CN102775184A - 一种高性能加气砌块复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高性能加气砌块复合材料的制备方法，属于建筑材料技术领域，涉及以粉煤灰、尾矿、炉渣、黄沙等为主要原料，水泥、电石渣、石灰为激发剂，铝粉膏、双氧水为制气剂，磷酸、水玻璃为稳泡剂，磷石膏、钛石膏为缓凝剂，木质素磺酸钙、羟基甲基纤维素为分散剂。其特征在于：将粉煤灰、尾矿、炉渣、黄沙等物料通过PLC系统研磨、配料、浇注、预养、切割、蒸压、砌块分离、包装等工艺，制备建筑用硅酸盐复合材料的技术。本发明生产的砌块具有化学性质稳定、物理性能优越等特点。其工艺简单，效率高，可消耗大量固体废弃物，无三废物质排放，既不污染环境，又减少其他废弃物对环境的污染，为此具有显著的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种利用粉煤灰或尾矿制备高性能加气砌块复合材料的方法。
背景技术
我国作为世界主要产煤和消耗煤大国之一，煤炭在未来相当长的一段时间内仍然成为各能源行业需求的主要能源，在一次能源中已探明总量中煤炭资源占90%；尽管国家一直在致力于深入发展水电、核电、风电等清洁资源，但是火力发电作为传统模式仍占主导地位。粉煤灰作为工业发电厂的废渣，其排放量逐年锐增。据统计，2009年全国粉煤灰排放量近4亿吨，累计堆存的粉煤灰高达50多亿吨。粉煤灰的大量排放堆集不仅占用大量耕地，花费大量资金去实施安全管理和维护，与此同时也给自然环境带来巨大的影响和污染，直接影响自然生态环境和人类的生活质量，甚至给人类的生命、财产安全埋下一定程度的隐患。为此，如何大量消耗掉粉煤灰，使其变废为宝，促使其形成能源节约型、环境友好型的新型建筑材料是国家亟需完成的重大课题，并以此形成示范效应，为尾矿等其他大宗固体废弃物树立良好的应用示范线。
随着我国建筑节能、墙材革新工作的不断深化发展，环境友好型、能源节约型的新型建筑材料日新月异，得到迅速发展。目前，以粉煤灰或尾矿等固体废弃物作为主要原材料的粉煤灰蒸压制品是国家“十二五”发展中特别支持和推广的大宗固体废弃物综合利用的十大示范项目工程之一，但当前的粉煤灰砖制品普遍存在质量差、强度较低、收缩较大、吸水率较大、易崩裂、容重大等技术问题。解决这些问题，不仅对粉煤灰的综合高效利用具有重要的指导性，而且符合国家发展节能、节地、利废、环保、轻质、抗震、耐火等新型墙材的强烈发展需要，对减少尾矿或粉煤灰等固体废弃物的环境污染、占用耕地等急需解决的问题，对新型墙体材料的综合开发应用以及发展方向的迫切问题均起到重要的积极的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种蒸压条件下激发和促进粉煤灰或尾矿等固体废弃物综合高效利用的方法，不仅减少污染，降低成本，还能减少占用大量的民用耕地。
本发明采用的技术方案：一种高性能加气砌块复合材料的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）按粉煤灰、尾矿、炉渣、黄沙一种或几种60wt%～70wt%，水20wt%～25wt%、缓凝剂2wt%～5wt%进行配料，混合均匀，把混合好的物料球磨制备成均匀的料浆，其粒度80μm筛余占25%～35%，扩散度为28cm～33cm，待用；
（2）将第（1）步制成的料浆输送到浇注机中，添加6wt%～15wt%激发剂、0.5wt%～2wt%稳泡剂、0.005wt%～0.01wt%分散剂，搅拌在料浆扩散度满足17cm～23cm，温度在40℃～50℃时，添加0.5wt%～2wt%制气剂，搅拌40~60s；
（3）将第（2）步得到的料浆浇注在模框里，输送到预养室中，经过1.5h～2.0h预养，使坯体强度达到0.05~0.08MPa后，进行切割；
（4）将切割后的坯体输送到蒸压釜内，在174℃～195℃，0.8MPa～1.5MPa的条件下，恒温恒压蒸压8～12小时后，出蒸压釜，砌块分离，包装，即制得高性能加气砌块复合材料。
所述的激发剂为425#硅酸盐水泥、石灰、电石渣中的一种或几种。
所述的制气剂为铝粉膏、双氧水中的一种或两种。
所述的稳泡剂为水玻璃、聚丙烯酰胺中的一种或两种。
所述的缓凝剂为磷石膏、钛石膏中的一种或两种。
所述的分散剂为木质素磺酸钙、羟基甲基纤维素中的一种或两种。
本发明有益效果是：所制备的一种高性能加气砌块复合材料相对于目前新型墙体材料具有化学性质稳定、物理性能优异。具体表现为抗压强度较高、容重较小等特点，测试指标符合甚至优于国家标准。本发明工艺简单，具备生产500km3/a高性能加气砌块复合材料的能力，每年消耗大量粉煤灰、尾矿、炉渣、电石渣、磷石膏或钛石膏等大宗固体废弃物可达30万吨。本发明不但节约了大量的非金属矿产资源，节省了大量的民用耕地，而且不排放三废物质，其产品具有能源节约型、环境友好型的特点，完全符合国家战略发展，为此具有显著的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1
粉煤灰60wt%，磷石膏2wt%，工业用水20wt%，将上述原料通过给料系统进行配料，输送系统将配好的物料输送到混料系统，经过充分混合后把物料通过输送系统输送给球磨机，再经过二次研磨、搅拌后，制备成均匀的混合料浆，其粒度80μm筛余占30.48%，扩散度为29cm，待用；将预制好的均匀料浆通过主控计算机精确计算，由称量系统将预制均匀的料浆输送到浇注机中，与此同时添加激发剂水泥4wt%，石灰8wt%，稳泡剂水玻璃0.5wt%，分散剂木质磺酸钙和羟基甲基纤维素0.008wt%，搅拌3min16s，促使混合浆料不断进一步细化，混合均匀，此时料浆的扩散度为21cm，温度为43.6℃，添加预制好的制气剂铝粉膏0.5wt%溶液，继续搅拌55s，开始浇注。将上述浇注在模框里的料浆通过摆渡车的自动化控制直接输送到预设好的预养室中，经过2.0h预养，坯体强度达到0.07MPa，通过摆渡车的自动化控制，将砌块坯体输送到翻转吊机，经由翻转吊机将坯体输送到切割机组；上述坯体经由横切割、竖切割两道工序，切割时间4min30s，再经由翻转台去皮后，直接由吊机输送到进釜小车，形成三模一车，一满釜六车十八模，最终由进釜摆渡车将之输送到蒸压釜内，在193℃，1.3MPa的条件下，饱和蒸汽恒温恒压蒸压12小时后，出蒸压釜，通过砌块分离，自动包装，即制得高性能加气砌块复合材料。将样品切割成100mm×100mm×100mm试样后，按照国家标准要求，测试获得加气砌块复合材料的抗压为强度5.9MPa，容重616kg/m3，吸水率63.96%，完全吸水后的抗压强度为5.7MPa。
实施例2
粉煤灰65wt%，磷石膏3wt%，工业用水22wt%，将上述原料通过给料系统进行配料，输送系统将配好的物料输送到混料系统，经过充分混合后把物料通过输送系统输送给球磨机，再经过二次研磨、搅拌后，制备成均匀的混合料浆，其粒度80μm筛余占27.2%，扩散度为28.5cm，待用；将预制好的均匀料浆通过主控计算机精确计算，由称量系统将预制均匀的料浆输送到浇注机中，与此同时添加激发剂水泥4.5wt%，石灰9.5wt%，稳泡剂水玻璃1.0wt%，分散剂木质磺酸钙和羟基甲基纤维素0.01wt%，搅拌3min10s，促使混合浆料不断进一步细化，混合均匀，此时料浆的扩散度为19.5cm，温度为42.3℃，添加预制好的制气剂铝粉膏0.8wt%溶液，继续搅拌45s，开始浇注。将上述浇注在模框里的料浆通过摆渡车的自动化控制直接输送到预设好的预养室中，经过1.5h预养，坯体强度达到0.06MPa，通过摆渡车的自动化控制，将砌块坯体输送到翻转吊机，经由翻转吊机将坯体输送到切割机组；上述坯体经由横切割、竖切割两道工序，切割时间4min25s，再经由翻转台去皮后，直接由吊机输送到进釜小车，形成三模一车，一满釜六车十八模，最终由进釜摆渡车将之输送到蒸压釜内，在192℃，1.3MPa的条件下，饱和蒸汽压恒温恒压蒸压12小时后，出蒸压釜，砌块分离，自动包装，即制得高性能加气砌块复合材料。将样品切割成100mm×100mm×100mm试样后，按照国家标准要求，测试获得加气砌块复合材料的抗压为强度5.6MPa，容重620kg/m3，吸水率66.06%，完全吸水后抗压强度为5.1MPa。
实施例3
粉煤灰70wt%，磷石膏4wt%，工业用水25wt%，将上述原料通过给料系统进行配料，输送系统将配好的物料输送到混料系统，经过充分混合后把物料通过输送系统输送给球磨机，再经过二次研磨、搅拌后，制备成均匀的混合料浆，其粒度80μm筛余占29.72%，扩散度为29cm，待用；将预制好的均匀料浆通过主控计算机精确计算，由称量系统将预制均匀的料浆输送到浇注机中，与此同时添加激发剂水泥3.5wt%，石灰8wt%，稳泡剂水玻璃1.5wt%，分散剂木质磺酸钙和羟基甲基纤维素0.01wt%，搅拌3min03s，促使混合浆料不断进一步细化，混合均匀，此时料浆的扩散度为20cm，温度为43.7℃，添加预制好的制气剂铝粉膏0.8wt%溶液，继续搅拌50s，开始浇注。将上述浇注在模框里的料浆通过摆渡车的自动化控制直接输送到预设好的预养室中，经过2.0h预养，坯体强度达到0.08MPa，通过摆渡车的自动化控制，将砌块坯体输送到翻转吊机，经由翻转吊机将坯体输送到切割机组；上述坯体经由横切割、竖切割两道工序，切割时间4min40s，再经由翻转台去皮后，直接由吊机输送到进釜小车，形成三模一车，一满釜六车十八模，最终由进釜摆渡车将之输送到蒸压釜内，在194℃，1.3MPa的条件下，饱和蒸汽压恒温恒压蒸压12小时后，出蒸压釜，砌块分离，自动包装，即制得高性能加气砌块复合材料。将样品切割成100mm×100mm×100mm试样后，按照国家标准要求，测试获得加气砌块复合材料的抗压为强度5.8MPa，容重615kg/m3，吸水率65.85%，完全吸水后的抗压强度为5.3MPa。
实施例4
炉渣40wt%，黄沙20wt%，磷石膏2wt%，工业用水20wt%，将上述原料通过给料系统进行配料，输送系统将配好的物料输送到混料系统，经过充分混合后把物料通过输送系统输送给球磨机，再经过二次研磨、搅拌后，制备成均匀的混合料浆，其粒度80μm筛余占25.8%，扩散度为30cm，待用；将预制好的均匀料浆通过主控计算机精确计算，由称量系统将预制均匀的料浆输送到浇注机中，与此同时添加激发剂水泥4wt%，石灰10wt%，稳泡剂水玻璃1.8wt%，分散剂木质磺酸钙和羟基甲基纤维素0.009wt%，搅拌3min15s，促使混合浆料不断进一步细化，混合均匀，此时料浆的扩散度为20cm，温度为46.8℃，添加预制好的制气剂铝粉膏0.9wt%溶液，继续搅拌48s，开始浇注。将上述浇注在模框里的料浆通过摆渡车的自动化控制直接输送到预设好的预养室中，经过2.0h预养，坯体强度达到0.07MPa，通过摆渡车的自动化控制，将砌块坯体输送到翻转吊机，经由翻转吊机将坯体输送到切割机组；上述坯体经由横切割、竖切割两道工序，切割时间4min20s，再经由翻转台去皮后，直接由吊机输送到进釜小车，形成三模一车，一满釜六车十八模，最终由进釜摆渡车将之输送到蒸压釜内，在191℃，1.25MPa的条件下，饱和蒸汽压恒温恒压蒸压12小时后，出蒸压釜，砌块分离，自动包装，即制得高性能加气砌块复合材料。将样品切割成100mm×100mm×100mm试样后，按照国家标准要求，测试获得加气砌块复合材料的抗压为强度5.7MPa，容重619kg/m3，吸水率64.38%，完全吸水后的抗压强度为5.4MPa。
实施例5
炉渣55wt%，黄沙15wt%，磷石膏4wt%，工业用水25wt%，将上述原料通过给料系统进行配料，输送系统将配好的物料输送到混料系统，经过充分混合后把物料通过输送系统输送给球磨机，再经过二次研磨、搅拌后，制备成均匀的混合料浆，其粒度80μm筛余占27.28%，扩散度为29cm，待用；将预制好的均匀料浆通过主控计算机精确计算，由称量系统将预制均匀的料浆输送到浇注机中，与此同时添加激发剂水泥5wt%，石灰10wt%，稳泡剂水玻璃1.2wt%，分散剂木质磺酸钙和羟基甲基纤维素0.006wt%，搅拌2min42s，促使混合浆料不断进一步细化，混合均匀，此时料浆的扩散度为20cm，温度为45.2℃，添加预制好的制气剂铝粉膏1.2wt%溶液，继续搅拌50s，开始浇注。将上述浇注在模框里的料浆通过摆渡车的自动化控制直接输送到预设好的预养室中，经过2.0h预养，坯体强度达到0.06MPa，通过摆渡车的自动化控制，将砌块坯体输送到翻转吊机，经由翻转吊机将坯体输送到切割机组；上述坯体经由横切割、竖切割两道工序，切割时间4min30s，再经由翻转台去皮后，直接由吊机输送到进釜小车，形成三模一车，一满釜六车十八模，最终由进釜摆渡车将之输送到蒸压釜内，在192℃，1.3MPa的条件下，饱和蒸汽压恒温恒压蒸压12小时后，出蒸压釜，砌块分离，自动包装，即制得高性能加气砌块复合材料。将样品切割成100mm×100mm×100mm试样后，按照国家标准要求，测试获得加气砌块复合材料的抗压为强度6.0MPa，容重615kg/m3，吸水率64.95%，完全吸水后的抗压强度为5.6MPa。
实施例6
炉渣60wt%，黄沙10wt%，磷石膏4wt%，工业用水25wt%，将上述原料通过给料系统进行配料，输送系统将配好的物料输送到混料系统，经过充分混合后把物料通过输送系统输送给球磨机，再经过二次研磨、搅拌后，制备成均匀的混合料浆，其粒度80μm筛余占30.68%，扩散度为29cm，待用；将预制好的均匀料浆通过主控计算机精确计算，由称量系统将预制均匀的料浆输送到浇注机中，与此同时添加激发剂水泥4wt%，石灰10wt%，稳泡剂水玻璃1.5wt%，分散剂木质磺酸钙和羟基甲基纤维素0.006wt%，搅拌2min50s，促使混合浆料不断进一步细化，混合均匀，此时料浆的扩散度为17cm时，温度为48.5℃，添加预制好的制气剂铝粉膏0.9wt%溶液，继续搅拌60s，开始浇注。将上述浇注在模框里的料浆通过摆渡车的自动化控制直接输送到预设好的预养室中，经过1.5h预养，坯体强度达到0.08MPa，通过摆渡车的自动化控制，将砌块坯体输送到翻转吊机，经由翻转吊机将坯体输送到切割机组；上述坯体经由横切割、竖切割两道工序，切割时间4min50s，再经由翻转台去皮后，直接由吊机输送到进釜小车，形成三模一车，一满釜六车十八模，最终由进釜摆渡车将之输送到蒸压釜内，在193℃，1.25MPa的条件下，饱和蒸汽压恒温恒压蒸压12小时后，出蒸压釜，砌块分离，自动包装，即制得高性能加气砌块复合材料。将样品切割成100mm×100mm×100mm试样后，按照国家标准要求，测试获得加气砌块复合材料的抗压为强度6.0MPa，容重624kg/m3，吸水率65.39%，完全吸水后的抗压强度为5.5MPa。
Claims (6)
1.一种高性能加气砌块复合材料的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）按粉煤灰、尾矿、炉渣、黄沙一种或几种60wt%～70wt%，水20wt%～25wt%、缓凝剂2wt%～5wt%进行配料，混合均匀，把混合好的物料球磨制备成均匀的料浆，其粒度80μm筛余占25%～35%，扩散度为28cm～33cm，待用；
（2）将第（1）步制成的料浆输送到浇注机中，添加6wt%～15wt%激发剂、0.5wt%～2wt%稳泡剂、0.005wt%～0.01wt%分散剂，搅拌使料浆扩散度满足17cm～23cm，温度在40℃～50℃时，添加0.5wt%～2wt%制气剂，搅拌40~60s；
（3）将第（2）步得到的料浆浇注在模框里，输送到预养室中，经过1.5h～2.0h预养，使坯体强度达到0.05~0.08MPa后，进行切割；
（4）将切割后的坯体输送到蒸压釜内，在174℃～195℃，0.8MPa～1.5MPa的条件下，恒温恒压蒸压8～12小时后，出蒸压釜，砌块分离，包装，即制得高性能加气砌块复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种高性能加气砌块复合材料的制备方法，其特征在于所述的激发剂为425#硅酸盐水泥、石灰、电石渣中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种高性能加气砌块复合材料的制备方法，其特征在于所述的制气剂为铝粉膏、双氧水中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种高性能加气砌块复合材料的制备方法，其特征在于所述的稳泡剂为水玻璃、聚丙烯酰胺中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种高性能加气砌块复合材料的制备方法，其特征在于所述的缓凝剂为磷石膏、钛石膏中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种高性能加气砌块复合材料的制备方法，其特征在于所述的分散剂为木质素磺酸钙、羟基甲基纤维素中的一种或两种。
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