CN104310896B - 一种加气混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：(1)在废水处理后的固体废弃物中加入粉煤灰和生石灰；搅拌均匀后，干燥、粉碎，得到备用污泥；(2)将所述备用污泥、尾矿、水泥、石灰、石膏和铝粉加水搅拌，充分混合，得到混合料；其投料顺序为：备用污泥、尾矿、皂荚粉、水、水泥、石灰、石膏、铝粉；(3)将上述混合料进行浇注，静养至少3小时，静养完成后，切割成砖块；(4)蒸压养护：采用脉冲式蒸养。本发明主要以尾矿、水泥、石灰和废水处理后的固体废弃物为原料，不仅充分利用了尾矿资源，同时充分利用了废水处理后的固体废弃物（即污泥），实现了污泥资源化的要求，具有积极的现实意义。

Description

一种加气混凝土砌块及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种加气混凝土砌块及其制备方法。

背景技术

加气混凝土砌块是一种轻质多孔、保温隔热、防火性能良好、可钉、可锯、可刨和具有一定抗震能力的新型建筑材料。早在三十年代初期，我国就开始生产这种产品，并广泛使用于高低层建筑中。加气混凝土砌块是一种优良的新型建筑材料，并且具有环保等优点，因而得到了广泛应用。现有技术中，国内制备的加气混凝土砌块的主要原料有三种：一是水泥-矿渣-砂，二是水泥-石灰-粉煤灰，三是水泥-石灰-砂。这些原料来源广泛，成本较低，因此在满足加气混凝土砌块的钙硅比的前提下，得到了广泛应用。

另一方面，目前我国正处在工业化、城市化加速发展阶段，矿产资源消耗量大，对外依存度较高。但全球矿产品价格持续上涨，增加了矿产品需求企业的生产成本，同时又加大了资源安全压力。在全球矿产资源供应紧张的局势下，全球发达国家发现，矿产资源加工利用后剩下的残渣、尾矿中，蕴含着二次利用的商机。而我国是矿业大国，开发利用好长期累积的大量尾矿，既可“变废为宝”，又可有效缓解资源和环境压力。尾矿是采矿企业在一定技术经济条件下排出的“废弃物”，其主要成分是二氧化硅，还含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等。目前，对尾矿的处理方法一般是作为矿山地下开采采空区的充填料，即水砂充填料或胶结充填的集料；或者有的直接在尾矿堆积场上覆土造田，种植农作物或植树造林。有报道指出尾矿最具经济效益的处理方法还是尾矿制砂和作为建筑材料的原料，但未见深入详细的报道。

另一方面，目前很多半导体工厂在生产过程中，会使用大量的酸性液体对半导体表面进行刻蚀，使用后的废水经过特定的污水处理设备，与石灰溶液中和产生以硫酸钙为主的固体沉淀，该固体沉淀物的含水量为50~70%，经过检验，此类固体废弃物主要成分为硫酸钙，生化污泥和氟化钙，且含氟量少于0.001%，参照城市生活污水水质检测方法，此类固体废弃物是无毒无害的，但是由于这类污泥含有一定量的生化污泥，在蒸养过程中无法与其他组分反应，无法直接利用。目前主要通过填埋等方式进行处理，但是这种处理方式不但费用高昂且浪费资源，对于企业来说是一个很大的负担。针对上述问题，有研究提出，这类固体废弃物可以回收作为生产加气混凝土砌块的原料。例如，中国发明专利申请CN101781108A公开了一种含硫酸工业废水处理后残留沉淀物的回收制砖方法，包括如下步骤：(1)在沉淀中添加石灰，使得沉淀物中硫酸钙与石灰的比例为1：5~35，得到原料A；(2)将原料A充分研磨搅拌混合，使其具有良好的分散性；(3)按照以下的配料比进行配料：粉煤灰/石英砂40%~70%、原料A10%~30%、水泥5%~15%、铝粉膏0.05%~0.1%、水20%~30%；将上述配料混合并搅拌15~30分钟充分混合；(4)将上述混合料进行浇注，并静养2个小时，静养完成后，切割成砖块；(5)在150~250℃和8~15kg/cm²的压力下蒸压6~10小时。虽然该方法利用了固体废弃物，但其利用量较少，按照其配比（沉淀物中硫酸钙与石灰的比例为1：5~35，得到原料A；原料A10%~30%）可以计算得出，在加气混凝土砌块配方中，沉淀物中硫酸钙的比例为0.28~5%，可见加气混凝土砌块配方中采用的固体废弃物的用量较少。然而，发明人实验发现，当沉淀物中硫酸钙的比例超过5%时，采用现有工艺制得的加气混凝土砌块会发生松散甚至坍塌，最终无法形成合格的砌块。因此，如何尽量加大污水处理后的固体废弃物的用量，同时保证加气混凝土砌块的质量，成了本领域技术人员需要解决的难题之一。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种加气混凝土砌块及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：

(1)在废水处理后的固体废弃物中加入粉煤灰和生石灰；搅拌均匀后，干燥、粉碎，得到备用污泥；

所述固体废弃物、粉煤灰和生石灰的比例为100mL：8~12g：8~12g；

所述备用污泥的细度小于等于0.35mm；

(2)将所述备用污泥、尾矿、水泥、石灰、石膏和铝粉加水搅拌，充分混合，得到混合料；

其投料顺序为：备用污泥、尾矿、水、水泥、石灰、石膏、铝粉；

上述组分的质量百分比为：备用污泥10~15%、尾矿60~68%、水泥12~15%、石灰12~15%、石膏3~5%、铝粉0.08~0.09%；上述组分的总和为100%；

上述配方的水料比为0.60~0.62；

(3)将上述混合料进行浇注，静养至少3小时，静养完成后，切割成砖块；

(4)蒸压养护：采用脉冲式蒸养，每个脉冲的时间为5~10分钟，脉冲间隔的时间为5~10分钟，在高压时的压力为1.0~1.1MPa，在低压时的压力为0.4~0.6MPa；蒸压养护的温度为190~200℃，蒸压养护的时间为12~15小时。

上述技术方案中，所述步骤(1)中的备用污泥的比阻值小于0.05×10⁹s²/g。

上述技术方案中，所述步骤(3)中，静养的温度为60℃，静养时间为3.5~5小时。

优选的，所述步骤(1)中，粉煤灰和生石灰的用量相等。

上述技术方案中，所述步骤(2)中，将所述备用污泥、尾矿、水泥、石灰、石膏、铝粉和皂荚粉加水搅拌，充分混合，得到混合料；

其投料顺序为：备用污泥、尾矿、皂荚粉、水、水泥、石灰、石膏、铝粉；

上述组分的质量百分比为：备用污泥10~15%、尾矿60~68%、水泥12~15%、石灰12~15%、石膏3~5%、铝粉0.08~0.09%和皂荚粉0.003~0.004%；上述组分的总和为100%。

本发明同时请求保护由上述的制备方法获得的加气混凝土砌块。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明开发了一种新的加气混凝土砌块的制备方法，主要以尾矿、水泥、石灰和废水处理后的固体废弃物为原料，不仅充分利用了尾矿资源，使其能二次利用，而且同时充分利用了废水处理后的固体废弃物（即污泥），实现了污泥资源化的要求，解决了污水处理厂正常运行的后顾之忧，因而具有积极的现实意义；

2、本发明的方法可以将固体废弃物的添加量增加到10%以上，配合其制备工艺能够得到符合《蒸压轻质砖砌块》（GB11968-2006）的各种性能和环保要求，因而在保证加气混凝土砌块的质量的同时，大大提高了污水处理后的固体废弃物的用量，解决了本领域技术人员需要解决的难题，取得了显著效果；

3、本发明采用脉冲式的蒸压养护方法，其得到的加气混凝土砌块在密度、抗压强度、冻后强度等力学性能方面具有更好的性能，取得了意想不到的技术效果；

4、本发明的制备方法简单易行，成本较低，适于推广应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步描述。

实施例一：

一种加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：

(1)在废水处理后的固体废弃物中加入粉煤灰和生石灰；搅拌均匀后，干燥、粉碎，得到备用污泥；

所述固体废弃物、粉煤灰和生石灰的比例为100mL：10g：10g；

所述备用污泥的细度小于等于0.35mm；

(2)将所述备用污泥、尾矿、水泥、石灰、石膏、铝粉和皂荚粉加水搅拌，充分混合，得到混合料；

其投料顺序为：备用污泥、尾矿、皂荚粉、水、水泥、石灰、石膏、铝粉；

上述组分的质量百分比为：备用污泥10%、尾矿60.137%、水泥13.12%、石灰12.65%、石膏4%、铝粉0.09%和皂荚粉0.003%；上述组分的总和为100%；

上述配方的水料比为0.61；

(3)将上述混合料进行浇注，静养3.5小时，静养完成后，切割成砖块；静养的温度为60℃，

(4)蒸压养护：采用脉冲式蒸养，每个脉冲的时间为5分钟，脉冲间隔的时间为10分钟，在高压时的压力为1.0MPa，在低压时的压力为0.4MPa；蒸压养护的温度为195℃，蒸压养护的时间为12小时。

所述步骤(1)中的备用污泥的比阻值小于0.05×10⁹s²/g。

所述尾矿中，二氧化硅的质量含量大于70%。所述水泥为42.5#水泥。所述石膏中硫酸钙的质量含量大于70%。

步骤(2)中搅拌采用高速搅拌，使原料充分混合，浆密度为1.58Kg/L。步骤(3)中的浇筑温度为43℃。

对比例一

采用与实施例相同的配方，其制备方法如下：步骤1至3和实施例相同，步骤4采用常规的蒸压养护：在150~250℃和8~15kg/cm²的压力下蒸压6~10小时(与中国发明专利申请CN101781108A中相同)。

对比例二

一种加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：

(1)组分配方如下：尾矿、水泥、石灰、石膏、铝粉，上述组分的质量百分比为：尾矿67.137%、水泥14.12%、石灰14.65%、石膏4%、铝粉0.09%和皂荚粉0.003%；上述组分的总和为100%；

将尾矿、水泥、石灰、石膏、铝粉和皂荚粉加水搅拌，充分混合，得到混合料；

其投料顺序为：尾矿、皂荚粉、水、水泥、石灰、石膏、铝粉；

上述配方的水料比为0.61；

(2)将上述混合料进行浇注，静养3.5小时，静养完成后，切割成砖块；静养的温度为60℃，

(3)蒸压养护：采用常规的蒸压养护：在150~250℃和8~15kg/cm²的压力下蒸压6~10小时(与中国发明专利申请CN101781108A中相同)。

然后对实施例和对比例制得的加气混凝土砌块进行性能检测，得到如下数据：

	实施例一	对比例一	对比例二
				密度/kg/m3	681.5	668.2	625.8
抗压强度/Mpa	5.8	1.8	5.1
				冻后强度/Mpa	4.8	0.6	4.4
质量损失/%	4.2	2.5	4.5
				干密度级别	B07	B06	B07
强度级别	A5	A3.5	A5
				砌块合格判断	合格	不合格	合格

由上表可见，对比例一采用与实施例一相同的配方，但使用常规制备工艺时，发生坍塌，砌块不合格。对比例二没有加入废水处理后的固体废弃物（即污泥），采用常规制备工艺时，砌块合格。而实施例一加入了质量分数为10%的备用污泥，配合本发明的工艺，可以得到合格的砌块，符合《蒸压轻质砖砌块》（GB11968-2006）的各种性能。此外，将实施例一和对比例二相比可见，实施例一的砌块的力学性能比对比例二还要好，取得了意想不到的技术效果。

Claims (6)

1.一种加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在废水处理后的固体废弃物中加入粉煤灰和生石灰；搅拌均匀后，干燥、粉碎，得到备用污泥；

所述固体废弃物、粉煤灰和生石灰的比例为100mL：8~12g：8~12g；

所述备用污泥的细度小于等于0.35mm；

(2)将所述备用污泥、尾矿、水泥、石灰、石膏和铝粉加水搅拌，充分混合，得到混合料；

其投料顺序为：备用污泥、尾矿、水、水泥、石灰、石膏、铝粉；

上述组分的质量百分比为：备用污泥10~15%、尾矿60~68%、水泥12~15%、石灰12~15%、石膏3~5%、铝粉0.08~0.09%；上述组分的总和为100%；

上述配方的水料比为0.60~0.62；

(3)将上述混合料进行浇注，静养至少3小时，静养完成后，切割成砖块；

(4)蒸压养护：采用脉冲式蒸养，每个脉冲的时间为5~10分钟，脉冲间隔的时间为5~10分钟，在高压时的压强为1.0~1.1MPa，在低压时的压强为0.4~0.6MPa；蒸压养护的温度为190~200℃，蒸压养护的时间为12~15小时。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的备用污泥的比阻值小于0.05×10⁹s²/g。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，静养的温度为60℃，静养时间为3.5~5小时。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，粉煤灰和生石灰的用量相等。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，将所述备用污泥、尾矿、水泥、石灰、石膏、铝粉和皂荚粉加水搅拌，充分混合，得到混合料；

其投料顺序为：备用污泥、尾矿、皂荚粉、水、水泥、石灰、石膏、铝粉；

上述组分的质量百分比为：备用污泥10~15%、尾矿60~68%、水泥12~15%、石灰12~15%、石膏3~5%、铝粉0.08~0.09%和皂荚粉0.003~0.004%；上述组分的总和为100%。

6.根据权利要求1至5任一项所述的制备方法获得的加气混凝土砌块。