CN103936396A - 一种烧结保温空心砌块的制备方法 - Google Patents

一种烧结保温空心砌块的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烧结保温空心砌块的制备方法，该方法在常规的烧结保温空心砌块生产工艺的基础上，在原料中加入含钡铅锌尾矿作为添加剂，添加剂的加入量不大于原料重量的20%，并在泥料中控制SO3和BaO的质量比为0.65-1.00。可对生产原料中的三氧化硫成分的要求放宽，且制备的产品强度略有提高。

Description

一种烧结保温空心砌块的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑行业建筑物兼具承重和保温用围护结构建筑材料，特别涉及一种烧结保温空心砌块的制备方法，该方法制备的烧结保温空心砌块，在使用中会不产生“泛霜”现象。
背景技术
2010年，西安建筑科技大学完成了国家十一五科技支撑计划项目“新型墙体材料绿色制备工艺及装备”（项目编号2006BAF02A29）。该项目针对我国墙体材料需求量巨大、产品热工性能差、能耗高、土地资源浪费严重等问题，结合我国煤矸石、粉煤灰、钢渣、冶金尾矿等工业废弃物存量大，新增量多，污染环境等状况，利用上述工业固体废弃物制备新型烧结保温空心砌块，解决建筑节能和生产节能问题。达到使用单一建筑材料满足建筑节能50%和65%的要求，同时烧结保温空心砌块兼具一定的承重能力。经过两年多的实验研究，通过添加粉煤灰、煤矸石等工业废弃物50%以上，添加合适的结合剂、增塑剂，通过挤压成型，已成功制造出强度、密度、导热系数满足要求，使用过程中无收缩的烧结保温空心砌块。
但是，在烧结保温空心砌块的生产中，坯体存在干燥室“泛白”和产品的使用中出现“泛霜”两种现象。经申请人进一步研究表明：坯体在干燥室“泛白”现象是由可溶性Na2SO4溶于水中，干燥过程中溶液迁移至坯体表面，水分蒸发后，Na2SO4结晶所引起的，可通过实施快速干燥以消除；而烧后制品中的“泛霜”现象是由硫酸钙所引起的，不易彻底消除，但是随烧成温度的升高，其“泛霜”程度可以得到缓解。
2010年，西安建筑科技大学承担了陕西省“13115”科技创新工程重大科技专项“陕南铅锌尾矿砂梯级综合利用”（项目编号2010ZDKG-91）。项目组对汉中、商洛、宝鸡所属秦岭山区30家铅锌选矿厂尾矿储存的现状进行了勘察调研，对30种铅锌尾矿包括化学组成、矿物组成和粒度分布等基本性能进行了研究，发现近10种尾矿中含有以重晶石存在的氧化钡成分，氧化钡含量为3.05%-26.70%不等；铅锌尾矿的粒度组成主要集中于100μm～200μm。铅锌尾矿是制备烧结保温空心砌块的优质原料，矿区也有部分尾矿用于生产墙体材料。
发明内容
本发明目的在于，提供一种烧结保温空心砌块的制备方法，该方法可制得使用中无泛霜的保温空心砌块。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种烧结保温空心砌块的制备方法，其特征在于，该方法在常规的烧结保温空心砌块生产工艺的基础上，在原料中加入含钡铅锌尾矿作为添加剂，添加剂的加入量不大于原料重量的20%，并在泥料中控制SO3和BaO的质量比为0.65-1.00。
按照本发明的烧结保温空心砌块的制备方法，可对生产原料中的三氧化硫成分的要求放宽，制备的产品强度略有提高。
附图说明
图1是本发明的制备方法流程图。
以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
经申请人的研究表明，氧化钡是烧结类墙体材料中抑制产品“泛霜”的有效添加剂，它可以与原料中的三氧化硫成分反应，生成不溶于水的硫酸钡抑制“泛霜”，但由于其价格较高，在烧结类墙体材料生产中应用较少。而利用高含钡尾矿添加于高含硫生产墙体材料原料中生产烧结类墙体材料，可以使烧结类墙体材料的生产原料对三氧化硫成分的要求放宽。
以含钡铅锌尾矿为泛霜抑制剂，其中的氧化钡含量为有效成分，氧化钡有效成分含量愈高的铅锌尾矿其抑制“泛霜”作用愈强，在原料同样存在三氧化硫含量情况下，加入量愈少。根据申请人的研究表明。如果含钡铅锌尾矿的氧化钡含量低于3%，则在原料中的加入量过大，作用不明显。
首先，烧结保温空心砌块原料的化学、矿物组成，粒度组成，成型性能（泥料可塑性），干燥性能（干敏系数），烧结温度范围等必须满足GB13545-2003《烧结空心砖和空心砌块》各项规定以及生产工艺要求，化学成分中三氧化硫可高于一般要求。
采用含钡铅锌尾矿作为添加剂，抑制产品在使用过程“泛霜”原理是：
BaCO3→BaO+CO2↑
SO3+H2O→H2SO4
BaO+H2SO4→BaSO4↓+H2O
理论上，三氧化硫与氧化钡全部反应，生成不溶于水的硫酸钡SO3/BaO(质量比)=（32.06+16×3）/(137.3+16)=0.522，即氧化钡的加入量应是三氧化硫量的1.91倍。实际上，控制泥料中SO3/BaO(质量比)=0.65-1.00即可，因为实际生产中，烧结保温空心砌块的原料中三氧化硫含量低于1%也不会出现使用过程的泛霜现象。烧结温空心砌块的原料中的三氧化硫含量低时取上限，含量高时取下限。
烧结保温空心砌块的原料必须与泛霜抑制剂混合均匀后成型。泛霜抑制剂加入量小于20%时，对成型泥料可塑性影响不大。
根据申请人的实验表明，加入含钡铅锌尾矿作为添加剂的产品与不加含钡铅锌尾矿作为添加剂的产品可以使用同样原料，在同样工艺下生产的产品性能测试对比，除抗压强度略有提高外，其他技术指标如收缩率、孔隙率等基本无变化。
本发明在常规的烧结保温空心砌块生产工艺的基础上，在原料中加入含钡铅锌尾矿作为添加剂，添加剂的加入量不大于原料重量的20%，并在泥料中控制SO3和BaO的质量比为0.65-1.00。
生产工艺流程见图1，将烧结保温空心砌块的原料，按照GB13545-2003《烧结空心砖和空心砌块》规定进行破、粉碎和筛分；
选取含钡铅锌尾矿作为添加剂：含钡铅锌尾矿中的二氧化硅、氧化铝含量不限；氧化铁含量过高时（大于12%）影响烧结保温空心砌块的体积密度，但加入量不大时一般不会产生影响；
配料：计算出泥料中总三氧化硫含量和氧化钡含量，调整配料中SO3/BaO(质量比)=0.65-1.00，准确称量配置。后续工艺与一般烧结保温空心砌块生产工艺相同。即加水、其他规定的添加剂后进行强制搅拌，随后挤出成型，经干燥、烧成即可得到使用中无泛霜的保温空心砌块。
在生产中注意：严格控制氧化钙、氧化镁和氧化钾、氧化钠含量，因为，氧化钙、氧化镁和氧化钾、氧化钠含量过高时，烧结温度范围变窄；氧化钙不易烧死，产品易于产生石灰爆裂现象。
以下是发明人给出的实施例。本发明不限于以下的实施例，当然，原料还可以是粉煤灰、煤矸石或冶金尾矿等工业固体废弃物。
实施例1：制备烧结保温空心砌块
原料选择某地硫含量偏高的页岩，该页岩的化学组成为（wt%）：SiO2：60.90，Al2O3：16.24，Fe2O3：5.03，CaO：7.25，MgO：2.67，K2O：2.18，Na2O：1.27，TiO2：0.89，SO3：3.57。原料中SO3含量高于控制含量1%的要求。
含钡铅锌尾矿（添加剂）为汉中某铅锌选矿厂的高硫尾矿，其化学组成为（wt%）：SiO2：44.19，Al2O3：9.38，Fe2O3：7.09，CaO：0.88，MgO：0.84，K2O：1.52，Na2O：0.75，TiO2：0.18，SO3：4.39，BaO：27.70，其他3.08；
粒度组成为：平均粒径=46.09μm，d10=4.13μm，d50=3.80μm，d90=104.00μm。
配料（wt%）比例为：页岩：含钡铅锌尾矿=80：20
混合料中，SO3/BaO(质量比)=（80%×3.57+20%×4.39）/(20%×27.7)=3.73/5.54=0.67。
配料其余各项工艺完成后，泥料可塑性指数由12.20降至10.74，但仍远大于成型对可塑性指数大于8的要求。产品经相同温度烧成后检验结果为：抗压强度提高6%，无泛霜现象。
实施例2：
本实施例和实施例1所不同的是：含钡铅锌尾矿（添加剂）为低硫含钡尾矿，其化学组成为（wt%）：SiO2：44.79，Al2O3：12.45，Fe2O3：5.96，CaO：3.87，MgO：2.14，K2O：1.88，Na2O：0.95，TiO2：1.71，SO3：1.37，BaO：22.10，其他2.78；
粒度级配组成为：＞200μm：8.03%，（100μm～200μm）：52.99%，＜100μm：38.98%。
配料（wt%）比例为：页岩：含钡铅锌尾矿=80：20
混合料中，SO3/BaO(质量比)=（80%×3.57+20%×1.37）/(20%×22.1)=3.13/4.42=0.75
配料其余各项工艺完成后，泥料可塑性指数由12.20降至11.08，但仍远大于成型对可塑性指数大于8的要求。产品经相同温度烧成后检验结果为：抗压强度提高11%，无泛霜现象。
实施例3：
本实施例和实施例2所不同的是：
泥料配料比例为：页岩：含钡铅锌尾矿=85：15
混合料中，SO3/BaO(质量比)=（85%×3.57+15%×1.37）/(15%×22.1)=3.24/3.31=0.98
配料其余各项工艺完成后，泥料可塑性指数由12.20降至11.52，但仍远大于成型对可塑性指数大于8的要求。产品经相同温度烧成后检验结果为：抗压强度提高3%，无泛霜现象。

Claims (2)

1.一种烧结保温空心砌块的制备方法，其特征在于，该方法在常规的烧结保温空心砌块生产工艺的基础上，在原料中加入含钡铅锌尾矿作为添加剂，含钡铅锌尾矿的加入量不大于原料重量的20%，并在泥料中控制SO3和BaO的质量比为0.65-1.00。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的原料中的三氧化硫含量低时取上限，含量高时取下限。
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