CN104402357A - 一种轻质复合保温砌块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是一种轻质复合保温砌块及其制备方法，通过采用的原材料中掺入大量的镍铁矿渣，有力促进了镍铁矿渣的资源化利用，实现冶炼渣清洁化高值综合利用，节约了处理成本，有效地解决了镍铁矿渣难于处置的问题，减少了环境污染，既节能又环保；通过引入外加剂工业纯碱，使得镍铁矿渣活性增加，能有效增强产品性能；通过镍铁矿渣及其粉体在该轻质复合自保温砌块中的总掺量控制在85％以上，并添加外加剂，使得制备出来的轻质复合自保温砌块抗压强度及其综合性能得到保证，并符合国家废弃物资源综合利用产业政策，能够有效吃掉大量的镍铁矿渣，降低生产成本，降低了能耗，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种轻质复合保温砌块及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是一种轻质复合保温砌块及其制备方法。

背景技术

镍铁矿渣是金属镍冶炼过程中所排放的一种以FeO、SiO₂为主要成分的熔融物经水淬后形成的粒化工业废渣，通常每生产1t镍约排放9～20t镍铁矿渣。镍铁矿渣分为干渣，水渣，高镍铁矿渣，低镍铁矿渣等不同类型。干渣中镍铁合金含量较高，水渣中镍铁合金含量较低。

近年来，随着镍产量的增加，镍铁矿渣排放量及堆存量也随之增加，据统计，全国镍铁矿渣年排放量达上千万吨，资源综合利用率不足8％。仅贵州省每年就排放近50万吨镍铁矿渣，而年利用仅3万吨左右，历年累计堆存量超过200万吨。国内外有色金属行业冶炼厂大都采取将镍铁矿渣露天堆存或固化回填矿井，露天堆存不仅占用耕地，干涸后遇大风形成扬尘污染环境，而且镍铁矿渣中有害物质随雨水冲刷会渗透到土壤中，造成地表水及地下水源的污染，破坏生态环境。并且还造成企业资源的浪费，增加了生产成本。

在现有技术中，对于镍铁矿渣的综合利用一直是一个难题，特别是冶炼工艺的差别及原矿品位的差异导致其化学成份极不均衡，利用的难度大；镍铁矿渣的氧化镁和氧化铁含量高限制了其使用领域；此外，由于镍铁矿渣中氧化硅和氧化铝的含量有限，短期内不具有使镍铁矿渣具有较高28d抗压强度比的能力，限制了其在水泥材料方面的掺量及其应用。

为此，本研究人员通过长期的探索与研究，将镍铁矿渣在与水泥材料进行掺量或者掺混应用领域提供了一种新思路。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种能够较大容量镍铁矿渣，进而提高对镍铁矿渣的处理和消耗量，避免了现有工艺中对于镍铁矿渣处理的成本以及处理难的问题，并将其和水泥材料进行掺混制备具有较高性能的镍铁矿渣复合保温砌块，具有良好的经济效益和环保价值，进而将镍铁矿渣废弃物资源进行了较大程度的综合利用。

在此基础上，本发明具体还提供一种镍铁矿渣复合保温砌块的制备方法，进一步的对制备工艺条件的控制与限制，并对原材料的用量以及加入方法进行控制，进而改善了保温砌块的抗压强度、抗冻强度等性能。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

一种轻质复合保温砌块，该轻质复合保温砌块由镍铁矿渣作为原料制备，并通过镍铁矿渣空心砌块与填充材料复合而成。

所述的镍铁矿渣空心砌块的原料成分(以干基重量份计)为镍铁矿渣80～90份，水泥10～20份，外加剂0～1份。

所述的镍铁矿渣具有≥52.6％的粒径为5-10mm，≤20％的粒径为<0.15mm，并且在镍铁矿渣材料中，粒径<0.15mm的镍铁矿渣与粒径为5-10mm的镍铁矿渣的质量比的比值为0.38。

所述的外加剂为碳酸钠。

所述的填充材料的原料成分(以干基重量份计)为镍铁矿渣粉80～90份，石膏1～5份，水泥3～6份，石灰1～6份，发泡剂1～2份。

所述的镍铁矿渣粉的比表面积≥350㎡/kg。

所述的石灰为生石灰，其消解温度≥65℃，消化时间<25min，其中CaO的质量百分含量≥65％。

所述的发泡剂为铝粉膏。

该轻质复合保温砌块的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备镍铁矿渣空心砌块：将镍铁矿渣和水泥按照上述配比置于搅拌机中，采用搅拌速度为100-130r/min搅拌处理5-10min，使其搅拌混合均匀后，再向其中按照配比加入外加剂和/或水，维持搅拌速度为100-130r/min，搅拌反应3～5min后，调整其水料比为0.22～0.25，静置1-4min后，继续维持搅拌速度进行搅拌处理，并采取边搅拌边将混合料送入砌块成型机上布料进行振动压制成型，振动压力控制在3.5-4.6㎏/㎡，振动压制时间为5-10s，再将成型后的砌块在自然条件下养护20-28天，即可获得镍铁矿渣空心砌块，待用；

(2)填充材料制备：镍铁矿渣粉，石膏，水泥，石灰按照上述配比进行混合均匀后，再向其中按照水料比为0.15-0.17加入水，并同时向其中加入上述重量份的发泡剂，并采用搅拌速度为100-120r/min搅拌处理2-4min，调整温度为60-80℃，获得填充材料，待用；

(3)浇注：将步骤2)获得的填充材料浇注在步骤1)获得的镍铁矿渣空心砌块中，再将其置于自然环境中进行养护处理28天后，即可获得轻质复合保温砌块。

上述所用的水泥为符合GB175标准要求的PO42.5级普通硅酸盐水泥。

在上述制备空心砌块技术方案中，其原料镍铁矿渣中氧化钙、氧化铝的含量有限，在短期内因其活性发挥较缓慢，其综合利用领域有一定的局限性；而通过添加少量外加剂激发镍铁矿渣的潜在活性，在碱的作用下会生成Fe(OH)₂和Fe(0H)₃等凝胶，填充在其它水化产物中起到填充和骨架的作用。同时也使得镍铁矿渣中的氧化铝及二氧化硅的活性得以明显体现，有效的增强了制作出来的镍铁矿渣空心砌块的抗压强度及其综合性能，提高了镍铁矿渣空心砌块的质量。本发明所采用的镍铁矿渣原料，主要是利用其硅质、铝质和钙质等原料；在外加剂的作用下，激发其活性氧化硅、氧化铝的潜在水凝性，替代部分胶凝材料，增强产品性能。

本发明在制备空心砌块中所采用的外加剂为工业纯碱是提供碱性环境，利用其激发镍铁矿渣中的潜在活性，进而改变原料中的活性程度，降低传统工艺中的空心砌块的生产成本，缩短空心砌块的生产周期。

本发明所采用的脱硫石膏原料主要是在填充材料中起稳泡剂的作用。

本发明所采用的石灰原料主要是在填充材料中提供碱性环境的作用。

本发明所采用的水泥原料主要是作为提供强度的胶凝材料。

与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：

①通过采用的原材料中掺入大量的镍铁矿渣，有力促进了镍铁矿渣的资源化利用，实现冶炼渣清洁化高值综合利用，节约了处理成本，有效地解决了镍铁矿渣难于处置的问题，减少了环境污染，既节能又环保；

②通过引入外加剂工业纯碱，使得镍铁矿渣活性增加，能有效增强产品性能；

③通过镍铁矿渣及其粉体在该轻质复合自保温砌块中的总掺量控制在85％以上，并添加外加剂，使得制备出来的轻质复合自保温砌块抗压强度及其综合性能得到保证，并符合国家废弃物资源综合利用产业政策，能够有效吃掉大量的镍铁矿渣，降低生产成本，降低了能耗，具有良好的经济效益和社会效益。

④本发明的镍铁矿渣制备轻质复合自保温砌块能够符合国家相关标准对轻质复合自保温砌块所规定的要求，其强度和各项综合性能指标相对传统技术均较优。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

一种轻质复合保温砌块，由镍铁矿渣空心砌块与填充材料复合而成；所述的镍铁矿渣空心砌块的原料成分(以干基重量份计)为镍铁矿渣80kg，水泥10kg，外加剂1kg；所述的填充材料的原料成分(以干基重量份计)为镍铁矿渣粉80kg，石膏1kg，水泥3kg，石灰1kg，发泡剂1kg。

所述的镍铁矿渣具有≥52.6％的粒径为5mm，≤20％的粒径为0.15mm，并且在镍铁矿渣材料中，粒径0.15mm的镍铁矿渣与粒径为5mm的镍铁矿渣的质量比的比值为0.38。

所述的外加剂为碳酸钠。

所述的镍铁矿渣粉的比表面积350㎡/kg。

所述的石灰为生石灰，其消解温度65℃，消化时间24min，其中CaO的质量百分含量65％。

所述的发泡剂为铝粉膏。

该轻质复合保温砌块的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备镍铁矿渣空心砌块：将镍铁矿渣和水泥按照上述配比置于搅拌机中，采用搅拌速度为100r/min搅拌处理5min，使其搅拌混合均匀后，再向其中按照配比加入外加剂和/或水，维持搅拌速度为100r/min，搅拌反应3min后，调整其水料比为0.22，静置1min后，继续维持搅拌速度进行搅拌处理，并采取边搅拌边将混合料送入砌块成型机上进行振动压制成型，振动压力控制在3.5㎏/㎡，振动压制时间为5s，再将成型后的砌块在自然条件下养护20天，即可获得镍铁矿渣空心砌块，待用；

(2)填充材料制备：镍铁矿渣粉，石膏，水泥，石灰按照上述配比进行混合均匀后，再向其中按照水料比为0.15加入水，并同时向其中加入上述重量份的发泡剂，并采用搅拌速度为100r/min搅拌处理2min，调整温度为60℃，获得填充材料，待用；

(3)浇注：将步骤2)获得的填充材料浇注在步骤1)获得的镍铁矿渣空心砌块中，再将其置于自然环境中进行养护处理28天后，即可获得轻质复合保温砌块。

实施例2

一种轻质复合保温砌块，由镍铁矿渣空心砌块与填充材料复合而成；所述的镍铁矿渣空心砌块的原料成分(以干基重量份计)为镍铁矿渣90kg，水泥20kg，外加剂0.5kg；所述的填充材料的原料成分(以干基重量份计)为镍铁矿渣粉90kg，石膏5kg，水泥6kg，石灰6kg，发泡剂2kg。

所述的镍铁矿渣具有≥52.6％的粒径为10mm，≤20％的粒径为0.1mm，并且在镍铁矿渣材料中，粒径0.1mm的镍铁矿渣与粒径为10mm的镍铁矿渣的质量比的比值为0.38。

所述的外加剂为碳酸钠。

所述的镍铁矿渣粉的比表面积360㎡/kg。

所述的石灰为生石灰，其消解温度70℃，消化时间23min，其中CaO的质量百分含量70％。

所述的发泡剂为铝粉膏。

该轻质复合保温砌块的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备镍铁矿渣空心砌块：将镍铁矿渣和水泥按照上述配比置于搅拌机中，采用搅拌速度为130r/min搅拌处理10min，使其搅拌混合均匀后，再向其中按照配比加入外加剂和/或水，维持搅拌速度为130r/min，搅拌反应5min后，调整其水料比为0.25，静置4min后，继续维持搅拌速度进行搅拌处理，并采取边搅拌边将混合料送入砌块成型机上进行振动压制成型，振动压力控制在4.6㎏/㎡，振动压制时间为8s，再将成型后的砌块在自然条件下养护25天，即可获得镍铁矿渣空心砌块，待用；

(2)填充材料制备：镍铁矿渣粉，石膏，水泥，石灰按照上述配比进行混合均匀后，再向其中按照水料比为0.17加入水，并同时向其中加入上述重量份的发泡剂，并采用搅拌速度为120r/min搅拌处理4min，调整温度为80℃，获得填充材料，待用；

(3)浇注：将步骤2)获得的填充材料浇注在步骤1)获得的镍铁矿渣空心砌块中，再将其置于自然环境中进行养护处理28天，即可获得轻质复合保温砌块。

实施例3

一种轻质复合保温砌块，由镍铁矿渣空心砌块与填充材料复合而成；所述的镍铁矿渣空心砌块的原料成分(以干基重量份计)为镍铁矿渣85kg，水泥15kg，外加剂0.1kg；所述的填充材料的原料成分(以干基重量份计)为镍铁矿渣粉85kg，石膏3kg，水泥5kg，石灰5kg，发泡剂1.5kg。

所述的镍铁矿渣具有≥52.6％的粒径为8mm，≤20％的粒径为0.13mm，并且在镍铁矿渣材料中，粒径0.13mm的镍铁矿渣与粒径为8mm的镍铁矿渣的质量比的比值为0.38。

所述的外加剂为碳酸钠。

所述的镍铁矿渣粉的比表面积400㎡/kg。

所述的石灰为生石灰，其消解温度80℃，消化时间15min，其中CaO的质量百分含量80％。

所述的发泡剂为铝粉膏。

该轻质复合保温砌块的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备镍铁矿渣空心砌块：将镍铁矿渣和水泥按照上述配比置于搅拌机中，采用搅拌速度为120r/min搅拌处理15min，使其搅拌混合均匀后，再向其中按照配比加入外加剂和/或水，维持搅拌速度为110r/min，搅拌反应4min后，调整其水料比为0.23，静置3min后，继续维持搅拌速度进行搅拌处理，并采取边搅拌边将混合料送入砌块成型机上进行振动压制成型，振动压力控制在4.1㎏/㎡，振动压制时间为10s，再将成型后的砌块在自然条件下养护28天，即可获得镍铁矿渣空心砌块，待用；

(2)填充材料制备：镍铁矿渣粉，石膏，水泥，石灰按照上述配比进行混合均匀后，再向其中按照水料比为0.16加入水，并同时向其中加入上述重量份的发泡剂，并采用搅拌速度为110r/min搅拌处理3min，调整温度为70℃，获得填充材料，待用；

(3)浇注：将步骤2)获得的填充材料浇注在步骤1)获得的镍铁矿渣空心砌块中，再将其置于自然环境中进行养护处理28天后，即可获得轻质复合保温砌块。

参照国家标准JGT407-2013《自保温混凝土复合砌块》、JGT266-2011《泡沫混凝土》、GB/T15229-2011《轻集料混凝土小型空心砌块》、GB8239-1997《普通混凝土小型空心砌块》和GB/T4111-2013《混凝土砌块和砖试验方法》标准对上述实施例1～3所得的产品的各项性能进行检测，其检测结果如下表1～3所示：

表1镍铁矿渣轻质空心砌块产品主要性能

由表1数据显示结果可以看出，本发明所生产出的镍铁矿渣轻质空心砌块产品，其各项指标均达到国家和建材行业标准所规定的要求。并且在抗压、抗冻性及其综合性能上，相对还具较优的优势。

表2镍铁矿渣制备轻质复合自保温砌块中填充材料产品主要性能

由表2数据显示结果可以看出，本发明所生产出镍铁矿渣制备轻质复合自保温砌块中填充材料产品，其各项指标均达到国家和建材行业标准所规定的要求。并且其抗压强度相对还具较优的优势。

表3镍铁矿渣制备轻质复合自保温砌块产品主要性能

由表3数据显示结果可以看出，本发明所生产出镍铁矿渣制备轻质复合自保温砌块中填充材料产品，其各项指标均达到国家和建材行业标准所规定的要求。

在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案所能达到的技术效果做进一步的阐述和理解，并不是对本发明的技术方案的进一步的限制，本领域技术人员在此基础上做出的非突出的实质性特征和非显著进步的改进，均属于本发明的保护范畴。

Claims (9)

1.一种轻质复合保温砌块，其特征在于，该轻质复合保温砌块由镍铁矿渣作为原料制备，并通过镍铁矿渣空心砌块与填充材料复合而成。

2.如权利要求1所述的轻质复合保温砌块，其特征在于，所述的镍铁矿渣空心砌块的原料成分(以干基重量份计)为镍铁矿渣80～90份，水泥10～20份，外加剂0～1份。

3.如权利要求1或2所述的轻质复合保温砌块，其特征在于，所述的镍铁矿渣具有≥52.6％的粒径为5-10mm，≤20％的粒径为<0.15mm，并且在镍铁矿渣材料中，粒径<0.15mm的镍铁矿渣与粒径为5-10mm的镍铁矿渣的质量比的比值为0.38。

4.如权利要求2所述的轻质复合保温砌块，其特征在于，所述的外加剂为碳酸钠。

5.如权利要求1所述的轻质复合保温砌块，其特征在于，所述的填充材料的原料成分(以干基重量份计)为镍铁矿渣粉80～90份，石膏1～5份，水泥3～6份，石灰1～6份，发泡剂1～2份。

6.如权利要求5所述的轻质复合保温砌块，其特征在于，所述的镍铁矿渣粉的比表面积≥350㎡/kg。

7.如权利要求5所述的轻质复合保温砌块，其特征在于，所述的石灰为生石灰，其消解温度≥65℃，消化时间<25min，其中CaO的质量百分含量≥65％。

8.如权利要求5所述的轻质复合保温砌块，其特征在于，所述的发泡剂为铝粉膏。

9.如权利要求1-8任一项所述的轻质复合保温砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备镍铁矿渣空心砌块：将镍铁矿渣和水泥按照上述配比置于搅拌机中，采用搅拌速度为100-130r/min搅拌处理5-15min，使其搅拌混合均匀后，再向其中按照配比加入外加剂和水，维持搅拌速度为100-130r/min，搅拌反应3～5min后，调整其水料比为0.22～0.25，静置1-4min后，继续维持搅拌速度进行搅拌处理，并采取边搅拌边将混合料送入砌块成型机上布料进行振动压制成型，振动压力控制在3.5-4.6㎏/㎡，振动压制时间为5-10s，再将成型后的砌块在自然条件下养护10-28天，即可获得镍铁矿渣空心砌块，待用；

(2)填充材料制备：镍铁矿渣粉，石膏，水泥，石灰按照上述配比进行混合均匀后，再向其中按照水料比为0.15-0.17加入水，并同时向其中加入上述重量份的发泡剂，并采用搅拌速度为100-120r/min搅拌处理2-4min，调整温度为60-80℃，获得填充材料，待用；

(3)浇注：将步骤2)获得的填充材料浇注在步骤1)获得的镍铁矿渣空心砌块中，再将其置于自然环境中进行养护处理28天后，即可获得轻质复合保温砌块。