CN103755378B

CN103755378B - 一种加气混凝土砌块及其制备方法

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Publication number: CN103755378B
Application number: CN201310716501.5A
Authority: CN
Inventors: 黄赟; 邹挺方
Original assignee: MEIXIAN JINCAI AUTOCLAVE COAL ASH BRICKYARD; Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: MEIXIAN JINCAI AUTOCLAVE COAL ASH BRICKYARD; Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2033-12-23
Also published as: CN103755378A

Abstract

本发明提供一种加气混凝土砌块及其制备方法。该加气混凝土砌块由脱硫灰渣、硅质校正原料、石灰、水泥、及铝粉组成，所述加气混凝土砌块中各种物料的干基重量百分比为：脱硫灰渣40%～65%，硅质校正原料为10%～35%，石灰10%～20%，水泥5%～15%，铝粉为0.1～0.2%。本发明将加气混凝土砌块中脱硫灰渣的掺量为40%～65%，砌块中固废的利用率高，产品的质量稳定性好，生产的加气混凝土砌块性能优良。而且，其在制备过程中原料不需要经过烘干处理，保持正常的浇筑和静停温度，降低生产成本和提高企业效益，制备过程不产生二次污染，具有绿色、环保的特点。

Description

一种加气混凝土砌块及其制备方法

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用领域，尤其涉及一种加气混凝土砌块及其制备方法。

背景技术

随着我国不断加强SO₂污染的控制，越来越多的燃煤电厂或冶炼行业采用脱硫工艺处理排放烟气。干法、半干法脱硫工艺具有占地面积小、运行效率高、维护费用低、无废酸废水排放等优点，在我国钢铁、火力发电等行业得到广泛应用。

脱硫灰渣是干法、半干法脱硫产生的固体废弃物，欧洲对脱硫灰的研究较早,目前已经基本上实现全部资源化利用，主要用于建筑工业回填，少量用于土壤修复、路基材料和水泥工业中。根据美国煤燃烧协会（ACAA）对脱硫灰的分类统计表明,美国90%脱硫灰已经资源化利用，其中半数以上用于煤矿回填区域用于废物稳定和固化。

我国脱硫工作开展较晚，对脱硫灰的综合利用研究尚处于起步阶段，由于脱硫灰含有大量亚硫酸钙和游离钙，并且化学成分极其不稳定，以脱硫灰替代天然石膏作缓凝剂生产水泥，或者替代粉煤灰水泥制品，都对水泥或制品的质量造成严重影响，难以利用。目前我国脱硫灰主要采用堆放或填埋的方式处理，不但占用大量土地，而且造成环境污染，因此急需解决脱硫灰的资源化利用问题。

加气混凝土砌块，以其轻质、隔音、保温、抗震的优越性能，已成为我国大力推广的新型环保的建筑围护材料。粉煤灰加气混凝土砌块的原料主要是粉煤灰，约占70%。由于我国近年来基础设施建设不断加快，粉煤灰作为优质掺合料在商品混凝土中大量使用，使很多地区都出现了粉煤灰短缺、价格不断攀升的情况，导致加气混凝土企业生产成本增加，因此急需开发出新的廉价原料及配套生产技术。因此利用脱硫灰渣制备加气混凝土砌块，不但能消纳固废，而且能获得优质的建筑材料。

目前我国关于脱硫灰渣制备加气混凝土砌块的相关文献和专利并不多见，近期公布的专利有以下几个：

上海宝田新型建材有限公司《一种含烧结脱硫灰的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块及其制备方法》（CN103304262），涉及的制备方法对脱硫灰并没有进行任何特殊处理，所以只能采用10%～25%的脱硫灰制备加气混凝土砌，粉煤灰仍然是其主要原料（占40～55%）。

烟台大学《用垃圾焚烧炉渣和脱硫灰渣生产加气混凝土的方法》（CN103387412），提供一种用垃圾焚烧炉渣和固硫灰渣生产加气混凝土的方法，原料质量百分比为固硫灰渣35%～65%，硅酸盐水泥5%～15%，生石灰10%～20%，垃圾焚烧炉渣10%～40%，利用了垃圾焚烧炉渣中少量的金属铝成分作为加气混凝土的发气剂制备加气混凝土砌块。所用固硫灰渣需要先经过烘干和粉磨至80微米以下，制备料浆用60℃热水，浇筑后需要在60℃环境下静停。该专利虽然设计采用35%～60%的固硫灰渣制备加气混凝，但固硫灰渣首先需要经过烘干然后粉磨80微米以下处理，然后用60℃热水制浆，浇筑之后的静停温度也为60℃，与常规制备方法相比需要添置烘干机，且制浆、静停温度均明显提高。这不但增加了企业的生产成本，而且较高的物料和环境温度给工人的日常生产操作也带来一定困难。

利用脱硫灰制备加气混凝土的相关的文献报道有：河北工程大学单俊鸿的研究表明，脱硫渣可以替代石膏和粉煤灰用于生产加气混凝土，但对其掺量要加以限制，只能掺入15%，否则强度下降，难以生产出合格产品。

河南理工大学刘素霞的研究发现，脱硫灰替代粉煤灰生产加气混凝土砌块，会造成静停时间延长和砌块强度降低，脱硫灰掺入量能达到干料质量的35%，但普通粉煤灰仍需加入40%，才能生产出合格的产品。

综上所述，由于干法和半干法脱硫灰渣物理性质复杂、化学成分不稳定、活性低等问题，按常规方法在大量用于生产加气混凝土砌块时，产品的产量、质量和生产的稳定性均受到严重影响。为提高脱硫灰渣在加气混凝土砌块中的掺量，必须进行原料组配和处理，并结合现有的生产条件实现工艺优化，提出经济可行的解决方案，达到降低成本、提高质量的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种加气混凝土砌块及其制备方法。脱硫灰渣在加气混凝土砌块中的掺量按干基重量计达40%～65%，根据GB11968《加气混凝土砌块》进行检测，砌块的干容重为B06级别，抗压强度能够达到A3.5强度级别的要求，该方法工艺简单，成本低，能大量消纳固废。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

一种加气混凝土砌块，其由脱硫灰渣、硅质校正原料、石灰、水泥、及铝粉组成，所述加气混凝土砌块中各种物料的干基重量百分比为：脱硫灰渣40%～65%，硅质校正原料为10%～35%，石灰10%～20%，水泥5%～15%，铝粉为0.1～0.2%。

上述方案中，所述加气混凝土砌块中各种物料的干基重量百分比优选为：脱硫灰渣50%～55%，硅质校正原料20%～25%，所述脱硫灰渣和硅质校正原料两种物料之和为75%；石灰15%，水泥9.9%，铝粉0.1%。

上述方案中，所述脱硫灰渣为烟气干法或者半干法脱硫的产物，化学组成由亚硫酸钙、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、氯化钙、氟化钙以及粉煤灰组成，SO₃含量5%～25%，水分含量1～10%的粉状物料。

上述方案中，所述硅质校正原料为石英砂、尾矿砂、或石屑中的一种或者两种以上的混合，所述硅质校正原料中的SiO₂的质量百分含量大于70%。

上述方案中，所述石灰为活性CaO含量大于80%的生石灰或消石灰，粉磨至0.08mm方孔筛筛余<15%。

上述方案中，所述水泥为32.5等级以上的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、或复合硅酸盐水泥。

上述方案中，所述铝粉为铝含量大于90%以上的铝粉或者铝粉膏。

加气混凝土砌块的制备方法，先将脱硫灰渣与硅质校正原料采用湿法粉磨工艺制备成料浆，再与石灰、水泥、铝粉搅拌，浇筑到模具中静停、切割后在蒸压釜中养护得到加气混凝土砌块，所述静停环境温度为25～45℃，静停时间为2～3小时。

上述方案中，将脱硫灰渣与硅质校正原料喂入湿法粉磨设备中制成料浆，料浆的粉磨细度为0.08mm方孔筛的筛余<15%，料浆的水料比为0.55～0.65，所加入的水为常温水；其具体步骤为将脱硫灰渣、硅质校正原料和水按照设定比例加入湿法球磨机中粉磨制成料浆，固体物料配料比例按照砌块的干基配合比计算配料，例如脱硫灰渣为50%、硅质校正原料为25%时，脱硫灰渣与硅质校正原料按照2:1喂料，湿法粉磨时的加水量按照水料比为0.55～0.65，料浆的粉磨细度控制为0.08mm方孔筛筛余<15%。

上述方案中，所述蒸压釜养护的压力为1.0～1.5MPa，养护时间为6～10h。

本发明的原理为：本发明采用将脱硫灰渣与少量石英砂、尾矿或者石屑等校正原料混合湿法粉磨制浆的方法，脱硫灰渣在加气混凝土中掺量能提高到40%～65%，而制浆水温和静停温度与一般加气混凝土生产过程相同，其原理为：

（1）激发脱硫灰渣活性：粉磨过程中通过磨机中研磨体和石英砂尾矿、尾矿或者石屑等其他耐磨物料对脱硫灰渣的研磨作用，破坏了原来脱硫灰渣表面的脱硫产物覆盖层，提高脱硫灰渣的水化活性，从而克服了原来加气混凝土中使用脱硫灰渣造成胚体强度下降、切割破损率高，蒸压后脆裂等产品质量问题；

（2）调整料浆化学组分：脱硫灰渣中CaO含量高，而SiO₂含量较低，通过原料组配加入SiO₂含量>70%的石英砂、尾矿砂、石屑等校正原料，可提高料浆中SiO₂含量，使砌块中的硅钙比更为合理，在蒸压过程中通过水热合成反应可形成更多的托勃莫来石结晶产物，从而提高了加气混凝土砌块的强度；

（3）提高了原料适应性：采用湿法粉磨的工艺处理脱硫灰渣，工业化生产时对脱硫灰渣等原料的水分、细度适应性强，不但可以处理粉状物料，也可以处理已经板结的陈放灰，物料水分、粒度变化不影响生产，原料的适应性增强。

（4）提高产品质量的稳定性：通过粉磨过程中调整和控制料浆的水分、细度，还可通过调整脱硫灰和校正原料比例来控制料浆的化学成分，大大减少了脱硫灰渣水分、细度、比表面积、化学成分等波动及其对产品质量的影响，提高了加气混凝土砌块生产过程的稳定性。

本发明的有益效果为：

1）本发明将加气混凝土砌块中脱硫灰渣的掺量为40%～65%，砌块中固废的利用率高，产品的质量稳定性好，生产的加气混凝土砌块按照GB11968《加气混凝土砌块》检测，干容重为B06，强度可达到A3.5等级合格品的要求。

2）本发明中除了可大量利用脱硫灰渣，还可再利用10%～35%的石屑、尾矿砂等固废，大大拓宽了加气混凝土企业的原料范围，制备过程中各种原料都不需要经过烘干处理，保持正常的浇筑和静停温度，降低生产成本和提高企业效益，制备过程不产生二次污染，具有绿色、环保的特点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。

实施例1：

脱硫灰渣取自广东梅州梅县发电厂，为含少量水分的粉状固体，SO₃含量为8.32%；尾矿砂取自广东梅县南口镇，为直径为小于1mm的细砂状固体，SiO₂含量为82.60%。

料浆制备：将脱硫灰渣、尾矿砂按照砌块的干基配合比进行配料，在湿法球磨机中与常温水粉磨制备成料浆，料浆水料比为0.58，细度为0.08mm筛余为12%。

将料浆与42.5普通硅酸盐水泥（梅州塔牌水泥）和石灰按照设计比例在搅拌机内搅拌120秒，待料浆温度达到40℃后加入计量好的铝粉再搅拌45秒，浇筑到模具中，在40℃环境中静停2h后，脱模并切割，再置于1.2MPa的蒸压釜中养护8小时，制得加气混凝土砌块。

将砌块按照GB11968《蒸压加气混凝土砌块》进行检测，测定砌块的干容重和抗压强度。不同试样的配合比和干容重、抗压强度测定结果见表1所示。

表1不同砌块的配合比与干容重、抗压强度测定结果

对比样将脱硫灰渣与普通粉煤灰（取自梅县发电厂）按照与表1相同配比直接加水搅拌制浆，其余按照相同制备方法，所得砌块按照GB11968《蒸压加气混凝土砌块》进行检测，不同试样的配合比和干容重、抗压强度测定结果见表2所示。

表2不同砌块的配合比与干容重、抗压强度测定结果

由表1的测定结果看出，通过将脱硫灰渣与校正原料预先湿法粉磨制浆后，脱硫灰渣掺量40%～65%范围内，均可以制备出干容重为B06等级，强度为A3.5的加气混凝土砌块。添加的硅质校正原料能有效提高砌块的强度，但砌块的干容重也略有增加。

由表2的对比样可以看出，未采用添加硅质校正原料和湿法粉磨制浆工艺，同样配比脱硫灰渣制备出的加气混凝土砌块干容重为B06等级时，强度都不能达到国家标注的合格品要求。

实施例2：

将脱硫灰渣与三种不同的校正原料：石英砂（取自梅县大坪镇，SiO₂含量92%）、尾矿砂（取自梅县南口镇，SiO₂含量82%）、石屑（取自梅县大屏镇，SiO₂含量78%）制备加气混凝土砌块，砌块干基配合比为：脱硫灰渣55%、校正原料20%、石灰15%、水泥9.9%、铝粉0.1%，制备方法和检测方法与实施例1相同，不同校正原料种类制备砌块的干容重和抗压强度测定结果见表3所示：

表3不同配比校正原料制备砌块的干容重和抗压强度测定结果

由表3可见，采用三种不同的含SiO₂的校正原料制备的砌块，不管单独使用或者同时使用，干容重和强度均可达到B06等级的，强度为A3.5等级要求。而且校正原料中SiO₂含量越高，对强度的提高越明显，因此应限制校正原料中SiO₂含量>70%。

实施例3：

用实施例1中所述原料制备砌块，砌块干基配合比为：脱硫灰渣55%、校正原料20%、石灰15%、水泥9.9%、铝粉0.1%，制备方法和检测方法与实施例1相同，制备过程中控制料浆水分与细度（0.08mm方孔筛筛余）不同时，砌块的干容重和抗压强度测定结果见表4所示：

表4不同料浆水分和细度制备砌块的干容重和强度结果

由表4的结果可见，料浆的水料比在0.55～0.65范围内均可制备出符合国家标准B06容重等级砌块A3.5的强度要求。料浆粉磨细度对砌块的强度有明显的影响，粉磨得越细，虽然有利于提高砌块强，但也增加了粉磨电耗。综合砌块强度和经济性能考虑，最佳条件为水料比0.58，0.08mm筛余应小于15%。

实施例4：

用实施例1中所述原料制备砌块，砌块干基配合比为：脱硫灰渣55%、校正原料20%、石灰15%、水泥9.9%、铝粉0.1%，制备过程除在蒸压釜养护的时间和压力不同外，其他均与实施例1相同，不同养护压力和时间对砌块干容重和抗压强度的影响见表5所示。

表5不同养护压力和时间对砌块干容重和抗压强度的影响

由表4的结果可以看出，养护压力越高，养护时间越长，砌块的强度越高，在压力10～1.5MPa，时间6～12h，砌块均能符合国家标准B06容重等级砌块A3.5的强度要求，但提高压力和延长时间都将增加生产成本，综合考虑应以养护压力1.2MPa，养护时间6～8小时为宜。

需要说明的是，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种加气混凝土砌块，其特征在于，其由脱硫灰渣、硅质校正原料、石灰、水泥、及铝粉组成，所述加气混凝土砌块中各种物料的干基重量百分比为：脱硫灰渣40%~65%，硅质校正原料为10%~35%，石灰10%~20%，水泥5%~15%，铝粉为0.1~0.2%，先将脱硫灰渣与硅质校正原料采用湿法粉磨工艺制备成料浆，再与石灰、水泥、铝粉搅拌，浇筑到模具中静停、切割后在蒸压釜中养护得到加气混凝土砌块，所述静停环境温度为25~45℃。

2.如权利要求1所述的加气混凝土砌块，其特征在于，所述加气混凝土砌块中各种物料的干基重量百分比为：脱硫灰渣50%~55%，硅质校正原料20%~25%，所述脱硫灰渣和硅质校正原料两种物料之和为75%；石灰15%，水泥9.9%，铝粉0.1%。

3.如权利要求1所述的加气混凝土砌块，其特征在于，所述脱硫灰渣为烟气干法或者半干法脱硫的产物，化学组成由亚硫酸钙、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、氯化钙、氟化钙以及粉煤灰组成，SO₃含量5%~25%，水分含量1~10%的粉状物料。

4.如权利要求1所述的加气混凝土砌块，其特征在于，所述硅质校正原料为SiO₂质量百分含量大于70%的石英砂、尾矿砂或石屑一种或者两种以上原料的混合。

5.如权利要求1所述的加气混凝土砌块，其特征在于，所述石灰为活性CaO含量大于80%的生石灰或消石灰，粉磨至0.08mm方孔筛筛余<15%。

6.如权利要求1所述的加气混凝土砌块，其特征在于，所述水泥为32.5等级以上的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、或复合硅酸盐水泥。

7.如权利要求1所述的加气混凝土砌块，其特征在于，所述铝粉为铝含量大于90%的铝粉或者铝粉膏。

8.如权利要求1所述的加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，先将脱硫灰渣与硅质校正原料采用湿法粉磨工艺制备成料浆，再与石灰、水泥、铝粉搅拌，浇筑到模具中静停、切割后在蒸压釜中养护得到加气混凝土砌块，所述静停环境温度为25~45℃。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，将脱硫灰渣与硅质校正原料喂入湿法粉磨设备中制成料浆，料浆的粉磨细度为0.08mm方孔筛的筛余<15%，料浆的水料比为0.55~0.65，所加入的水为常温水。

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述蒸压釜养护的压力为1.0~1.5MPa，养护时间为6~10h。