CN102701777B - 一种制备高强度建筑用砖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度建筑用砖的加工制作方法，尤其是一种利用硫脲废渣、粉煤灰制备高强度建筑用砖的方法，属于建筑材料和资源综合利用技术领域。该方法包括制备混合料、压制成型、砖坯烘干、高温焙烧等过程。本发明工艺步骤简单，不仅解决了硫脲废渣、粉煤灰等固体废弃物处理问题，变废为宝，实现资源综合利用，而且为建筑用砖的生产开辟了一条崭新的途径，可有效地缓解粘土开采浪费土地问题。按照本发明方法制得的建筑用砖强度高、密度低，符合国家相关标准。
Description
技术领域：
本发明涉及一种加工制作高强度建筑用砖的方法，尤其是一种利用硫脲废渣、粉煤灰制作高强度建筑用砖的方法，属于建筑材料和资源综合利用技术领域。
背景技术：
硫脲是一种重要的化工原料和有机化工中间体，广泛用于化工、医药、印染、造纸、农药、金属选矿等行业。随着工农业及医药业的日益发展，硫脲的需求量不断增大。传统工艺中，硫脲一般采用石灰氮与水（回流母液或洗液）混合均匀，边搅拌边通入硫化氢气体的合成路线制备，该方法会产生大量的固体废渣，即硫脲废渣，该废渣含有碳酸钙、氢氧化钙、铵盐、活性炭及硫化物等成分，为强碱性，管理不善会对环境造成巨大的污染。目前对硫脲废渣的处理方案研究较少，一般采用掩埋的方式处理，无法从根本上解决环境污染问题。
目前，我国房屋建筑材料的70％是墙材，其中烧结粘土砖占主导地位，这是对土地资源、环境的严重破坏。全国每年生产粘土砖耗用粘土达l0多亿m3，相当于毁田50万亩。2005年开始国家限制实心粘土砖的生产。
为解决上述问题，本发明技术以硫脲废渣、粉煤灰为主要原料，经配料、搅拌、压制、烘干、焙烧等工艺过程加工制作建筑用砖，该建筑用砖具备粘土砖的基本性质，包括再生烧结砖、部分空心砖的优点，如低密度、空洞结构，可以替代粘土实心砖用于墙体等承重和非承重结构部位。这样不仅解决了对烧结粘土砖、空心砖的需求，同时解决了硫脲生产的废渣以及电厂固体废弃物粉煤灰的利用问题。
发明内容：
针对硫脲废渣的综合利用现状，本发明提供了一种利用硫脲废渣、粉煤灰加工制作高强度建筑用砖的方法。
本发明内容是通过下述方法实现的：
利用硫脲废渣、粉煤灰制作高强度建筑用砖的方法包括制备混合料、压制成型、砖坯烘干、高温焙烧等过程，具体步骤如下：
（1）制备混合料：将粉煤灰与硫脲废渣按照质量比为1:0.2-1的比例在高强度混合机中混合搅拌均匀，加入水，充分搅拌，制成混合料；
（2）压制成型：将上述混合料于10-20MPa的压力下压制成砖坯；
（3）砖坯烘干：将制成的砖坯于60-200℃的温度条件下静置停放4-8h；
（4）高温焙烧：将烘干的砖坯于900-1300℃的温度下焙烧2-4h。
首先，粉煤灰和硫脲废渣按照质量比为1:0.2-1（W/W），优选1:0.2-0.5。其中硫脲渣比例过大，可能会导致最终制得的砖的强度达不到要求；若硫脲渣比例过小，会使得硫脲废渣处理的量有限，且后期制成的砖密度大，空洞少，达不到隔音的效果。将粉煤灰和硫脲废渣在高强度混合机中混合均匀后，再加入水使其充分混合，水的加入量为粉煤灰与硫脲废渣总质量的5-10%（W/W），既保证物料刚好混合均匀，又避免后期压制成型过程中砖坯松散或者挤出水。
原料混合均匀后，采用目前常用的压制成型设备于10-20MPa压力下将物料压制成砖坯，所用压力优选为15-20MPa。
由于水分过大会导致后期煅烧时间增长，而且增加能耗，所以本发明首先将压制成型的砖坯于60-200℃条件下静置停放4-8h烘干至砖坯的含水量低于2%。为了降低成本，本发明采用其他工业生产中的余热进行加热， 既可以使得最终产品达到工艺要求，又节约了成本，本步骤中温度优选100-140℃，时间优选4-6h。
将上述含水量低于2%的砖坯于900-1300℃焙烧2-4h即可制得高强度建筑用砖。
本发明采用的硫脲废渣为石灰氮-硫化氢法生产硫脲后的工业废渣，富含碳酸钙、氢氧化钙、铵盐、活性炭及硫化物等成分，粉煤灰为电厂燃煤燃烧后的废渣，富含硅酸盐成分。高温焙烧使得硫脲废渣中碳酸钙转化为氧化钙，与粉煤灰中的硅酸盐进行反应，生成更加坚固稳定的硅酸钙，增强建筑用砖的强度。硫脲废渣中的铵盐、活性炭及其他硫化物都会被分解，放出气体，从而使得建筑用砖形成孔状结构，降低了建筑用砖的密度，增强了隔音性能。焙烧时间优选3-4h，焙烧温度优选1100-1300℃。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、利用本发明的工艺步骤制作建筑用砖，不仅解决了硫脲废渣、粉煤灰等固体废弃物处理问题，且变废为宝，实现资源综合利用；
2、采用硫脲废渣、粉煤灰替代粘土作为主要原料生产高强度建筑用砖，为建筑用砖的生产开辟了一条崭新的途径，有效地缓解粘土开采浪费土地资源的问题；
3、采用硫脲废渣与粉煤灰混合，在高温条件下，硫脲废渣中的氢氧化钙与粉煤灰中的二氧化硅反应，生成硅酸钙，平衡了建筑用砖的的酸碱性且增加了砖的强度；
4、硫脲废渣中的碳等元素在高温过程中反应挥发，使砖形成孔状结构，在不减轻砖体强度的同时，降低密度，有助于隔音，且形成的孔状结构有利于吸附空气中的有毒有害成分，净化环境。
具体实施方式：
以下实施例中所述的硫脲废渣均为石灰氮-硫化氢法生产硫脲工业的废渣，粉煤灰均为电厂燃煤燃烧后的废渣。
实施例1
（1）制备混合料：按重量份计（W/W），取100份的粉煤灰与20份的硫脲废渣在搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为5分钟，向搅拌机中加入10份质量的水，充分搅拌后，制成混合料；
（2）压制成型：将上述混合料用砖坯成型机在20MPa压力下压制成砖坯；
（3）砖坯烘干：将步骤（2）制成的砖坯转入蒸汽房中于130℃条件下静置停放4h，使得砖坯的含水量为1%。
（4）高温焙烧：将步骤（3）烘干的砖坯转入高温窑中于900℃温度下焙烧4h，得高强度建筑用砖。
实施例2
（1）制备混合料：按重量份计（W/W），取100份的粉煤灰与100份的硫脲废渣在搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为20分钟，向搅拌机中加入10份质量的水，充分搅拌后，制成混合料；
（2）压制成型：将上述混合料于15MPa压力下压制成砖坯；
（3）砖坯烘干：将步骤（2）制成的砖坯转入蒸汽房中于200℃条件下静置停放4h，使得砖坯的含水量为1.2%。
（4）高温焙烧：将步骤（3）烘干的砖坯转入高温窑中于1300℃温度下焙烧2h，得高强度建筑用砖。
实施例3
（1）制备混合料：按重量份计（W/W），取100份的粉煤灰与60份的硫脲废渣在搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为10分钟，向搅拌机中加入10份质量的水，充分搅拌后，制成混合料；
（2）压制成型：将上述混合料于18MPa压力下压制成砖坯；
（3）砖坯烘干：将步骤（2）制成的砖坯转入蒸汽房中于60℃条件下静置停放8h，使得砖坯的含水量为1.8%。
（4）高温焙烧：将步骤（3）烘干的砖坯转入高温窑中于1100℃温度下焙烧3h，得高强度建筑用砖。
实施例4
（1）制备混合料：按重量份计（W/W），取100份的粉煤灰与40份的硫脲废渣在搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为10分钟，向搅拌机中加入9份质量的水，充分搅拌后，制成混合料；
（2）压制成型：将上述混合料于17MPa压力下压制成砖坯；
（3）砖坯烘干：将步骤（2）制成的砖坯转入蒸汽房中于180℃条件下静置停放6h，使得砖坯的含水量为1.6%。
（4）高温焙烧：将步骤（3）烘干的砖坯转入高温窑中于1000℃温度下焙烧3h，得高强度建筑用砖。
实施例5
（1）制备混合料：按重量份计（W/W），取100份的粉煤灰与80份的硫脲废渣在搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为10分钟，向搅拌机中加入18份质量的水，充分搅拌后，制成混合料；
（2）压制成型：将上述混合料于12MPa压力下压制成砖坯；
（3）砖坯烘干：将步骤（2）制成的砖坯转入蒸汽房中于90℃条件下静置停放7h，使得砖坯的含水量为1.2%。
（4）高温焙烧：将步骤（3）烘干的砖坯转入高温窑中于1200℃温度下焙烧4h得高强度建筑用砖。
比较例
将实施例1-5制得的高强度建筑用砖与市售的建筑用砖进行比较，结果见表1。
表1本发明制得的高强度用砖与市售MU20烧结普通砖的各项指标对比
从表1可以看出：按照本发明的工艺生产的高强度建筑用砖达到了GB5101-2003普通烧结砖中MU20的要求，进一步调整工艺，可生产出MU30以上规格的烧结砖，且强度达到MU20转的同时，由于具有孔状结构，密度比普通烧结砖小，可以减轻房屋骨架的承重，同时有助于隔音并吸附空气中的有毒有害物质。
Claims (9)
1.一种加工制作高强度建筑用砖的方法，其特征在于：采用硫脲废渣和粉煤灰为原料，其具体步骤为：
（1）制备混合料：将粉煤灰与硫脲废渣按照质量比为1:0.2-1混合搅拌均匀，加入水，充分搅拌，制成混合料；
（2）压制成型：将上述混合料于10-20MPa压力下压制成砖坯；
（3）砖坯烘干：将制成的砖坯于60-200℃条件下静置停放4-8h；
（4）高温焙烧：将烘干的砖坯于900-1300℃温度条件下焙烧2-4h。
2.根据权利要求1所述的制作高强度建筑用砖的方法，其特征在于：步骤（1）中粉煤灰与硫脲废渣的质量比为1:0.2-0.5。
3.根据权利要求1所述的制作高强度建筑用砖的方法，其特征在于：步骤（1）中水的加入量为粉煤灰与硫脲废渣总质量的5-10%。
4.根据权利要求1所述的制作高强度建筑用砖的方法，其特征在于：步骤（2）中的压力为15-20MPa。
5.根据权利要求1所述的制作高强度建筑用砖的方法，其特征在于：步骤（3）中烘干温度为100-140℃。
6.根据权利要求1所述的制作高强度建筑用砖的方法，其特征在于：步骤（3）中静置停放时间为4-6h。
7.根据权利要求1所述的制作高强度建筑用砖的方法，其特征在于：步骤（3）中所得砖坯的含水量低于2%。
8.根据权利要求1所述的制作高强度建筑用砖的方法，其特征在于：步骤（4）中焙烧时间为3-4h，焙烧温度为1100-1300℃。
9.根据权利要求1所述的制备高强度建筑用砖的方法，其特征在于：所述的硫脲废渣为石灰氮-硫化氢法生产硫脲后的工业废渣，粉煤灰为电厂燃煤燃烧后的废渣。
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