟料和水之外的成分加入混凝土。
17.一种水泥产品，其包含在第一产品生产过程中产生的作为加气掺加剂的废料。
18.权利要求17的水泥产品，所述产品包含的水泥中废料的量为0.05％-0.75％，基于水泥中的水泥熟料的重量计。
19.权利要求17的水泥产品，其中所述水泥产品是混凝土。
20.权利要求19的混凝土，其中废料的量为0.05％-3％，基于混凝土中所用的水泥的重量计。
21.权利要求19的混凝土，其中废料的量为5％-20％，基于混凝土中所用的水泥的重量计。
22.权利要求17的水泥产品，其中所述水泥产品是混凝土构件。
23.权利要求17的水泥产品，其中所述水泥产品是包含煅烧的香波废料的水泥。
24.权利要求17的水泥产品，其中所述水泥产品是包含香波废料的混凝土。
全文摘要
将第一生产工艺中作为副产品产生的废物在第二产品中用作加气掺加剂(AEA)。在一些情况中，可以将所述废料在水泥和/或混凝土形成过程中用作AEA，而且所述废料还可以是香波生产过程中产生的废料。认为在常规用途中将非常规材料用作AEA常常会得到性能特征近似于常规AEA的产品。
文档编号C04B7/02GK1625536SQ02828901
公开日2005年6月8日 申请日期2002年9月9日 优先权日2002年5月7日
发明者D·龙, M·D·普尔 申请人:废料市场公司