CN103771811B - 镍铁渣自保温蒸压砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镍铁渣自保温蒸压砖及其制备方法，该镍铁渣自保温蒸压砖包括镍铁渣和钙质材料；钙质材料优选电石渣；其中镍铁渣包括粉状镍铁渣和颗粒状镍铁渣；本发明提供的镍铁渣自保温蒸压砖，传热系数小，具有很好的抗压强度及抗冻性；强度等级可达MU30；并且外观质量和尺寸偏差都符合标准；耐候性试验检测该自保温蒸压砖表面无起泡、无剥落、无裂缝现象；同时该蒸压砖是可达到以废制废，变废为宝的目的，可减轻镍铁渣所造成的污染，优化生态环境；可以通过低成本换取高附加值，因此该自保温蒸压砖具有重大的经济效益和社会效益。

Description

镍铁渣自保温蒸压砖及其制备方法

技术领域

本发明属于绿色墙体材料领域，特别涉及一种镍铁渣自保温蒸压砖及其制备方法。

背景技术

随着工业化水平的不断发展，工业固体废物排放量也急剧加大，据调查统计，2010年全国工业固体废渣产生量达24.1亿吨；其中建筑工业固体废渣如镍铁渣、电石渣、粉煤灰、石灰、水泥等已达6吨；这些固体废渣以前大都被企业堆积废弃，企业每年要征用大量的土地用以堆积这些固体废渣，浪费土地资源；同时，这些固体废渣的大量堆积对环境造成严重的污染；因此，企业每年都要投入巨大的资金用于解决或缓解这些弊端；随着自然资源的匮乏和环境问题日益突出，资源综合利用越来越成为当今社会经济发展的主旋律。

目前，对电石渣、粉煤灰、水泥等固体废渣的开发利用主要是用作建筑材料包括作为蒸压制品的原材料或混凝土的掺合料，特别是作为制备蒸压砖的原材料；例如，CN101725206公开了一种由铁矿尾砂、生石灰、水泥和骨料制成的蒸压砖；CN101412611公开了一种粉煤灰和电石渣制作蒸压砖的方法；由于蒸压砖的出现，取代了传统的粘土砖，使其克服了粘土砖耗能大、破坏大量耕地的缺陷，使其应用广泛。

由于镍铁渣在固体废渣中占有重大的比例，目前对镍铁渣的主要应用是CN102294556中公开的用于制备焊剂，但目前就如何充分利用镍铁渣，变废为宝，是工业领域面临的重大问题；并且现有技术没有公开镍铁渣用于制备蒸压砖的报道。

发明内容

为了解决上述技术问题，充分利用镍铁渣，使其变废为宝，本发明提供一种镍铁渣自保温蒸压砖及其制备方法。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供一种镍铁渣自保温蒸压砖，制备该蒸压砖所用材料包括镍铁渣和钙质材料，所用材料的重量份数比为：

镍铁渣85-97

钙质材料3-15

钙质材料包括电石渣，废砖，石膏或石灰质中的一种或多种。

本发明通过将镍铁渣与电石渣等钙质材料制成自保温蒸压砖，该自保温蒸压砖具有很好的抗压强度、抗冻性；同时该自保温蒸压砖由于其自身特性，可形成传热系数较小的自保温材料。

进一步的改进，该镍铁渣的粒径为0-3毫米。

优选地，所述镍铁渣包括粉状镍铁渣和颗粒状镍铁渣两种，其中，粉状镍铁渣和颗粒状镍铁渣的重量份数比为45-55:40-45。

本发明通过对镍铁渣进行筛分破碎处理后，制备了粉状镍铁渣和颗粒状镍铁渣，该蒸压砖中优选包括粉状镍铁渣和颗粒状镍铁渣的混合物，在制备过程中，粉状镍铁渣与钙质材料加水混合后，在湿热环境下发生水化反应生成水化硅酸钙结晶体，使蒸压砖产生强度；此外粉状镍铁渣还起到胶结料的作用；同时颗粒状镍铁渣不但能够为蒸压砖提供硅质原料来源，同时还起到骨料的作用，其能够与水化硅酸钙结晶体形成结晶连生体，起到骨架的作用，提高蒸压砖的强度。

进一步的改进，所述粉状镍铁渣的粒径为0.1-0.3毫米，颗粒状镍铁渣的粒径为0.3-3毫米；优选地，粉状镍铁渣的粒径为0.18-0.25毫米，颗粒状镍铁渣的粒径为0.75-1.5毫米。

进一步的改进，本发明的钙质材料优选电石渣，该蒸压砖各成分的重量份数比为：

粉状镍铁渣48-52

颗粒状镍铁渣41-43

电石渣5-10

优选地，该蒸压砖各成分的重量份数比为：

粉状镍铁渣50.6

颗粒状镍铁渣41.4

电石渣6.1

进一步的改进，本发明的镍铁渣主要化学成分以重量百分比计为：二氧化硅40-60％，三氧化二铝1-6％，氧化钙10-15％，氧化镁20-30％，氧化铁2-10％；优选地，镍铁渣主要化学成分以重量百分比计为：二氧化硅46.3％，三氧化二铝3.4％，氧化钙12.1％，氧化镁24.2％，氧化铁6.37％。

进一步的改进，所述电石渣的主要化学成分按重量百分比计为：有效氧化钙大于55％，有效氧化镁小于0.5％。

本发明另一方面还提供了镍铁渣自保温蒸压砖的制备方法，其中，该方法包括如下步骤：

1)颗粒状镍铁渣的制备：

a.将镍铁渣经水淬处理后，第一次过筛，收集筛下料；

b.将第一次过筛的筛上料破碎，第二次过筛，收集筛下料；

c.将步骤a收集的筛下料和步骤b收集的筛下料混合，制得筛下料总混物，取一部分筛下料总混物即得颗粒状镍铁渣；

2)取步骤c中所述的筛下料总混物的另一部分，磨细，即得粉状镍铁渣；

3)将钙质材料干燥，备用；

4)称取处方量的颗粒状镍铁渣、粉状镍铁渣和钙质材料，送入搅拌机中，干搅拌，再加入水搅拌至均匀，制得混合料；

5)将混合料打散；

6)将打散后的混合料，经过陈化、轮碾制得坯料；

7)将坯料经挤压成型，制成砖坯；

8)将砖坯进行蒸压养护，制得蒸压砖。

进一步的改进，镍铁渣自保温蒸压砖的制备方法包括如下步骤：

1)颗粒状镍铁渣的制备：

a.将镍铁渣进行水淬，再进行析水处理后，第一次过3毫米筛，收集粒径小于3毫米的筛下料；

b.将第一次过筛的筛上料破碎，第二次过3毫米筛，收集粒径小于3毫米的筛下料；

c.将步骤a收集的筛下料和步骤b收集的筛下料混合，制得筛下料总混物，收集粒径为0.3-3毫米的筛下料总混物，即得颗粒状镍铁渣；

2)取步骤c中所述的筛下料总混物的另一部分，磨细至粒径为0.1-0.3毫米，即得粉状镍铁渣；

3)将钙质材料干燥，备用；

4)称取处方量的颗粒状镍铁渣、粉状镍铁渣和钙质材料，送入搅拌机中，干搅拌，再加入水搅拌至均匀，制得混合料，用水量与颗粒状镍铁渣、粉状镍铁渣和钙质材料总和的重量份数比为1:10-15；

5)将混合料进行一段打散后，再进行二次打散；

6)将二次打散后的混合料，经过陈化、二次加水、轮碾制得坯料；

7)将坯料经液压挤压成型，制成砖坯；

8)将砖坯经过排潮和导汽，对砖坯进行初期养护；将初期养护好的砖坯，送入蒸压釜，通入蒸汽，经升压过程，保压过程，降压过程，对砖坯进行养护；顺次进行导汽，出釜，制得蒸压砖。

更进一步的改进，在镍铁渣自保温蒸压砖的制备方法中，所述升压过程中的升温时间为1-3h，升温速度为升温的第1h的砖坯温度不超过100℃；所述保压过程的保压温度为190-204℃，保压时间为5-7h，保压压力1-1.5MPa；所述降压过程的降压时间为1-3h。

本发明所提供的自保温蒸压砖的制备方法克服了传统固体废渣蒸压砖生产中存在的原料黏性大，易出现粘接、棚料、结块等现象，混合料含气量大，成型时砖坯易分层开裂等特点；并且本发明在制备过程中，增加了对混合料进行打散的过程，打散能够消除混合料中电石渣等钙质材料颗粒，提高蒸压砖的质量；进一步，还进行二段式打散步骤，从根本上改变电石渣等钙质材料颗粒状形态，使其进一步与混合料混合均匀，为保证蒸压砖的质量奠定坚实基础。

本发明的有益效果如下：

1)本发明提供的镍铁渣自保温蒸压砖，具有传热系数小的特性，传热系数为0.55；同时对自保温蒸压砖的各项指标进行检测，其中，镍铁渣自保温蒸压砖的外观质量和尺寸偏差都符合标准；抗压强度为32.7MPa，抗折强度为7.1MPa，抗冻性能良好，碳化系数为1.3，干燥收缩值为0.25，均符合标准；并且放射性核素的量均低于标准值；由此得出本发明提供的自保温蒸压砖的抗压、抗折性能、抗碳化能力均符合标准，表明本发明的自保温蒸压砖的强度等级可达MU30级别；经过耐候性试验表明，本发明的自保温蒸压砖经过150次热-雨周期循环，5次热-冷周期循环，表面无起泡、无剥落、无裂缝现象，质量优良。

2)本发明所用的镍铁渣及钙质材料均属固体废渣，可消耗掉大量的固体废渣，从而达到以废制废，变废为宝的目的；

3)本发明在制备自保温蒸压砖过程无其余的固体废渣，只有养护后产生的部分废砖渣，产生量均不大，可以经过破碎处理后用于制蒸压砖的原料，不外排；

4)本发明属于环保产品，所制得的蒸压砖代替了普通的粘土砖，对建筑业做出了贡献；

5)本发明属于对环境污染的综合治理，利用镍铁渣和电石渣等固体废渣生产蒸压砖，可以由此减轻镍铁渣等所造成的对大气、土壤和水的污染，优化生态环境；

6)本发明的自保温蒸压砖可以通过低成本换取高附加值的经济效益，本发明的申请人欲生产1.3亿块镍铁渣自保温蒸压砖，其中，生产自保温蒸压砖的成本包括原辅料、燃料、动力、工资、制造费用、财务费用、销售费用等；预计年总成本费用为2500-3000万元左右，每块蒸压砖的售价按0.35元/块计算，正常达产年年销售收入3500-5250万元，扣除年所得税，年税后利润为800-2000万元；由此可得知，本发明的申请人一方面可以通过镍铁渣利用获得收益，另一方面可以通过减少镍铁渣堆放场地和节省堆放费用，取得效益；因此，本发明的镍铁渣自保温蒸压砖具有重大的经济效益和社会效益。

具体实施方式

实施例1

镍铁渣自保温蒸压砖的重量配比为：

镍铁渣97万吨

钙质材料：石膏3万吨

制备方法如下：

1)将石膏干燥，备用；

2)称取粒径为1毫米的镍铁渣和石膏，送入搅拌机中，干搅拌，再加入水搅拌至均匀，制得混合料，加入水的重量为10万吨；

5)将混合料打散；

6)将打散后的混合料，经过陈化、轮碾制得坯料；

7)将坯料经挤压成型，制成砖坯；

8)将砖坯经过排潮和导汽，对砖坯进行初期养护；将初期养护好的砖坯，送入蒸压釜，通入蒸汽，经升压过程，保压过程，降压过程，对砖坯进行养护；其中，升压过程中的升温时间为2h，升温速度为升温的第1h的砖坯温度不超过100℃；保压过程的保压温度为195℃，保压时间为6h，保压压力1.5MPa；降压过程的降压时间为2h；之后，顺次进行导汽，出釜，制得1.32亿块蒸压砖。

实施例2

镍铁渣自保温蒸压砖的重量配比为：

镍铁渣88万吨

钙质材料：电石渣15万吨

制备方法：按实施例1的方法制得1.36亿块蒸压砖。

实施例3

镍铁渣自保温蒸压砖的重量配比为：

粉状镍铁渣50.6万吨

颗粒状镍铁渣41.4万吨

钙质材料：电石渣6.1万吨

制备方法如下：

1)颗粒状镍铁渣的制备：

a.将镍铁渣进行水淬，再进行析水处理后，第一次过3毫米筛，收集粒径小于3毫米的筛下料；

b.将第一次过筛的筛上料破碎，第二次过3毫米筛，收集粒径小于3毫米的筛下料；

c.将步骤a收集的筛下料和步骤b收集的筛下料混合，制得筛下料总混物，收集粒径为0.3-3毫米的筛下料总混物，即得颗粒状镍铁渣；

2)取步骤c中所述的筛下料总混物的另一部分，磨细至粒径为0.1-0.3毫米，即得粉状镍铁渣；

3)将电石渣干燥，备用；

4)称取处方量的颗粒状镍铁渣、粉状镍铁渣和电石渣，送入搅拌机中，干搅拌，再加入水搅拌至均匀，制得混合料，用水量为6.6万吨；

5)将混合料进行一段打散后，再进行二次打散；

6)将二次打散后的混合料，经过陈化、二次加水、轮碾制得坯料；

7)将坯料经液压挤压成型，制成砖坯；

8)将砖坯经过排潮和导汽，对砖坯进行初期养护；将初期养护好的砖坯，送入蒸压釜，通入蒸汽，经升压过程，保压过程，降压过程，对砖坯进行养护；其中，升压过程中的升温时间为3h，升温速度为升温的第1h的砖坯温度不超过100℃；保压过程的保压温度为200℃，保压时间为5h，保压压力1.2MPa；降压过程的降压时间为3h；之后，顺次进行导汽，出釜，制得1.3亿块蒸压砖。

实施例4

镍铁渣自保温蒸压砖的重量配比为：

粉状镍铁渣48.3万吨

颗粒状镍铁渣42.1万吨

钙质材料：电石渣9.6万吨

制备方法：按实施例3的方法制得1.32亿块蒸压砖。

实施例5

镍铁渣自保温蒸压砖的重量配比为：

粉状镍铁渣51.8万吨

颗粒状镍铁渣42.6万吨

钙质材料：电石渣5.3万吨

制备方法：按实施例3的方法制得1.3亿块蒸压砖。

实施例6

镍铁渣自保温蒸压砖的重量配比为：

粉状镍铁渣46.5万吨

颗粒状镍铁渣40.5万吨

钙质材料：废砖3.8万吨

制备方法：按实施例3的方法制得1.2亿块蒸压砖。

实施例7

镍铁渣自保温蒸压砖的重量配比为：

粉状镍铁渣54.2万吨

颗粒状镍铁渣43.8万吨

钙质材料：石灰质13.5万吨

制备方法：按实施例3的方法制得1.47亿块蒸压砖。

试验例1镍铁渣自保温蒸压砖墙体传热系数检验

对本发明提供的80块镍铁渣自保温蒸压砖的墙体传热系数进行检验，检验指标参照JGJ1329-2001《采暖居住建筑节能检验标准》中的要求，检验结果见表1；

表1镍铁渣自保温蒸压砖墙体传热系数检验结果

序号	检验项目	标准要求	检验结果	单项判定
					1	室内空气温度(℃)	-	38.9	符合
2	室外空气温度(℃)	-	15.4	符合
					3	内表面温度T1(℃)	-	38.1	符合
4	外表面温度T2(℃)	-	16.1	符合
					5	内外表面温度差(℃)	-	22.0	符合
6	热流量值Q(W/m2)	-	14.44	符合
					7	热阻值Q(W/m2)	-	1.67	符合

8

传热系数K(W/(m2·K))

-

0.55

符合

试验例2自保温蒸压砖的物理力学性能及干缩性能检测方法

取本发明的镍铁渣自保温蒸压砖80块，对80块镍铁渣自保温蒸压砖的外观质量、尺寸偏差、强度、抗冻性、放射性等物理力学性能与干缩性能的检测方法参照JC239-2001《粉煤灰砖》标准，检测结果见表2；

表2镍铁渣自保温蒸压砖的物理力学性能与干缩性能检测结果

由表2可知，本发明所提供的镍铁渣自保温蒸压砖在抗压、抗折性、干燥收缩、抗碳化能力等指标均达到标准：抗压强度≥30MPa，抗折强度≥6.2MPa，表明本发明的镍铁渣自保温蒸压砖的强度等级可达MU30；并且具有很好的抗冻性。

试验例3镍铁渣自保温蒸压砖的耐候性试验

取本发明的镍铁渣自保温蒸压砖80块，对80块镍铁渣自保温蒸压砖的耐候性检测方法参照GJ144-2004《外墙外保温工程技术规程》标准，检测结果见表3；

表3镍铁渣自保温蒸压砖的耐候性试验结果

试验例4镍铁渣自保温蒸压砖的耐火极限试验

取本发明的镍铁渣自保温蒸压砖80块，对80块镍铁渣自保温蒸压砖的耐火极限检测方法参照GB/T9978-2008《建筑构件耐火试验方法》标准，检测结果见表4；

表4镍铁渣自保温蒸压砖的耐火极限试验结果

序号	检验项目	标准要求	检验结果	单项判定
					1	耐火极限	2h	3h	符合

结论：

从以上表中可见，本发明提供的镍铁渣自保温蒸压砖具有很好的性能，达到MU30等级，并且具有很好的耐候性。

Claims (9)

1.一种镍铁渣自保温蒸压砖，其特征在于，制备所述蒸压砖所用材料为镍铁渣和钙质材料，所述镍铁渣由粉状镍铁渣和颗粒状镍铁渣两种组成；所述钙质材料为电石渣，所述蒸压砖各成分的重量份数比为：粉状镍铁渣:颗粒状镍铁渣:电石渣＝48-52:41-43:5-10

所述粉状镍铁渣的粒径为0.1-0.3毫米，所述颗粒状镍铁渣的粒径为0.3-3毫米。

2.如权利要求1所述的镍铁渣自保温蒸压砖，其特征在于，所述粉状镍铁渣的粒径为0.18-0.25毫米，所述颗粒状镍铁渣的粒径为0.75-1.5毫米。

3.如权利要求1所述的镍铁渣自保温蒸压砖，其特征在于，所述蒸压砖各成分的重量份数比为：粉状镍铁渣:颗粒状镍铁渣:电石渣＝50.6:41.4:6.1。

4.如权利要求1所述的镍铁渣自保温蒸压砖，其特征在于，所述镍铁渣主要化学成分以重量百分比计为：二氧化硅40-60％，三氧化二铝1-6％，氧化钙10-15％，氧化镁20-30％，氧化铁2-10％。

5.如权利要求4所述的镍铁渣自保温蒸压砖，其特征在于，所述镍铁渣主要化学成分以重量百分比计为：二氧化硅46.3％，三氧化二铝3.4％，氧化钙12.1％，氧化镁24.2％，氧化铁6.37％。

6.如权利要求4所述的镍铁渣自保温蒸压砖，其特征在于，所述电石渣的主要化学成分按重量百分比计为：有效氧化钙大于55％，有效氧化镁小于0.5％。

7.如权利要求1所述的镍铁渣自保温蒸压砖的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)颗粒状镍铁渣的制备：

a.将镍铁渣经水淬处理后，第一次过筛，收集筛下料；

b.将第一次过筛的筛上料破碎，第二次过筛，收集筛下料；

c.将步骤a收集的筛下料和步骤b收集的筛下料混合，制得筛下料总混物，取一部分筛下料总混物即得颗粒状镍铁渣；

2)取步骤c中所述的筛下料总混物的另一部分，磨细，即得粉状镍铁渣；

3)将钙质材料干燥，备用；

4)称取处方量的颗粒状镍铁渣、粉状镍铁渣和钙质材料，送入搅拌机中，干搅拌，再加入水搅拌至均匀，制得混合料；

5)将混合料打散；

6)将打散后的混合料，经过陈化、轮碾制得坯料；

7)将坯料经挤压成型，制成砖坯；

8)将砖坯进行蒸压养护，制得蒸压砖。

8.如权利要求7所述的镍铁渣自保温蒸压砖的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)颗粒状镍铁渣的制备：

a.将镍铁渣进行水淬，再进行析水处理后，第一次过3毫米筛，收集粒径小于3毫米的筛下料；

b.将第一次过筛的筛上料破碎，第二次过3毫米筛，收集粒径小于3毫米的筛下料；

c.将步骤a收集的筛下料和步骤b收集的筛下料混合，制得筛下料总混物，收集粒径为0.3-3毫米的筛下料总混物，即得颗粒状镍铁渣；

2)取步骤c中所述的筛下料总混物的另一部分，磨细至粒径为0.1-0.3毫米，即得粉状镍铁渣；

3)将钙质材料干燥，备用；

4)称取处方量的颗粒状镍铁渣、粉状镍铁渣和钙质材料，送入搅拌机中，干搅拌，再加入水搅拌至均匀，制得混合料，用水量与颗粒状镍铁渣、粉状镍铁渣和钙质材料总和的重量份数比为1:10-15；

5)将混合料进行一次打散后，再进行二次打散；

6)将二次打散后的混合料，经过陈化、二次加水、轮碾制得坯料；

7)将坯料经液压挤压成型，制成砖坯；

8)将砖坯经过排潮和导汽，对砖坯进行初期养护；将初期养护好的砖坯，送入蒸压釜，通入蒸汽，经升压过程，保压过程，降压过程，对砖坯进行养护；顺次进行导汽，出釜，制得蒸压砖。

9.如权利要求8所述的镍铁渣自保温蒸压砖的制备方法，其特征在于，所述升压过程中的升温时间为1-3h，升温速度为升温的第1h的砖坯温度不超过100℃；所述保压过程的保压温度为190-204℃，保压时间为5-7h，保压压力1-1.5MPa；所述降压过程的降压时间为1-3h。