CN103964888A - 一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法,包括如下步骤:将石材粉末废料用筛孔为3mm的筛子进行筛分,除去杂物,得石材粉末废料A;将生石灰用球磨机磨至0.15mm以下,得石灰粉;将石材粉末废料A、石灰粉、水泥、石膏粉、铝粉按比例进行配料后,混匀;加入一定量的水进行搅拌制浆,得料浆。本发明采用花岗岩石材加工粉末废料为主要原料,适当填加水泥、生石灰等胶结料,以铝粉为发泡剂,通过静养发泡、蒸压养护等工艺可生产出10级以上加气混凝土砌块。

Description

一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法
技术领域
本发明涉及一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法。
背景技术
花岗岩石材加工过程中,由于切割、研磨等工艺产生大量粉末废料。研究表明,由于粒度太细,用此粉末废料生产蒸压养护建筑砌墙砖时需要加入大量的粗骨料,粉末废料的加入量不足24%,因此该粉末废料的使用受到了限制。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法,采用花岗岩石材加工粉末废料为主要原料,适当填加水泥、生石灰等胶结料,以铝粉为发泡剂,通过静养发泡、蒸压养护等工艺可生产出10级以上加气混凝土砌块。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法,包括如下步骤:
S1、将石材粉末废料用筛孔为3mm的筛子进行筛分,除去杂物,得石材粉末废料A;将生石灰用球磨机磨至0.15mm以下,得石灰粉;
S2、将石材粉末废料A、石灰粉、水泥、石膏粉、铝粉按比例进行配料后,混匀;
S3、加入一定量的水进行搅拌制浆,得料浆;
S4、料浆在温度45℃~65℃的条件下,静止养护发泡2~3小时,得加气混凝土砌块粗品;
S5、将加气混凝土砌块粗品在钢丝切割机上切割成块状,得加气混凝土砌块初品;
S6、将加气混凝土砌块初品在恒温蒸汽压力值为1.2-1.5Mpa的条件下采用,升温2小时、恒温4小时、降温2小时的蒸压养护后,得加气混凝土砌块成品。
所述S1步骤中石材粉末废料主要化学成分为SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等。
所述S2步骤中铝粉发气率为87%;发气时间为18min;松装密度为0.18g/cm;粒度为d50=40μm。
所述S2步骤中铝粉的用量为0.5~0.6kg/m3砌块。
所述S2步骤中的石材粉末废料用量为80%、生石灰用量为14%、石膏用量为2%,水泥用量为4%。
所述S3步骤中料浆的最佳含水率为36.8%~37.9%。
本发明采用花岗岩石材加工粉末废料为主要原料,适当填加水泥、生石灰等胶结料,以铝粉为发泡剂,通过静养发泡、蒸压养护等工艺可生产出10级以上加气混凝土砌块。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图;
图2为生石灰用量与砌块抗压强度的关系图;
图3为静养温度与产品抗压强度之间的关系图;
图4为恒温蒸汽压力与制品抗压强度的关系图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本具体实施的粉末废料的化学组成如表1所示:
表1石材加工粉末废料的化学成分
粉末废料中主要矿物为石英,其次为长石、云母等,微量的含铁矿物主要为黄铁矿和赤铁矿。
粉末废料的物理性能为:密度2.72g/cm3,容重0.98g/cm3,硬度f=6-7,含水率4.5%-6.5%,粒度组成如表2所示。
表2石材加工粉末废料的粒度组成
粒级mm 质量(g) 频率分布(%) 筛下累计分布(%)
2.00~0.15 0.50 0.25 100
0.15~0.074 0.90 0.45 99.75
0.074~0.043 3.54 1.77 99.30
0.043~0.038 20.02 10.01 97.53
0.038~0 175.04 87.52 87.52
合计 200 100 --
从表2中可以看出,小于0.038mm(400目)含量为87.52%,粒度极细。
水泥的作用主要为胶结料,水泥中的硅酸三钙、β-硅酸二钙等成分水化反应后生成水化硅酸钙凝胶(用C-S-H表示),从而使砌块产生强度。
生石灰的作用与水泥类似,也是胶结料。石灰中的钙与粉末废料中的活性组分合成水化硅酸钙和水化铝酸钙(晶体或它们的凝胶)而形成一定强度。另外,生石灰在消化过程中放出一定热量,有利于发泡和水化反应的进行。
生石灰需研磨成粉末,磨细粒度要求100目(0.15mm)筛上含量不大于5%;另外要求有效氧化钙含量大于80%。
石膏的作用为水泥、石灰的水化激发剂,掺入少量石膏后能加速水化产物的生成,提高砌块中水化产物的结晶度,从而提高砌块的早期强度。研究所用石膏为α型半水石膏,粒度小于0.2mm。
1.5铝粉
铝粉的主要作用为加气混凝土发气剂。铝作为活泼的两性金属,能够与酸、碱反应放出氢气。料浆中投入铝粉后与细生石灰或与水泥水化生成的氢氧化钙作用,从而生成氢气气泡.随着作用的加剧,气泡压力上升,并传给具有一定塑粘性强度的料浆,当气体压力超过料浆的塑性极限时,料浆开始变形,也就是发气。在料浆固化后,其内部形成蜂窝状结构,就形成了轻质的加气混凝土。
研究所用铝粉发气率为87%;发气时间为18min;松装密度为0.18g/cm;粒度为d50=40μm。
花岗岩石材加工粉末废料加气混凝土砌块是将石材粉末废料、生石灰、水泥、石膏、铝粉及水进行混合,混合后在静停过程中开始发气,发气机理如下:
2A1+3Ca(OH)2+6H2O=3CaO+Al2O3+6H2O+3H2
或2A1+Ca(OH)2+6H2O=Ca[Al(OH)4]O2+3H2
加气混凝土砌块采用蒸压养护方式,强度来源主要依靠粉末废料中的SiO2、Al2O3与石灰中的钙产生水化反应以及水泥的水化反应而获得强度。石灰水化反应的基本原理如下。
CaO+H2O=Ca(OH)2
mCa(OH)2+SiO2+xH2O=mCaO·SiO2·xH2O(CSH)+mH2O
mCa(OH)2+Al2O3+xH2O=mCaO·Al2O3·xH2O(CAH)+mH2O
水泥的水化反应产物统称为水化硅酸钙凝胶(用C-S-H表示)或水化铝酸钙凝胶(用C-A-H表示)。
3CaO·SiO2(硅酸三钙)+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2
2CaO·SiO2(β-硅酸二钙)+mH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2
如果上述反应中存在二水石膏(CaSO4·2H2O)则发生如下反应:
mCaO·Al2O3·xH2O+CaSO4·2H2O=mCaO·Al2O3·CaSO·(x+2)H2O
CSH、CAH正是花岗岩石材加工粉末废料加气混凝土砌块的强度来源。而他们的生成速度、强度形成时间的长短与反应条件、发气剂的性能及粉末废料本身的硅铝含量、活性等性能有关。
生石灰、水泥及石膏主要为胶结作用,增加砌块的初期强度和产品的最终强度。
生石灰的用量及有效氧化钙含量决定砌块最终的抗压强度。采用正交试验方法,生石灰用量与砌块强度的关系曲线如图2所示。
由图2知,生石灰用量为10%-18%时,砌块的抗压强度可以达到3.0Mpa以上。用量小于10%或大于18%,砌块的抗压强度均较低,用量小则钙质含量不足,生成的水化硅酸钙晶体少,用量大则钙质富余,造成砌块膨胀、疏松。根据实验,确定生石灰最佳用量为14%。
石膏可以提高砌块的初坯强度和砌块的最终强度,在适当范围内石膏用量增加,砌块强度也相应提高,但考虑所用石膏的成本较高,确定石膏的用量为2%。
水泥的用量、初凝时间、终凝时间对砌块的初期强度有较大影响,对砌块的最终强度也有一定影响。水泥用量对砌块的影响如表3所示。
表3水泥用量试验
由表3知,水泥用量超过4%时,切割后的初坯规整,砌块的抗压强度可以达到3.5MPa以上。确定水泥用量为4%。
采用铝粉作为加气混凝土砌块的发气剂,铝粉的的发气率、发气速度、粒度、松装密度对加气混凝土砌块的质量有较大影响,另外料浆的碱度也影响发气质量。研究所用铝粉发气率为87%;发气时间为18min;松装密度为0.18g/cm;粒度为d50=40μm。
根据理论计算,1kg铝粉可以制出1.25m3的氢气,研究发现,按此理论计算量添加铝粉,发气量往往不足,虽然砌块的抗压强度较大,但砌块的干体积密度大,从而使砌块保温性能差,产品体积量少,成本高。本研究铝粉用量与砌块之间的关系如表4所示。
表4铝粉用量与砌块之间的关系
由表4知,当铝粉用量等于0.5kg/m3砌块时,砌块的干体积密度为552kg/m3,发泡时有适量的泡溢出;当铝粉用量大于0.7kg/m3砌块时,砌块的干体积密度小于410kg/m3,发泡时有大量的泡溢出,说明铝粉用量大于0.7kg/m3砌块时,铝粉浪费严重。
因此确定铝粉用量为0.5~0.6kg/m3砌块。
料浆的稠度与原料的性质(包括矿物成分、含水率、细度等)、胶结料(水泥、石灰、石膏等)的性质、加水量等因素有关。加气混凝土砌块生产中料浆的稠度控制在28~29cm较好。水料比试验如表5所示。
表5水料比试验
由表5知,控制水料比在0.61~0.58范围内,可满足料浆的稠度在28~29cm。按此计算,料浆的含水率为36.8%~37.9%,确定料浆含水率为37.4%。
料浆配置好后,立即倒入模具中进行发泡(即静养)。此过程主要的影响因素为静养温度和静养时间,试验得到的静养温度与产品抗压强度之间的关系如图3所示。由图3知,适宜的静养温度在45℃以上,一般控制在45℃~65℃,当静养温度低于15℃时,发泡效果很差,但如果提高料浆温度,也会得到较好的发泡效果。
试验知,静养的最佳时间为120-180min。时间小于120min发泡不足,初坯的气孔率低,砌块的干体积密度大;时间大于180min,生产率低,而且水泥反应时间过长,初坯过硬,切割困难。
4.3.2蒸压养护制度的确定
试验采用升温2小时、恒温4小时、降温2小时蒸压养护制度,恒温蒸气压力与砌块强度的关系如图4所示。
由图4知,恒温蒸气压力在1.2Mpa以上时,砌块抗压强度可以达到3.5Mpa以上。确定适宜的恒温蒸气压力为1.2-1.5Mpa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将石材粉末废料用筛孔为3mm的筛子进行筛分,除去杂物,得石材粉末废料A;将生石灰用球磨机磨至0.15mm以下,得石灰粉;
S2、将石材粉末废料A、石灰粉、水泥、石膏粉、铝粉按比例进行配料后,混匀;
S3、加入一定量的水进行搅拌制浆,得料浆;
S4、料浆在温度45℃~65℃的条件下,静止养护发泡2~3小时,得加气混凝土砌块粗品;
S5、将加气混凝土砌块粗品在钢丝切割机上切割成块状,得加气混凝土砌块初品;
S6、将加气混凝土砌块初品在恒温蒸汽压力值为1.2-1.5Mpa的条件下采用,升温2小时、恒温4小时、降温2小时的蒸压养护后,得加气混凝土砌块成品。
2.根据权利要求1所述的一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法,其特征在于,所述S1步骤中石材粉末废料主要化学成分为SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等。
3.根据权利要求1所述的一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法,其特征在于,所述S2步骤中铝粉发气率为87%;发气时间为18min;松装密度为0.18g/cm;粒度为d50=40μm。
4.根据权利要求1所述的一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法,其特征在于,所述S2步骤中铝粉的用量为0.5~0.6kg/m3砌块。
5.根据权利要求1所述的一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法,其特征在于,所述S2步骤中的石材粉末废料用量为80%、生石灰用量为14%、石膏用量为2%,水泥用量为4%。
6.根据权利要求1所述的一种石材加工粉末废料生产加气混凝土砌块的方法,其特征在于,所述S3步骤中料浆的最佳含水率为36.8%~37.9%。
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