CN102503263B - 一种利用工业尾矿的建筑空心砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑空心砖领域,具体为一种利用工业尾矿的建筑空心砖及其制备方法,特别涉及利用工业铁尾矿、铜尾矿、硼泥等工业废弃物制备免烧、免蒸建筑空心砖及其制备方法。按重量百分比计,其原料组成为:工业尾矿30-80%;水泥、粉煤灰、矿渣中至少一种5-30%;骨料0-50%;无机胶粘剂0-35%;其他外加剂0-5%;水占水泥、粉煤灰、矿渣中至少一种与工业尾矿重量之和的3-20%。利用工业尾矿加入水泥、粉煤灰、矿渣中的至少一种混合,通过振捣或在压力下成型,养护后脱模,继续在室温下养护至28天或者强度达到5MPa以上后,获得空心砖。本发明制得的空心砖具有强度高,抗冻性好等特点,并能够实现工业尾矿的资源化。

Description

—种利用工业尾矿的建筑空心砖及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及建筑空心砖领域,具体为一种利用工业尾矿的建筑空心砖及其制备方法,特别涉及利用工业铁尾矿、铜尾矿、硼泥等工业废弃物制备免烧、免蒸建筑空心砖及其制备方法。
背景技术
[0002] 现有的空心砖是采用粘土或水泥经过烧制而成,随着建筑业的发展,空心砖的需求量日益增加,制造空心砖耗费大量的资源、成本高,并且在烧制的过程中存在污染环境的问题。
[0003] 工业铁尾矿、铜尾矿等是选矿后的废弃物,是常见的工业固体废弃物。据不完全统计,全世界每年排出的尾矿及废石在100亿吨以上。我国现有8000多个国营矿山和11万多个乡镇集体矿山,堆存的尾矿量近100亿吨,年排出尾矿量高达5亿吨以上,其中黑色冶金矿山年排放尾矿量达1.5亿吨。目前,我国的尾矿综合利用率不足10 %,铁尾矿量占全部尾矿堆存总量的近1/3。因此,铁尾矿的综合回收利用问题已受到全社会的广泛关注。
[0004] 如表1所示,铁尾矿的主要化学成分请参见:鞍本地区选铁尾矿资源现状与利用前景,岳铁兵,矿产保护与利用,2011年12月第6期。
[0005] 表1铁尾矿多元素主要化学成分(wt % )
[0006]
Figure CN102503263BD00031
[0007] 如表2所示,铜尾矿多元素的主要化学成分请参见:赤峰铜矿尾矿的综合利用,王苹,董风芝,金属矿山,2010年第3期。
[0008] 表2铜尾矿多元素主要化学成分(wt % )
[0009]
Figure CN102503263BD00032
[0010] 硼泥是生产硼酸、硼砂等产品产生的废渣,为灰白色、黄白色粉状固体,呈碱性,含氧化硼和氧化镁等组分,俗称“硼泥”。硼泥的堆存处置不仅占用大量土地,而且会使堆场附近的土壤碱化并引起硼的迁移转化,造成环境污染。由于硼是植物生长需要的微量元素,因此可利用硼泥生产硼镁磷肥和硼镁钙肥等复合肥料。按重量百分比计,硼泥成分:TFe(全铁):5 ~15% ;B203:2 ~3% ;MgO:32 ~40% ;Si02:15 ~25% ;Na20:0.2% ;烧失率:20 ~25%。
[0011] 利用工业废弃物(如粉煤灰、矿渣等)制备建筑空心砖已经广泛使用,但以工业铁尾矿、铜尾矿、硼泥为原料(重量比在30%以上)直接制备免烧、免蒸空心砖未见之专利报道。
发明内容
[0012] 本发明的目的在于提供一种利用工业尾矿(如铁尾矿、铜尾矿或硼泥等)直接制备的建筑空心砖及方法,实现建筑物自重的降低以及提高建筑物的保温节能性能。
[0013] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0014] 一种利用工业尾矿的建筑空心砖,按重量百分比计,其原料组成包括:工业尾矿30-80% ;水泥、粉煤灰、矿渣中至少一种5-30% ;骨料0-50% ;无机胶粘剂0_35% ;其他外加剂0-5% ;水占水泥、粉煤灰、矿渣中至少一种与工业尾矿重量之和的3-20%。
[0015] 按重量百分比计,优选原料组成包括:工业尾矿40-60% ;水泥、粉煤灰、矿渣中至少一种10-20% ;骨料5-30% `;无机胶粘剂5-20% ;其他外加剂1_3% ;水占水泥、粉煤灰、矿渣中至少一种与工业尾矿重量之和的10-20%。
[0016] 所述工业尾矿为铜尾矿、铁尾矿、硼泥等类似的工业废弃物中的至少一种,工业尾矿的粒度范围为80-300目,其中大于180目的颗粒至少为15wt% (—般为15_35wt% ),不符合粒度要求的工业尾矿需要通过粉磨处理实现粒度要求。
[0017] 粉煤灰是从煤燃烧后烟气中的细灰,掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料,减少了用水量,改善了混凝土拌和物的和易性,增强混凝土的可泵性,减少了混凝土的徐变,减少水化热、热能膨胀性,提高混凝土抗渗能力,增加混凝土地修饰性。
[0018] 矿渣为矿石经过选矿或冶炼后的残余物,建筑材料中的矿渣呈细粒状,矿渣经磨细后,是水泥的活性混合材料。矿渣微粉等量替代各种用途混凝土及水泥制品中的水泥用量,可以明显的改善混凝土和水泥制品的综合性能,可以改善易和性、提高早强、减少水化热等。
[0019] 水泥呈粉末状,与适量水拌合成塑性浆体,经过物理化学过程浆体能变成坚硬的石状体,并能将散粒状材料胶结成为整体。另外,水泥是一种良好的胶凝材料,作为无机粘结剂能把砂、石等材料牢固地胶结在一起,水泥浆体不但能在空气中硬化,还能更好地在水中硬化,保持并发展其强度。
[0020] 骨料为粗砂、碎石、卵石、陶粒、建筑垃圾中的一种或多种。粗砂是砂土中砾粒含量不大于25wt%,而粒径大于0.5毫米的含量超过总质量50%的砂。碎石指的是符合工程要求的岩石,经开采并按一定尺寸加工而成的有棱角的粒料,一般混凝土使用5-25_粒径的碎石。卵石指的是风化岩石经水流长期搬运而成的粒径为60~200_的无棱角的天然粒料。陶粒的粒径一般为5-20_,如:粉煤灰陶粒、黏土陶粒、页岩陶粒或垃圾陶粒等。建筑垃圾是指建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生得渣土、弃土、弃料、余泥及其他废弃物。
[0021] 所述无机胶粘剂为水玻璃、水泥、磷酸盐、硼酸盐中的一种或一种以上。如果选用水玻璃,水玻璃的模数应大于2.5。如果选用水玻璃,需要加入固化剂为含有钠离子的盐(如硫酸钠或碳酸钠等)、磷酸盐(如聚合磷酸铝、磷酸铝或磷酸硅等)中的至少一种,其掺量为水玻璃重量的1_10%,优选3-5%。
[0022] 采用无机胶粘剂既能耐高温又能耐低温,成本低,不易老化,结构简单,粘结度高。
[0023] 所述其他外加剂为减水剂和/或早强剂。
[0024] 所述减水剂为木质素类减水剂、萘系减水剂、聚羧酸类减水剂等水泥混凝土常用减水剂中的一种或两种以上,其掺量为0-lwt%,优选0.1-0.75wt%。
[0025] 减水剂是一种能减少必要的单位用水量,并能满足规定的稠度要求,提高和易性的外加剂。减水剂的主要作用有以下几个方面:增加水化效率,减少单位用水量,增加强度,节省水泥用量;改善和易性,防止成分的离析;提高抗渗性,减水透水性,避免建筑结构漏水,增加耐久性,增加耐化学腐蚀性能;减少混凝土凝固的收缩率,防止混凝土构件产生裂纹;提闻抗冻性,有利于冬季施工。
[0026] 所述早强剂为三乙醇胺、甲酸钙、硫酸钠、氯化钠、氯化钙、硫代硫酸钠、硫酸铝、碳酸钠、硝酸钠中的一种或一种以上,其掺量为0-5wt %,优选0.9-2.5wt %。
[0027] 早强剂是指能提高早期强度,并且对后期强度无显著影响的外加剂。早强剂的主要作用在于加速 水泥水化速度,促进混凝上早期强度的发展;既具有早强功能,又具有一定减水增强功能的外加剂。
[0028] 所述利用工业尾矿制备建筑空心砖的方法,该方法的工艺步骤是:原料计量混合-振捣(或压力)成型-养护-脱模-养护-成品;将工业尾矿30-80%,水泥、粉煤灰、矿渣中至少一种5-30%,骨料0-50%,无机胶粘剂0-35%,其他外加剂0_5%,占水泥、粉煤灰、矿渣中至少一种与工业尾矿重量之和的3-20%的水,经过充分混合后,通过振捣或压力成型(在不大于IOMPa压力下成型,一般为0-5MPa),养护后脱模,继续在室温下养护至28天或者强度达到5MPa以上后,获得空心砖。
[0029] 所述脱模前的养护是指在室温下养护1-3天,或在30_80°C下养护8-24小时,尤其是在40-70°C下养护10-20小时。
[0030] 本发明的有益效果是:
[0031] 1、本发明以铁尾矿、铜尾矿、硼泥等等类似含有较多氧化硅成分的工业尾矿为主要原料,直接与水泥、粉煤灰、矿渣、骨料、水、水玻璃、固化剂等按照一定比例共同混合,振捣或在一定压力下成型、养护(或在一定温度下养护),制备建筑空心砖产品,产品具有良好的抗压强度、软化性能、抗冻性等性能,抗压强度可达到5-25MPa,孔隙率为40_50%。
[0032] 2、本发明利用工业尾矿制备建筑空心砖可以消耗大量尾矿,保护环境,实现工业尾矿资源化。
具体实施方式
[0033] 下面参照实施例对本发明进行详细说明。
[0034] 实施例1
[0035] 本实施例利用工业尾矿的建筑空心砖,按重量百分比计,其原料组成包括:铁尾矿(粒度大于180目的颗粒重量占总重量的20% ) 40%,粉煤灰10%,陶粒30%,水玻璃13%(水玻璃模数2.8),聚合磷酸铝占水玻璃重量的3 %,硫酸钠占水玻璃重量的I %,常用聚羧酸类减水剂(固含量为40wt% )0.5%,水余量。
[0036] 所述利用工业尾矿制备建筑空心砖的方法,该方法的工艺步骤是:原料计量混合-振捣(或压力)成型-养护-脱模-养护-成品;将上述原料经过充分混合后,将混合物装入空心砖模具内,并振捣密实,在20°C条件下养护24小时,养护后脱模,继续在室温下养护至28天,获得成品,其孔隙率为45%,其抗压强度为12.5MPa。
[0037] 实施例2
[0038] 本实施例利用工业尾矿的建筑空心砖,按重量百分比计,其原料组成包括:铜尾矿(粒度大于180目的颗粒重量占总重量的25% ) 40%,粉煤灰15%,粗砂25%,水玻璃9%(水玻璃模数2.6),硫酸钠占水玻璃重量的2%,常用木质素类减水剂0.5%,水余量。[0039] 所述利用工业尾矿制备建筑空心砖的方法,该方法的工艺步骤是:原料计量混合-振捣(或压力)成型-养护-脱模-养护-成品;将上述原料经过充分混合后,将混合物装入空心砖模具内,并振捣密实,在20°C条件下养护2天,养护后脱模,继续在室温下养护至28天,获得成品,其孔隙率为45%,其抗压强度为11.SMPa0
[0040] 实施例3
[0041] 本实施例利用工业尾矿的建筑空心砖,按重量百分比计,其原料组成包括:铁尾矿(粒度大于180目的颗粒重量占总重量的30 % ) 45 %,矿渣18 %,卵石20 %,硼酸钠5 %,常用奈系减水剂0.3*%,硫酸招I %,水余量。
[0042] 所述利用工业尾矿制备建筑空心砖的方法,该方法的工艺步骤是:原料计量混合-振捣(或压力)成型-养护-脱模-养护-成品;将上述原料经过充分混合后,将混合物装入空心砖模具内,并振捣密实,在50°C条件下养护10小时,养护后脱模,继续在室温下养护至28天,获得成品,其孔隙率为50%,其抗压强度为11.5MPa。
[0043] 实施例4
[0044] 本实施例利用工业尾矿的建筑空心砖,按重量百分比计,其原料组成包括:铜尾矿(粒度大于180目的颗粒重量占总重量的35 % ) 50 %,水泥20 %,碎石15 %,水玻璃5 % (水玻璃模数3.0),硫酸钠占水玻璃重量的5 %,常用聚羧酸类减水剂0.25 %,三乙醇胺0.5%,水余量。
[0045] 所述利用工业尾矿制备建筑空心砖的方法,该方法的工艺步骤是:原料计量混合-振捣(或压力)成型-养护-脱模-养护-成品;将上述原料经过充分混合后,将混合物装入空心砖模具内,在3MPa压力下成型,在50°C条件下养护12小时,养护后脱模,继续在室温下养护至28天,获得成品,其孔隙率为42%,其抗压强度为14.5MPa。
[0046] 实施例5
[0047] 本实施例利用工业尾矿的建筑空心砖,按重量百分比计,其原料组成包括:硼泥(粒度大于180目的颗粒重量占总重量的18% )57%,水泥10%,粗砂5%,磷酸硅20%,常用聚羧酸类减水剂1%,甲酸钙2%,水余量。
[0048] 所述利用工业尾矿制备建筑空心砖的方法,该方法的工艺步骤是:原料计量混合-振捣(或压力)成型-养护-脱模-养护-成品;将上述原料经过充分混合后,将混合物装入空心砖模具内,并在5MPa下压力成型,在30°C条件下养护24小时,养护后脱模,继续在室温下养护至28天,获得成品,其孔隙率为43%,其抗压强度为13.2MPa。
[0049] 实施例结果表明,本发明利用工业尾矿制备建筑空心砖产品,产品具有良好的抗压强度、软化性能、抗冻性等性`能,可以消耗大量尾矿,保护环境,实现工业尾矿资源化。

Claims (4)

1.一种利用工业尾矿的建筑空心砖,其特征在于,按重量百分比计,其原料组成为:工业尾矿45-60% ;水泥、粉煤灰、矿渣中至少一种10-20% ;骨料5-30% ;无机胶粘剂5-20% ;水占水泥、粉煤灰、矿渣中至少一种与工业尾矿重量之和的10-20% ;以及其他外加剂; 其他外加剂为减水剂,或者其他外加剂为减水剂和早强剂; 所述减水剂为木质素类减水剂、萘系减水剂、聚羧酸类减水剂中的一种或两种以上,其掺量为 0.25-0.75wt% ; 所述早强剂为三乙醇胺、甲酸钙、硫酸钠、氯化钠、氯化钙、硫代硫酸钠、硫酸铝、碳酸钠、硝酸钠中的一种或一种以上,其掺量为0.9-2.5wt% ; 工业尾矿为铜尾矿、铁尾矿或硼泥中的至少一种,工业尾矿的粒度范围为80-300目,其中大于180目的颗粒为15-35wt% ; 无机胶粘剂为水玻璃、磷酸盐、硼酸盐中的一种或一种以上,选用水玻璃时,水玻璃的模数大于2.5,并加入固化剂为含有钠离子的盐、磷酸盐中的至少一种,其掺量为水玻璃重量的1-10%。
2.按照权利要求1所述的利用工业尾矿的建筑空心砖,其特征在于,骨料为粗砂、碎石、卵石、陶粒、建筑垃圾中的一种或多种。
3.—种如权利要求1所述的利用工业尾矿的建筑空心砖的制备方法,其特征在于,该方法的工艺步骤是:原料计量混合、振捣或压力成型、养护、脱模、养护、成品;按所述原料组成,将工业尾矿,水泥、粉煤灰、矿渣中至少一种,骨料,无机胶粘剂,其他外加剂,水,经过充分混合后,通过振捣或压力成型,养护后脱模,继续在室温下养护至28天或者强度达到5MPa以上后,获得空心砖。
4.按照权利要求3所述的·利用工业尾矿的建筑空心砖的制备方法,其特征在于,脱模前的养护是指在室温下养护1-3天,或在30-80°C下养护8-24小时。
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