CN104072055B - 一种废土或尾矿砖及其制造方法以及制砖专用胶凝粉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废土或尾矿砖及其制造方法以及制砖专用胶凝粉，该废土或尾矿砖由坯体制作而成，所述坯体包括以下重量份的组分：废土或尾矿85‑90份、普通硅酸盐水泥8‑13份、国标二级粉煤灰0.1‑0.2份、国标S95矿渣粉0.2‑0.4份、耕保牌GB‑501土壤固化剂0.7‑1.4份。它具有如下优点：废土或尾矿砖选用废土或尾矿、普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉、耕保牌GB‑501土壤固化剂作为坯体组分，使得该废土或尾矿砖不需烧结，不仅能做到废弃物的综合利用、节约土地资源、能源且环保，同时工艺简单，省时省力，且该废土或尾矿砖具有较强的抗压和抗折强度、防水性能好。

Description

一种废土或尾矿砖及其制造方法以及制砖专用胶凝粉
技术领域
本发明涉及一种废土或尾矿砖及其制造方法以及制砖专用胶凝粉。
背景技术
传统的烧制砖，由于要消耗大量的优质粘土，并且还需要经过高温烧制而成，长久以往不仅破坏耕地、消耗土地资源、能源，而且复杂的窑烧工艺即费时费工，又会污染危害人类生存。因而便出现了非烧结灰砂制砖，是利用尾砂加石灰、石膏等材料成型后，再经过蒸压蒸养而成。但是此法制砖在固化和干燥过程中会发生较大收缩，使砖体强度减弱而容易开裂，并且经常会出现泛酸现象，轻者影响建筑物正常使用，严重者使建筑物成为危房而报废。
发明内容
本发明提供了一种废土或尾矿砖及其制造方法以及制砖专用胶凝粉，其克服了背景技术所存在的不足，使废土或尾泥制成免烧砖成为现实，解决了废土或尾泥综合利用的技术难题。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：
一种废土或尾矿砖，其由坯体制作而成，其特征在于，所述坯体包括以下重量份的组分：废土或尾矿85-90份、普通硅酸盐水泥8-13份、国标二级粉煤灰0.1-0.2份、国标S95矿渣粉0.2-0.4份、耕保牌GB-501土壤固化剂0.7-1.4份。
一较佳实施例之中：所述坯体包括以下重量份的组分：废土或尾矿86份、普通硅酸盐水泥10份、国标二级粉煤灰0.15份、国标S95矿渣粉0.3份、耕保牌GB-501土壤固化剂1.0份。
一较佳实施例之中：所述废土或尾矿为建筑废土、铅锌铁尾矿、自燃或人工燃烧过的煤矸石。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：
一种废土或尾矿砖的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤10，将废土或尾矿、普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉、耕保牌GB-501土壤固化剂按权利要求1至5中任意一项中的组分和重量配比备料；
步骤20，将废土或尾矿进行破碎；
步骤30，向破碎后的废土或尾矿中添加普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉、耕保牌GB-501土壤固化剂，搅拌均匀后得到混合物；
步骤40，向上述混合物中加入5-12重量份的水，再搅拌均匀；
步骤50，将搅拌后的混合物置于模具内，压制成型，获得初坯；
步骤60，将初坯湿养5-9天或蒸压蒸养18-30小时；
步骤70，将湿养或蒸养后的初坯自然养护7-21天即为成品。
一较佳实施例之中：步骤20中，将废土或尾矿进行破碎并通过筛网进行筛选直至尾砂颗粒度小于5毫米，泥土颗粒度小于0.64毫米。
一较佳实施例之中：步骤30中，采用搅拌机以转速40-200转/分的速度进行搅拌得到混合物。
一较佳实施例之中：步骤40中，将5-12重量份的水经过磁化器进行磁化后再以喷雾的方式加入混合物中。
一较佳实施例之中：步骤50中，获得的初坯容重为每立方米大于1.9吨。
一较佳实施例之中：步骤60中，将初坯湿养7天或蒸压蒸养24小时；步骤70中，将湿养后的初坯自然养护21天或将蒸养后的初坯自然养护7天。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之三是：
一种废土或尾矿制砖专用胶凝粉，其特征在于，其包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥80-90份、国标二级粉煤灰1-2份、国标S95矿渣粉2-4份、耕保牌GB-501土壤固化剂7-14份。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.废土或尾矿砖选用废土或尾矿、普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉、耕保牌GB-501土壤固化剂作为坯体组分，使得该废土或尾矿砖不需烧结，不仅能做到废弃物的综合利用、节约土地资源、能源且环保，同时工艺简单，省时省力，且该废土或尾矿砖具有较强的抗压和抗折强度，防水性能好，抗老化，用于砌外墙做成清水墙既美观又可以大大地降低建筑成本。
2.耕保牌GB-501土壤固化剂的物理力学性质为：堆积密度为1-1.2t/m3,比表面积大于400m2/kg,最大粒度尺寸为80um，凝结时间：初凝130分钟，终凝215分钟，安定性为1.5mm，膨胀率为0.016％，抗压强度：3天、37.3Mpa,28天、63.5Mpa；抗折强度为：3天6.6Mpa,28天8.7Mpa。其符合国家对水泥质量检验标准如《水泥蒸压安定性试验方法》(GB/T750-1992)、《水泥细度检验方法》(GB/T1345-2005)、《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T1346-2001)、《水泥胶砂强度检验方法》(GB/T7671-1999)等，其各项强度指标达到42.5级的国标硅酸盐水泥胶砂强度的要求；采用耕保牌GB-501土壤固化剂作为胶结剂，它与水作用后产生水化产物，使得废土或尾矿颗粒之间的粘结强度大、稳定性好、紧密性高、且防水。
3.采用该制造方法制成的废土或尾矿砖符合JC/T422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》以及GB/T2542-2003《砌墙砖试验方法》的要求。
具体实施方式
实施例一：
以厦门岛内建筑废土为例：
该建筑废土的化学成分为：SiO2含量为51％、Al2O3含量为17％，CaO含量为10％，Fe2O3含量为5％，MgO含量为4％，有机质组分含量为3％，残余无机物含量为10％。
所述坯体的组分及重量：建筑废土86千克、普通硅酸盐水泥10千克、国标二级粉煤灰0.15千克、国标S95矿渣粉0.3千克、耕保牌GB-501土壤固化剂1.0千克。
步骤10，材料准备：将建筑废土、普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉、耕保牌GB-501土壤固化剂按上述重量备料；
步骤20，将建筑废土进行破碎；本实施例中，建筑废土含有砂子和泥土，将该建筑废土置于废土制砖专用破碎机进行破碎并通过筛网进行筛选直至砂子颗粒度小于5毫米，泥土颗粒度小于0.64毫米。
步骤30，向破碎后的建筑废土中添加普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉、耕保牌GB-501土壤固化剂，搅拌均匀后得到混合物；本实施例中，采用搅拌机以转速150转/分的速度进行搅拌得到混合物，在搅拌过程中产生增塑效果；
步骤40，向上述混合物中加入12千克的水，以手摸无湿感、手握料成团不散为佳，再搅拌均匀；最好，将12千克的水经过磁化器进行磁化后再以喷雾的方式加入混合物中，能进一步提高坯体的强度。
步骤50，初始强度阶段：将搅拌后的混合物置于模具内，压制成型，获得初坯；本实施例中，该初坯的容重为每立方米1.95吨。
步骤60，早期强度阶段：将上述初坯湿养5-9天或蒸压蒸养18-30小时；本实施例中，将初坯湿养7天或蒸压蒸养24小时。
步骤70，后期强度阶段：将湿养或蒸养后的初坯自然养护7-21天即为成品；本实施例中，将湿养或蒸养后的初坯在自然环境下养护15天。
耕保牌GB-501土壤固化剂在固化废土的过程中，固化剂中的水泥、粉煤灰、矿渣粉等无机稳定材料与水生成多种水化物凝胶如水化硅酸钙、水化铝酸钙及氢氧化钙等，这些水化物一部分自行继续硬化形成骨架，另一部分包裹土壤颗粒成络合状，同时在外力作用下土壤分子间紧密接触，最终相互连接形成稳定的空间网状结构，从而增强土壤颗粒间的粘结强度和稳定性。另外，该固化剂与水作用后产生的钙离子、镁离子或铝离子能与土壤颗粒吸附层中的钠离子、钾离子进行交换，从而降低土壤颗粒的电势，减薄土壤颗粒双电层的厚度，使土壤颗粒相互靠近产生凝聚，总之，该固化剂的机理是在与土壤颗粒接触时发生多种物理和化学反应，使界面形成牢固的多结晶聚集体，从而改变颗粒界面接触的本质，这种新形成的化学结构表现出优异的力学强度和性能。
实施例二：
以江西东乡县的铅锌铁尾矿为例：
该铅锌铁尾矿可以为尾矿砂或者尾泥，其包括以下含量的化学组分：SiO2为29.12％、Al2O3为13.24％、CaO为33.65％、Fe2O3为7.37％、MgO为2.87％及其他组分为13.75％。铅锌铁尾矿经浮选后显淡蓝色，大部分是比较均匀的细小沙粒，有15％以上的块状泥土，经检测内外照射指数均不超标。
所述坯体的组分及重量：铅锌铁尾矿85千克、普通硅酸盐水泥8千克、国标二级粉煤灰0.1千克、国标S95矿渣粉0.2千克、耕保牌GB-501土壤固化剂0.7千克。
步骤10，材料准备：将铅锌铁尾矿、普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉、耕保牌GB-501土壤固化剂按上述重量备料；
步骤20，将铅锌铁尾矿进行破碎；本实施例中，将铅锌铁尾矿进行破碎并通过筛网进行筛选直至铅锌铁尾矿的颗粒度小于0.32毫米。其筛孔尺寸与筛余量之间的参考值如下表一：
表一：
筛孔尺寸/mm 筛余量/g 分计筛余量％ 累计筛余量％
0.32 16 6.4 6.4
0.16 67 26.8 33.2
0.08 107 42.8 76.0
低于0.08 60 23.6 99.6
步骤30，向破碎后的铅锌铁尾矿中添加普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉、耕保牌GB-501土壤固化剂，搅拌均匀后得到混合物；本实施例中，采用搅拌机以转速100转/分的速度进行搅拌后得到混合物，在搅拌过程中产生增塑效果；
步骤40，向上述混合物中加入5千克的水，以手摸无湿感、手握料成团不散为佳，再搅拌均匀；最好，将5千克的水经过磁化器进行磁化后再以喷雾的方式加入混合物中，能进一步提高坯体的抗压和抗折强度。
步骤50，初始强度阶段：将搅拌后的混合物置于模具内，压制成型，获得初坯；本实施例中，该初坯的容重为每立方米2.15吨；该阶段中，依靠原料之间的自然粘结性，使初坯的材料颗粒紧密地接触产生分子吸引力，使得该初坯具有较高的密实度和强度。
步骤60，早期强度阶段：将上述初坯湿养5-9天或蒸压蒸养18-30小时；本实施例中，将上述初坯蒸压蒸养24小时。在该阶段中，该固化剂作为胶结剂，它与水作用后产生水化产物，同时固化剂中的水泥释放的f-CaO被尾砂颗粒吸附，促进固化剂水化，并和尾砂中的硅、铝等成分发生化学反应，生成水化硅酸盐或铝酸盐凝胶，其相互交织形成紧密的结构。
步骤70，后期强度阶段：将湿养或蒸养后的初坯自然养护7-21天即为成品；本实施例中，将蒸养后的初坯在自然环境下养护10天。该阶段中，未水化的固化剂中的水泥继续水化产生水硬性凝胶，使强度继续增加，同时，水泥水化反应水解出来的氢氧化钙与原材料中的二氧化硅和氧化铝在水的参与下进行缓慢的化学反应，生成含水化硅酸钙或含水化铝酸钙，也可使强度缓慢增加。
实施例三：
以江西上饶地区的自燃或人工燃烧过的煤矸石为例：
该自燃或人工燃烧过的煤矸石包括以下重量份的化学组分：SiO2为52.95％、Al2O3为17.06％、CaO为2.18％、Fe2O3为6.01％、MgO为1.13％、SO3为3.01％以及一价氧化物为3.53％。
所述坯体的组分及重量：自燃或人工燃烧过的煤矸石90千克、普通硅酸盐水泥13千克、国标二级粉煤灰0.2千克、国标S95矿渣粉0.4千克、耕保牌GB-501土壤固化剂1.4千克。
步骤10，材料准备：将自燃或人工燃烧过的煤矸石、普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉、耕保牌GB-501土壤固化剂按上述重量备料；
步骤20，将自燃或人工燃烧过的煤矸石进行破碎；本实施例中，将自燃或人工燃烧过的煤矸石进行破碎并通过筛网进行筛选直至自燃或人工燃烧过的煤矸石的颗粒度小于4毫米。
步骤30，向破碎后的自燃或人工燃烧过的煤矸石中添加普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉、耕保牌GB-501土壤固化剂，搅拌均匀后得到混合物；本实施例中，采用搅拌机以转速200转/分的速度进行搅拌得到混合物，在搅拌过程中产生增塑效果；
步骤40，向上述混合物中加入10千克的水，以手摸无湿感、手握料成团不散为佳，再搅拌均匀；最好，将10千克的水经过磁化器进行磁化后再以喷雾的方式加入混合物中，能进一步提高坯体的强度。
步骤50，初始强度阶段：将搅拌后的混合物置于模具内，压制成型，获得初坯；本实施例中，该初坯的容重为每立方米2.10吨。
步骤60，早期强度阶段：将上述初坯湿养5-9天或蒸压蒸养18-30小时；本实施例中，将初坯湿养7天。
步骤70，后期强度阶段：将湿养或蒸养后的初坯自然养护7-21天即为成品；本实施例中，将湿养后的初坯在自然环境下养护14天。
自燃或人工燃烧过的煤矸石最大的特点是：高铝、高硫、高铁，容易与钙形成钙矾石，表面呈针状，具有微膨胀，且安定性不良，但有早强和活性的特点。这些活性组分在固化剂及红矸石中的碱及硫酸盐的作用下产生水硬性，水化反应中会形成起早强作用的水化硫铝酸钙及水化硅酸钙、水化铝酸钙等，形成结构类似沸石的长石、霞石类产物，而使制成的砖具有较强的抗压和抗折强度。
实施例四：
一种废土或尾矿制砖专用胶凝粉，其包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥85份、国标二级粉煤灰1.5份、国标S95矿渣粉3份、耕保牌GB-501土壤固化剂10份。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种废土或尾矿砖的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤10，将废土或尾矿、普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉和耕保牌GB-501土壤固化剂按：废土或尾矿85-90份、普通硅酸盐水泥8-13份、国标二级粉煤灰0.1-0.2份、国标S95矿渣粉0.2-0.4份、耕保牌GB-501土壤固化剂0.7-1.4份的重量配比备料；
步骤20，将废土或尾矿进行破碎；
步骤30，向破碎后的废土或尾矿中添加普通硅酸盐水泥、国标二级粉煤灰、国标S95矿渣粉、耕保牌GB-501土壤固化剂，搅拌均匀后得到混合物；
步骤40，向上述混合物中加入5-12重量份的水，再搅拌均匀；
步骤50，将搅拌后的混合物置于模具内，压制成型，获得初坯；
步骤60，将初坯湿养5-9天或蒸压蒸养18-30小时；
步骤70，将湿养或蒸养后的初坯自然养护7-21天即为成品。
2.根据权利要求1所述的一种废土或尾矿砖的制造方法，其特征在于：步骤20中，将废土或尾矿进行破碎并通过筛网进行筛选直至尾砂的颗粒度小于5毫米，泥土颗粒度小于0.64毫米。
3.根据权利要求1所述的一种废土或尾矿砖的制造方法，其特征在于：步骤30中，采用搅拌机以转速40-200转/分的速度进行搅拌得到混合物。
4.根据权利要求1所述的一种废土或尾矿砖的制造方法，其特征在于：步骤40中，将5-12重量份的水经过磁化器进行磁化后再以喷雾的方式加入混合物中。
5.根据权利要求1所述的一种废土或尾矿砖的制造方法，其特征在于：步骤50中，获得的初坯容重为每立方米大于1.9吨。
6.根据权利要求1所述的一种废土或尾矿砖的制造方法，其特征在于：步骤60中，将初坯湿养7天或蒸压蒸养24小时；步骤70中，将湿养后的初坯自然养护21天或将蒸养后的初坯自然养护7天。
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