CN102424550B - 红土矿渣免烧砖及其制备方法 - Google Patents

红土矿渣免烧砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种红土矿渣免烧砖及其制备方法,按重量百分比计,其原料组分包括:红土矿渣40-80份(以干料计),碱性激发剂5-10份,水泥5-15份,钢渣或矿渣粉料5-15份,其他无机固体渣0-15份。本发明所提供的上述红土矿渣免烧砖以红土矿渣为主料,以电石渣、钢渣、石灰、水泥等为辅料,通过压制或真空挤压而成。由于用冶金废料红土矿渣制砖,变废为宝,而且整个制砖过程免烧结,所以具有环保、节能等优点。

Description

红土矿渣免烧砖及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用红土矿渣制备的免烧砖及其制备方法,属于建筑材料和环境保护技术领域。
背景技术
[0002] 粘土烧结砖在我国已经有两千多年的历史,现在仍是一种很广泛的墙体材料。但由于人口爆长,城市扩建,人均耕地面积越来越减少,像传统粘土砖这样靠不断吞吃土地的建筑材料,将不得不被迫减少或停止使用,这样免烧砖的使用价值就凸显出来,用废料或其他材料代替的非粘土砖替代粘土砖,将是大势所趋。政府也给予了政策上的支持,各地政府已明令禁止生产和使用粘土红砖,国家为了大力推广新墙材,对使用粘土砖建房者,每平米征收8元墙改基金,用于补贴给新型墙材厂。
[0003] 在全世界,镍矿分为硫化镍矿和红土镍矿两类,镍矿开采,以前以硫化镍矿为主,然而,硫化镍随着长期开采,目前世界可供开发的硫化镍资源,除了加拿大的Voisey bay镍矿以外,几乎廖廖无几。全球至今已经探明的储量中,硫化镍矿和红土镍矿的比例分别为25%和75%,由于硫化镍矿可供开发的资源明显减少,世界未来十年镍产量的增加主要来源于红土镍矿资源的开发。而红土镍矿的镍含量,平均只有1-2%,这样,就会产生极大量的红土矿渣。这些红土矿渣排放出去要污染环境,如果把红土矿渣变为制砖的材料,则可变废为宝。
[0004]红土矿渣的主要成分为:Si0215-40%,Fe (0H)s10-30%, CaSO4.2H20 30-50%,其他金属氧化物和金属盐2-8%,含水率30-50%。用红土矿渣制免烧砖难度较大:它不像钢渣、铁渣,因为含有大量硅、铝和石灰石,又经过煅烧,有水硬活性,遇水会像水泥一样变硬;也不像粉煤灰,含有大量硅、铝,不含石灰石,经过煅烧,有玻璃体活性,遇水虽不会变硬,但只要添加活化剂就会变硬。红土矿渣没有经过煅烧,要制成硬度很大的免烧砖,难度很大,所以红土矿渣制免烧砖文献上未见报道。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足,提供一种用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣生产的免烧砖及其制备方法。
[0006] 为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0007] 一种红土矿渣免烧砖,按重量百分比计,其原料组分包括:
[0008] 红土矿渣 以干料计,40-80份;优选为50-65份;
[0009] 碱性激发剂 5-10份;优选为8-10份;
[0010] 水泥 5-15份;优选为10-15份;
[0011] 钢渣粉或矿渣粉 5-15份;优选为10-15份;
[0012] 其他无机固体渣 0-15份;优选为5-15份。
[0013] 所述红土矿渣选自红土镍矿经过湿法冶炼后产生的矿渣,以及其他金属矿(如铜、黄金、钴或钥)湿法冶金产生的中和渣;其主要成分包含:Si0215-40wt%,Fe (0H)s10-30wt%, CaSO4.2H20 30_50wt %,其他金属氧化物和金属盐2-8 % ;含水率为30-50wt%。
[0014] 较佳的,所述红土矿渣的含水率小于50Wt%。可将红土矿渣,通过压滤或离心过滤再自然晾干获得。
[0015] 较佳的,所述碱性激发剂选自电石渣、生石灰粉、熟石灰粉或石灰石粉等。
[0016] 较佳的,所述碱性激发剂的目数小于100目。
[0017] 所述水泥可选用普通硅酸盐水泥,如32.5硅酸盐水泥或42.5硅酸盐水泥。
[0018] 所述钢渣粉为比表面积350m2/Kg左右的钢渣粉料,所述矿渣粉为比表面积350m2/Kg以上的矿渣粉料。
[0019] 所述其他无机固体渣选自煤渣、粉煤灰、磷石膏或红石膏。
[0020] 本发明还进一步公开了上述红土矿渣免烧砖的制备方法,包括下述步骤:
[0021] a)按原料组分配比,向红土矿渣中,加入碱性激发剂,充分搅拌,静置熟化0_12h,得熟化红土矿渣;
[0022] b)向步骤a)所得熟化红土矿渣中加入水泥、钢渣粉或矿渣粉和其他无机固体渣,充分搅拌,得到混合料;然后将该混合料揉练4-6min ;
[0023] c)将步骤b) 中揉练后的混合料进行真空挤压成型,或压砖机压制成型,然后切割成各种标砖;
[0024] d)将步骤c)中切割成型的砖在50-100°C常压下蒸养4_24h,然后露天养护7-30d。
[0025] 步骤a)中,采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣,通过压滤或离心过滤,再自然晾干得到含水率小于30 %的红土矿渣。
[0026] 步骤a)中,较佳的熟化的时间为4_12h。
[0027] 步骤b)中,所述揉练可使物料混合更均匀,物料密度增加,活性增加,可塑性增加。
[0028] 步骤c)中,所述真空挤压成型于真空挤压压砖机中进行,压力为l_4MPa ;所述压制成型于压砖机中进行,压力为4-20MPa。
[0029] 本发明所提供的上述红土矿渣免烧砖以红土矿渣为主料,以电石渣、钢渣粉料、石灰、水泥等为辅料,通过压制或真空挤压而成。本发明的技术关键有二,1.用红土矿渣制砖;
2.制砖的全过程都是免烧的。由于用冶金废料红土矿渣制砖,变废为宝,而且整个制砖过程免烧结,所以具有环保、节能等优点。该制备方法用到的许多添加剂可以取自工业废料:电石渣、钢渣、煤渣等都是固废综合利用项目;并且所获得的红土矿渣免烧砖,产品质量符合国家标准。
具体实施方式
[0030] 下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明,而非限制本发明的范围。
[0031] 实施例1
[0032] a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣,通过压滤脱水后得到含水率为42%的湿渣。
[0033] b)取上述红土矿渣65重量份(干料计算),加入小于100目的碱性激发剂生石灰粉10重量份,充分搅拌,静置熟化24h,得熟化红土矿渣。
[0034] c)向上述熟化红土矿渣中加入水泥15重量份,钢渣粉10重量份,充分搅拌,得到混合料。
[0035] d)将搅拌后的混合料揉练,使物料混合更均匀,物料密度增加,活性增加,可塑性增加。揉练时间为4-6min。
[0036] e)揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力2MPa。
[0037] f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑,80°C常压下蒸汽养护8h,然后露天养护7d,获得产品。
[0038] 根据JC/T422-2007非烧结 垃圾尾矿砖标准,对所得产品进行检验,检验结果如下:
[0039]抗压强度:22.99MPa
[0040]抗折强度:3.42MPa
[0041]吸水率:11.9%
[0042] 实施例2
[0043] a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣,通过压滤或离心过滤,再自然晾干得含水率小于30%的红土矿渣。
[0044] b)取上述含水率小于30%的红土矿渣55重量份(干料计),加入小于100目的碱?性激发剂电石渣10重量份,充分搅拌,静置熟化24h,得熟化红土矿渣。
[0045] c)向上述熟化红土矿渣中,加入水泥10重量份,粉煤灰15重量份,高炉矿渣粉15重量份,充分搅拌,得到混合料。
[0046] d)将搅拌后的混合料揉练,使物料混合更均匀,物料密度增加,活性增加,可塑性增加。揉练时间为4-6min。
[0047] e)揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力3MPa。
[0048] f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑,75°C常压蒸汽养护24h,然后露天养护10d,获得产品。
[0049] 根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准,对所得产品进行检验,检验结果如下:
[0050]抗压强度:18.4MPa
[0051]抗折强度:2.62MPa
[0052]吸水率:9.9%
[0053] 实施例3
[0054] a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣,通过压滤或离心过滤,再自然晾干得含水率小于40%的红土矿渣。
[0055] b)取上述含水率小于40%的红土矿渣60重量份,加入小于100目的碱性激发剂电石渣8重量份,充分搅拌,静置熟化24h,得熟化红土矿渣。[0056] c)向上述熟化红土矿渣中,加入水泥12重量份,钢渣粉12重量份,磷石膏渣6重量份,充分搅拌,得到混合料。
[0057] d)将搅拌后的混合料揉练,使物料混合更均匀,物料密度增加,活性增加,可塑性增加。揉练时间为4-6min。
[0058] e)揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力3MPa。
[0059] f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑,60°C常压蒸汽养护24h,然后露天养护7d,获得产品。
[0060] 根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准,对所得产品进行检验,检验结果如下:
[0061]抗压强度:21.4MPa
[0062]抗折强度:2."MPa
[0063]吸水率:6.4%
[0064] 实施例4
[0065] a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣,通过隔膜板框压滤得到含水率为42%的红土矿渣。
[0066] b)取上述红土矿洛60重量份,加入小于100目的碱性激发剂生石灰粉10重量份,充分搅拌,不静置熟化,得未熟化红土矿渣。
[0067] c)将上述未熟化红土矿渣加水泥12重量份,钢渣粉12重量份,红石膏6重量份,充分搅拌,得到混合料。
[0068] d)将搅拌后的混合料揉练,使物料混合更均匀,物料密度增加,活性增加,可塑性增加。揉练时间为4-6min。
[0069] e)揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力2MPa。
[0070] f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑,70°C常压蒸汽养护12h,然后露天养护3d,获得产品。
[0071] 根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准,对所得产品进行检验,检验结果如下:
[0072]抗压强度:18.63MPa
[0073]抗折强度:3.19MPa
[0074]吸水率:11.9%
[0075] 实施例5
[0076] a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣,通过隔膜板框压滤得到含水率45%的红土矿渣。
[0077] b)取上述含水率45 %的红土矿渣55重量份,加入小于100目的碱性激发剂电石渣10重量份,充分搅拌,静置熟化4h,得熟化红土矿渣。
[0078] c)向上述熟化红土矿渣中,加入水泥10重量份,煤渣粉15重量份,高炉矿渣粉10重量份,充分搅拌,得到混合料。
[0079] d)将搅拌后的混合料揉练,使物料混合更均匀,物料密度增加,活性增加,可塑性增加。揉练时间为4-6min。[0080] e)轮揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力3MPa。
[0081] f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑,65°C常压蒸汽养护12h,然后露天养护7d,获得产品。
[0082] 根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准,对所得产品进行检验,检验结果如下:
[0083]抗压强度:17.6MPa
[0084]抗折强度:3.2MPa
[0085]吸水率:10.7%
[0086] 实施例6
[0087] a)采用氧化钴矿经酸浸产生的石灰中和渣,含水率43%。
[0088] b)取上述矿禮:60重量份,加入小于100目的碱性激发剂生石灰粉10重量份,充分搅拌,静置熟化6h,得熟化矿渣。
[0089] c)向上述熟化矿渣中,加入水泥10重量份,钢渣粉10重量份,粉煤灰10重量份,充分搅拌,得到混合料。
[0090] d)将搅拌后的混合料揉练,使物料混合更均匀,物料密度增加,活性增加,可塑性增加。揉练时间为4-6min。
[0091] e)揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力3MPa。
[0092] f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑,70°C常压蒸汽养护12h,然后露天养护7d,获得产品。
[0093] 根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准,对所得产品进行检验,检验结果如下:
[0094]抗压强度:20.7MPa
[0095]抗折强度:3.1lMPa
[0096]吸水率:5.8%
[0097] 实施例7
[0098] a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣,通过压滤脱水,再自然晾干得含水率小于30%的红土矿渣。
[0099] b)取上述含水率小于30%的红土矿渣68重量份,加小于100目的碱性激发剂生石灰粉10重量份,充分搅拌,静置熟化12h,得熟化红土矿渣。
[0100] c)向上述熟化红土矿渣中,加入水泥10重量份,钢渣粉料12重量份,搅拌均匀得到混合料。
[0101] d)将上述混合料放入压砖机压制,压力为20MPa。
[0102] e)将上述加压成型的砖送入蒸汽养护窑,常压蒸汽养护12h,然后露天养护7d,获
得产品。
[0103] 根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准,对所得产品进行检验,检验结果如下:[0104]抗压强度:2L 16MPa
[0105]抗折强度:2.97MPa
[0106]吸水率:8.8%
[0107] 实施例8
[0108] a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣,通过压滤或离心过滤,再自然晾干得含水率小于30%的红土矿渣。
[0109] b)取上述含水率小于30%的红土矿渣65重量份,加小于100目的碱性激发剂生石灰粉8重量份,充分搅拌,静置熟化24h,得熟化红土矿渣。
[0110] c)向上述熟化红土矿渣中,加入水泥10重量份,粉煤灰5重量份,钢渣粉料10份,充分搅拌,得到混合料。
[0111] d)将上述混合料放入压砖机压制成砖,工作压力为18MPa。
[0112] e)将上述加压成型的砖送入蒸汽养护窑,75°C常压蒸汽养护10h,然后露天养护7d,获得产品。
[0113] 根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准,对所得产品进行检验,检验结果如下:
[0114]抗压强度:17.9MPa
[0115]抗折强度:3.4IMPa [0116]吸水率:7.9%
[0117] 实施例9
[0118] a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣,通过压滤或离心过滤,再自然晾干得含水率小于30%的红土矿渣。
[0119] b)取上述含水率小于30%的红土矿渣50重量份,加小于100目的碱性激发剂生石灰10重量份,充分搅拌,静置熟化24h,得熟化红土矿渣。
[0120] c)向上述熟化红土矿渣中,加入水泥10重量份,粉煤灰10重量份,钢渣粉料10重量份,红石膏10重量份,充分搅拌,得到混合料。
[0121] d)将上述混合料放入压砖机压制成型,工作压力为4MPa。
[0122] e)将上述加压成型的砖送入蒸汽养护窑,80°C常压蒸汽养护8h,然后露天养护10d,获得产品。
[0123] 根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准,对所得产品进行检验,检验结果如下:
[0124]抗压强度:20.99MPa
[0125]抗折强度:3.38MPa
[0126]吸水率:9.3%
[0127] 综上,采用本发明制备的红土矿渣免烧砖可以达到抗压强15MPa以上,抗折强度2MPa以上,吸水率在18%以下 ,具有优良的物理力学性能和耐久性,是用于工业和民用建筑较好的砌体材料。

Claims (3)

1.一种红土矿渣免烧砖,按重量百分比计,其原料组分包括: 红土矿渣 以干料计,40-80份; 碱性激发剂 5-10份; 水泥 5-15份; 钢渣粉或矿渣粉 5-15份; 其他无机固体渣 0-15份; 所述红土矿渣选自红土镍矿经过湿法冶炼后产生的矿渣,以及其他金属矿湿法冶金产生的中和渣;所述红土矿 渣的含水率为30-50wt% ;所述碱性激发剂选自电石渣、生石灰粉、熟石灰粉或石灰石粉;所述碱性激发剂的目数小于100目;所述钢渣粉为比表面积350m2/Kg的钢渣粉料,所述矿渣粉为比表面积350m2/Kg以上的矿渣粉料;所述其他无机固体渣选自煤渣、粉煤灰、磷石膏或红石膏; 所述红土矿渣免烧砖由以下步骤制得: a)按原料组分配比,向红土矿渣中,加入碱性激发剂,充分搅拌,静置熟化0-12h,得熟化红土矿渣; b)向步骤a)所得熟化红土矿渣中加入水泥、钢渣粉或矿渣粉,以及其他无机固体渣,充分搅拌,得到混合料;然后将该混合料揉练4-6min ; c)将步骤b)中揉练后的混合料进行真空挤压成型或压制成型,然后切割成各种标砖; d)将步骤c)中切割成型的砖在50-100°C常压下蒸养4-24h,然后露天养护7_30d。
2.如权利要求1所述的红土矿渣免烧砖的制备方法,包括下述步骤: a)按原料组分配比,向红土矿渣中,加入碱性激发剂,充分搅拌,静置熟化0-12h,得熟化红土矿渣; b)向步骤a)所得熟化红土矿渣中加入水泥、钢渣粉或矿渣粉,以及其他无机固体渣,充分搅拌,得到混合料;然后将该混合料揉练4-6min ; c)将步骤b)中揉练后的混合料进行真空挤压成型或压制成型,然后切割成各种标砖; d)将步骤c)中切割成型的砖在50-100°C常压下蒸养4-24h,然后露天养护7_30d。
3.如权利要求2所述的红土矿渣免烧砖的制备方法,其特征在于,步骤c)中,所述真空挤压成型的压力为l_4MPa ;所述压制成型的压力为4-20MPa。
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