CN104478329A - 一种锑矿尾砂生产蒸压加气混凝土砌块的制备方法 - Google Patents

一种锑矿尾砂生产蒸压加气混凝土砌块的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锑矿尾砂生产蒸压加气混凝土砌块的制备方法，它包括以下步骤：1)将锑矿尾砂干燥磨细后过筛，得到粒径≤0.150mm的备用锑矿尾砂；2)将步骤1)得到的锑矿尾砂与生石灰粉、粉煤灰、水泥、石膏、水混合搅拌，各原料质量百分比为：65％～75％的锑矿尾砂，13％～23％的粉煤灰，5％的生石灰粉，2％的石膏，5％的水泥，水料比为0.60～0.68；然后加入发泡铝粉悬液，发泡铝粉悬液中的铝粉的质量为以上原料干重的0.10％～0.15％；3)将第2)步得到的混合浆料发泡成坯养护；4)将第3)步得到的坯体蒸压养护，即得到所述加气混凝土砌块。本发明利用锑矿尾砂替代砂，节约能源与资源，使锑矿尾砂得到无害化、资源化利用，符合国家循环经济的产业政策，具有显著的经济、社会和环境效益。

Description

一种锑矿尾砂生产蒸压加气混凝土砌块的制备方法
技术领域
本发明属于土木工程材料领域，尤其涉及一种锑矿尾砂生产蒸压加气混凝土砌块的制备方法。
背景技术
锑作为一种重要的国家战略物质，主要用于生产陶瓷、玻璃、电池、油漆、军火、半导体、杀虫剂以及阻燃剂等。世界锑储量大约4.5～6百万吨，中国储量3.0～3.5百万吨，世界主要国家锑用量都很大，每年约12～15万吨，中国作为世界头号锑生产大国，2013年生产的锑与锑产品达到了31.16万吨。目前，全国(尤其是湖南、贵州、广西)的锑矿采矿、选矿、冶炼过程中产生了大量的锑矿尾砂。当前处理锑矿尾砂的主要方法是建立尾砂库或尾砂坝进行堆放，这种处理方式不仅要占用大量土地，而且要耗用大量的人力、物力、财力将锑矿尾砂进行转移，此外尾砂库堆放时还存在溃坝的危险从而给大气、土壤、水环境与人民的生命财产安全带来极大的隐患。
为减轻锑矿尾砂带来的隐患，对锑尾矿渣的综合利用已逐步开展相关研究与应用，如中国专利申请号为201210449313.6的发明专利，公开了一种锑矿尾渣加气混凝土砌块及其制备方法，材料按重量比为锑矿尾渣60～80份，水泥10～25份，石灰10～30份，发气剂0.05～0.15份，再加干料总重量的15％～40％的水，然后按照一定的顺序混匀，静停预养、翻转切割、蒸压养护得到混凝土砌块。该方案中锑尾矿渣为选矿产生的尾矿，但对周围环境污染更严重的锑冶炼渣没有涉及，且材料性能优势发挥不明显，同时原料中石灰、水泥所占比重较大，因此产品成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种性能优异且成本较低的锑矿尾砂生产蒸压加气混凝土砌块的制备方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的方案为:
一种锑矿尾砂生产蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1)将锑矿尾砂干燥、磨细后过筛，得到粒径≤0.150mm的备用锑矿尾砂；
2)将步骤1)得到的锑矿尾砂与生石灰粉、粉煤灰、水泥、石膏、水混合搅拌，各原料质量百分比分别为：65％～75％的锑矿尾砂，13％～23％的粉煤灰，5％的生石灰粉，2％的石膏，5％的水泥，水料比为0.60～0.68；然后加入发泡铝粉悬液，所述发泡铝粉悬液中的铝粉的质量为以上原料干重的0.10％～0.15％；
3)将第2)步得到的混合浆料发泡成坯养护；
4)将第3)步得到的坯体蒸压养护，即得到所述加气混凝土砌块。
上述方案中，所述锑矿尾砂是锑采矿废石、选矿废渣及冶炼渣的混合物。
上述方案中，所述锑矿尾砂中主要成分包括：SiO2含量为55.75％～58.14％，Fe2O3含量为11.37％～13.31％，Al2O3含量为12.06％～13.43％，CaO含量为8.76％～10.77％，MgO含量为0.93％～1.62％，K2O含量为1.16％～1.58％。
上述方案中，所述步骤2)中的加料顺序为锑矿尾砂-粉煤灰-生石灰粉-石膏-水泥，然后加入水搅拌，最后加入发泡铝粉悬液混合搅拌。
上述方案中，所述锑矿尾砂、粉煤灰、生石灰粉、石膏及水泥混合搅拌的速度为300r/min，时间为2～2.5min；所述加入水搅拌的速度为500r/min，时间为1～1.5min；最后加入发泡铝粉悬液混合搅拌的速度为800r/min，时间为1～2min。
上述方案中，所述发泡铝粉悬液的质量浓度为15％。
上述方案中，所述步骤3)中的发泡成坯养护具体为：将步骤2)得到的混合浆料入模，入模温度控制在30℃～40℃，模具内装料控制在模具的3/5～2/3高度处；将装料后的模具放入恒温恒湿养护箱养护。
上述方案中，所述恒温恒湿发泡养护的温度控制在40℃～60℃，相对湿度≥95％，养护时间为3～4h，坯体切割时的压强≥0.5Mpa。
上述方案中，所述步骤4)中的坯体蒸压养护具体为：将步骤3)发泡养护后所得的坯体放入蒸压釜中，采用阶梯式升降压养护方式，最高压力为1.1MPa，对应的最高温度为183℃，阶梯升压阶段采取的方法：升压过程中在压强0.2Mpa、0.5Mpa、0.8Mpa各保持1h，达到最高设定压强1.1MPa后稳压8h；降压过程中在压强0.5Mpa时静停0.5h，最终在蒸压釜中自然冷却得到合格产品。
上述方案中，所述步骤1)中的干燥温度为130℃～150℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)利用本发明的方法，使锑矿尾砂中的资源得到合理利用。加气混凝土砌块在发泡养护与蒸压养护过程中，锑矿尾砂中的活性成分SiO2、Al2O3以及CaO缓慢释放出来与加入的生石灰粉、火电厂粉煤灰发生化学反应生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物。锑矿尾砂能完全替代石英砂等硅质材料，充分利用锑矿尾砂中的活性成分，符合国家“循环经济、绿色生产”的政策。
(2)加入的石膏在蒸压加气混凝土砌块制备工艺中能调节水泥的凝结时间，延长生石灰的消化时间，降低石灰的消化温度以及料浆的凝结稠化，并提高发泡铝粉的发气反应的均匀性。此外加入石膏能提高坯体砌体强度，减少砌体的收缩率。
(3)锑矿尾砂生产的蒸压加气混凝土砌块质量轻、高强、保温、隔热、防虫蛀等特点，材料放射性核素检测符合A类标准的要求。
(4)锑矿尾砂中的重金属锑、砷、汞、镉很好的固化在蒸压加气混凝土砌块中，砌块中浸出液各重金属浓度均低于浸出毒性鉴别标准值，可以从根本上解决锑矿尾砂对环境的污染问题。
附图说明
图1为本发明的制备方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步对本发明进行说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
一、用锑矿尾渣生产蒸压混凝土砌块
以下实施例中所选用的锑矿尾砂的化学成分分析见表1。
实施例1
(1)取某锑矿尾砂与成型养护成坯切割后边角余料置入温度设130℃～150℃的干燥机中干燥，将干燥后的混合料送入球磨机磨细，最后经0.150mm筛分机过筛后备用。
(2)根据本发明的蒸压加气混凝土砌块的制备工艺分别称取定质量比的锑矿尾砂、粉煤灰、生石灰粉、石膏、425#普通硅酸盐水泥、25℃左右的水与发泡铝粉(人工调制成15％的发泡铝粉悬液)待用；然后将锑矿尾砂-粉煤灰-生石灰粉-石膏-水泥的顺序投入型号为NJ-160A的机械搅拌机中并以300r/min搅拌2.5min，随后在搅拌机中加定质量的水以500r/min搅拌1.5min，最后加发泡铝粉悬液以800r/min搅拌2min；原材料质量百分比分别为：65％的锑矿尾砂，23％的粉煤灰，5％的生石灰粉，2％的石膏，5％的水泥，铝粉为以上原料干重的0.10％，水料比为0.60。
(3)将第(2)步混合浆料入模，入模温度控制在30℃～40℃，模具内装料控制在模具3/5高度处；将装料后的模具放入恒温恒湿养护箱养护，养护温度控制在60℃，相对湿度控制≥95％，养护时间为3小时，当坯体达到0.5Mpa后根据所需尺寸进行切割，切割后的边角余料送至锑矿尾砂干燥机中。
(4)将发泡养护后经切割的坯体放入蒸压釜中，采用阶梯式升降压养护方式，最高压力设定为1.1MPa，对应的最高温度为183℃，阶梯升压阶段采取的方法：升压过程中在压强为0.2Mpa、0.5Mpa、0.8Mpa各保持1h，达到最高设定压强1.1MPa后保持8h；降压过程中在压强0.5Mpa时静停0.5h，最终在蒸压釜中缓慢冷却得到蒸压加气混凝土砌块。
实施例2
(1)取某锑矿尾砂与成型养护成坯切割后边角余料置入温度设130℃～150℃的干燥机中干燥，将干燥后的混合料送入球磨机磨细，最后经0.150mm筛分机过筛后备用。
(2)根据本发明的蒸压加气混凝土砌块的制备工艺分别称取定质量比的锑矿尾砂、粉煤灰、生石灰粉、石膏、425#普通硅酸盐水泥、水与发泡铝粉(人工调制成15％的发泡铝粉悬液)待用；然后将锑矿尾砂-粉煤灰-生石灰粉-石膏-水泥的顺序投入型号为NJ-160A的机械搅拌机中并以300r/min搅拌2min，随后在搅拌机中加定质量25℃左右的水以500r/min搅拌1.5min，最后加发泡铝粉悬液以800r/min搅拌1min；原材料质量百分比分别为：70％的锑矿尾砂，18％的粉煤灰，5％的生石灰粉，2％的石膏，5％的水泥，铝粉为以上原料干重的0.12％，水料比为0.65。
(3)将第(2)步混合浆料入模，入模温度控制在30℃～40℃，模具内装料控制在模具3/5高度处；将装料后的模具放入恒温恒湿养护箱养护，养护温度控制在50℃，相对湿度控制≥95％，养护时间为3.5小时，当坯体达到0.5Mpa后根据所需尺寸进行切割，切割后的边角余料送至锑矿尾砂干燥机中。
(4)将发泡养护后经切割的坯体放入蒸压釜中，采用阶梯式升降压养护方式，最高压力设定为1.1MPa，对应的最高温度为183℃，阶梯升压阶段采取的方法：升压过程中在压强为0.2Mpa、0.5Mpa、0.8Mpa各保持1h，达到最高设定压强1.1MPa后保持8h；降压过程中在压强0.5Mpa时静停0.5h，最终在蒸压釜中缓慢冷却得到蒸压加气混凝土砌块。
实施例3
(1)取某锑矿尾砂与成型养护成坯切割后边角余料置入温度设130℃～150℃的干燥机中干燥，将干燥后的混合料送入球磨机磨细，最后经0.150mm筛分机过筛后备用。
(2)根据本发明的蒸压加气混凝土砌块的制备工艺分别称取定质量比的锑矿尾砂、粉煤灰、生石灰粉、石膏、425#普通硅酸盐水泥、25℃左右的水与发泡铝粉悬液(人工调制成15％的发泡铝粉悬液)待用；然后将锑矿尾砂-粉煤灰-生石灰粉-石膏-水泥的顺序投入型号为NJ-160A的机械搅拌机中并以300r/min搅拌2min，随后在搅拌机中加定质量的水以500r/min搅拌1.5min，最后加发泡铝粉悬液以800r/min搅拌1min；原材料质量百分比分别为：75％的锑矿尾砂，13％的粉煤灰，5％的生石灰粉，2％的石膏，5％的水泥，铝粉为以上原料干重的0.15％，水料比为0.68。
(3)将第(2)步混合浆料入模，入模温度控制在30℃～40℃，模具内装料控制在模具2/3高度处；将装料后的模具放入恒温恒湿养护箱养护，养护温度控制在40℃，相对湿度控制≥95％，养护时间为4小时，当坯体达到0.5Mpa后根据所需尺寸进行切割，切割后的边角余料送至锑矿尾砂干燥机中。
(4)将发泡养护后经切割的坯体放入蒸压釜中，采用阶梯式升降压养护方式，最高压力设定为1.1MPa，对应的最高温度为183℃，阶梯升压阶段采取的方法：升压过程中在压强为0.2Mpa、0.5Mpa、0.8Mpa各保持1h，达到最高设定压强1.1MPa后保持8h；降压过程中在压强0.5Mpa时静停0.5h，最终在蒸压釜中缓慢冷却得到蒸压加气混凝土砌块。
对比例
(1)取某锑矿尾砂与成型养护成坯切割后边角余料置入温度设130℃～150℃的干燥机中干燥，将干燥后的混合料送入球磨机磨细，最后经0.150mm筛分机过筛后备用。
(2)根据本发明的蒸压加气混凝土砌块的制备工艺分别称取定质量比的锑矿尾砂、粉煤灰、生石灰粉、425#普通硅酸盐水泥、25℃左右的水与发泡铝粉(人工调制成15％的发泡铝粉悬液)待用；然后将锑矿尾砂-粉煤灰-生石灰粉-水泥的顺序投入型号为NJ-160A的机械搅拌机中并以300r/min搅拌2.5min，随后在搅拌机中加定质量的水以500r/min搅拌1.5min，最后加发泡铝粉悬液以800r/min搅拌2min；原材料质量百分比分别为：70％的锑矿尾砂，20％的粉煤灰，5％的生石灰粉，5％的水泥，铝粉为以上原料干重的0.10％，水料比为0.60。
(3)将第(2)步混合浆料入模，入模温度控制在30℃～40℃，模具内装料控制在模具3/5高度处；将装料后的模具放入恒温恒湿养护箱养护，养护温度控制在60℃，相对湿度控制≥95％，养护时间为3小时，当坯体达到0.5Mpa后根据所需尺寸进行切割，切割后的边角余料送至锑矿尾砂干燥机中。
(4)将发泡养护后经切割的坯体放入蒸压釜中，采用阶梯式升降压养护方式，最高压力设定为1.1MPa，对应的最高温度为183℃，阶梯升压阶段采取的方法：升压过程中在压强为0.2Mpa、0.5Mpa、0.8Mpa各保持1h，达到最高设定压强1.1MPa后保持8h；降压过程中在压强0.5Mpa时静停0.5h，最终在蒸压釜中缓慢冷却得到蒸压加气混凝土砌块。
二、锑矿尾砂蒸压加气混凝土砌块的性能测试
将上述3个实施例和实验例得到的蒸压加气混凝土砌块，按照《蒸压加气混凝土砌块标准》(GB11968-2006)、《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)及《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)规定的方法进行性能测试，检测结果见表2。
表2：锑矿尾砂蒸压加气混凝土砌块性能检测
从检测结果可以看出实施例1～实施例3生产的锑矿尾砂加气混凝土砌块能达到B06优等品的要求；所有实施例材料放射性核素检测符合A类标准要求，砌块浸出液重金属浓度低于浸出毒性鉴别标准值(锑毒性鉴别标准值空缺)。实验例由于没有添加石膏组份强度达不到B06优等品的要求，且密度、干燥收缩率、导热系数大，冻后强度低，重金属浸出浓度高。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明法原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本方法的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锑矿尾砂生产蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1)将锑矿尾砂干燥、磨细后过筛，得到粒径≤0.150mm的备用锑矿尾砂；
2)将步骤1)得到的锑矿尾砂与生石灰粉、粉煤灰、水泥、石膏、水混合搅拌，各原料质量百分比分别为：65％～75％的锑矿尾砂，13％～23％的粉煤灰，5％的生石灰粉，2％的石膏，5％的水泥，水料比为0.60～0.68；然后加入发泡铝粉悬液，所述发泡铝粉悬液中的铝粉的质量为以上原料干重的0.10％～0.15％；
3)将第2)步得到的混合浆料发泡成坯养护；
4)将第3)步得到的坯体蒸压养护，即得到所述加气混凝土砌块。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锑矿尾砂是锑采矿废石、选矿废渣及冶炼渣的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述锑矿尾砂中主要成分：SiO2含量为55.75％～58.14％，Fe2O3含量为11.37％～13.31％，Al2O3含量为12.06％～13.43％，CaO含量为8.76％～10.77％，MgO含量为0.93％～1.62％，K2O含量为1.16％～1.58％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的加料顺序为锑矿尾砂-粉煤灰-生石灰粉-石膏-水泥，然后加入水搅拌，最后加入发泡铝粉悬液混合搅拌。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述锑矿尾砂、粉煤灰、生石灰粉、石膏及水泥混合搅拌的速度为300r/min，时间为2～2.5min；所述加入水搅拌的速度为500r/min，时间为1～1.5min；最后加入发泡铝粉悬液混合搅拌的速度为800r/min，时间为1～2min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述发泡铝粉悬液的质量浓度为15％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的发泡成坯养护具体为：将步骤2)得到的混合浆料入模，入模温度控制在30℃～40℃，模具内装料控制在模具的3/5～2/3高度处；将装料后的模具放入恒温恒湿养护箱养护。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述恒温恒湿发泡养护的温度控制在40℃～60℃，相对湿度≥95％，养护时间为3～4h，坯体切割时的压强≥0.5Mpa。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中的坯体蒸压养护具体为：将步骤3)发泡养护后所得的坯体放入蒸压釜中，采用阶梯式升降压养护方式，最高压力为1.1MPa，对应的最高温度为183℃，阶梯升压阶段采取的方法：升压过程中在压强0.2Mpa、0.5Mpa、0.8Mpa各保持1h，达到最高设定压强1.1MPa后稳压8h；降压过程中在压强0.5Mpa时静停0.5h，最终在蒸压釜中自然冷却得到合格产品。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的干燥温度为130℃～150℃。
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