CN104803635A

CN104803635A - 废玻璃特细尾矿砂地面砖及其制备方法

Info

Publication number: CN104803635A
Application number: CN201510164380.7A
Authority: CN
Inventors: 宁宝宽; 孟晋; 李明飞; 赵飞
Original assignee: Shenyang University of Technology
Current assignee: Shenyang University of Technology
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2015-07-29

Abstract

本发明提供一种废玻璃特细尾矿砂地面砖及其制备方法，所述地面砖包括骨料、胶凝材料和减水剂，其中骨料为尾矿砂和废玻璃颗粒，胶凝材料为水泥和废玻璃粉，按本发明配方和制作工艺生产的免烧免蒸砖具有尾矿砂和废玻璃等废弃物利用率高、砖的强度高、耐久性好、生产工艺简单的优点，适合产业化生产。

Description

废玻璃特细尾矿砂地面砖及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种废玻璃特细尾矿砂地面砖及其制备方法。

背景技术：作为矿业工程的附加产物，我国现有尾矿总量约为100亿吨，而且还在以每年3亿吨的速度增加。尾矿的大量堆存带来的资源、环境、土地等方面的影响和问题日益突出。与粉煤灰、煤矸石等固体废弃物相比，尾矿的综合利用技术更加复杂，难度更大。为此，工业和信息化部、科技部、国土资源部、国家安全监管总局等有关部门组织编制了《金属尾矿综合利用专项规划(2010-2015)》，规划加大研发力度，攻克一批具有原创性、前瞻性和自主知识产权的尾矿综合利用重大共性关键技术，在尾矿综合利用各重点领域建成一批具有带动效应的示范项目。力争到2015年全国尾矿综合利用率由目前的不足10％提高到20％的发展目标。其中尾矿整体利用生产建筑材料是解决尾矿大量堆存的最有效途径之一，计划重点规划建设130-150个尾矿生产建筑材料项目，总投资约180亿元，因此，金属尾矿砂在建筑材料方面的综合利用是一项利国利民的朝阳产业。

此外，我国玻璃用量随着建筑等行业的高速发展而逐年增加。废弃玻璃的总量也与日俱增。据统计，我国每年城市的废弃玻璃约450～750万吨，占城市生活垃圾总量的3％～5％，仅北京每天扔掉的废玻璃就高达1500吨。目前，中国废玻璃利用率仅25％～30％，远远低于很多欧洲国家70％以上的利用率。因此，废玻璃作为一种能够回收利用的资源，如何将其有效地再利用是一个亟待解决的重要问题。

利用尾矿生产建筑工程用砖一般工艺过程是：以尾矿砂为主要原料，掺入少量的骨料、钙质胶凝材料及外加剂，加入适量的水，搅拌均匀后振动或压制成型，脱模后常温常压养护。尾矿制砖具有生产工艺简单、投资少见效快、经济环保的特点，也符合我国的经济发展政策，因此近年来我国在这个领域的研究也较多，已经取得大量成果，尾矿免烧砖企业也发展的如火如荼，但是与国际先进水平相比还有非常明显的差距，还存在不少问题。总体来说，应用于生产免烧砖等墙体材料时，尾矿砂绝大多数只作为原材料(细骨料)来使用，因尾矿所特有的性质，普遍存在以下几点问题：1、尾矿作为细骨料使用掺量很低，一般在50％左右，还需要补充30％的粗骨料，使得尾矿的综合利用率较低；2、胶凝材料、各种外加剂用量大，直接导致尾矿砖制作成本的增加；3、现有尾矿砖的耐候性差，特别是在冻融循环作用下，表层脱落现象比较严重。以上几点，严重阻碍了尾矿生产建筑材料产业化的快速发展。因此，研制开发尾矿掺量高、耐候性好、成本低的尾矿砖石行业急需解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种废玻璃特细尾矿砂地面砖及其制备方法，目的在于改善常见免蒸免压地面砖吸水率高、耐磨性差、易冻融破坏的通病。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种废玻璃特细尾矿砂地面砖，其特征在于：所述地面砖包括骨料、胶凝材料和减水剂，其中骨料为尾矿砂和废玻璃颗粒，胶凝材料为水泥和废玻璃粉，尾矿砂含量为总质量的60％-65％，水泥含量为总质量的15％-20％，玻璃颗粒和玻璃粉末含量为总质量的15％-30％，减水剂含量为总质量的0.5％-2％；另外，添加干燥尾矿砂含量15％的自来水，自来水的量不算在所述的总质量范围内。

所述尾矿砂选用铁尾矿砂，为常见高硅尾矿砂，粒径范围属于特细砂。

所述废玻璃颗粒及废玻璃粉所选用的废玻璃包括为常见建筑或容器用废弃物，经破碎并磨细，其所述玻璃颗粒粒径范围0.15mm～5mm，玻璃粉末粒径为不大于0.15mm，两者等量掺入尾矿砂中，质量各为尾矿砂的7.5％～15％。

所述水泥选用硅酸盐水泥。

所述方法包括以下步骤：首先，将废玻璃破碎，经球磨机磨细，过5mm和0.15mm的细筛，筛分出粒径范围在0.15mm～5mm的玻璃颗粒以及小于0.15mm的玻璃粉末，然后按照权利要求1的比例配合将尾矿砂、玻璃颗粒和玻璃粉末水泥进行混合搅拌，然后加减水剂、水，继续充分搅拌，闷料15-25min，在胶凝材料初凝前在20MPa的压力机下成型，然后自然养护20-28d后即可。

优点及效果：

本发明提供一种废玻璃特细尾矿砂地面砖及其制备方法，本发明所述废玻璃尾矿砂地面砖在骨料充分利用了两种固体废弃物的特性，有效的节省了粗骨料并降低了生产成本，同时也简化了生产工艺；胶凝材料以常见的中等强度的普通硅酸盐水泥为主料，辅以少量的石灰，外加剂为减水剂。为改善尾矿颗粒由于级配不良导致的尾矿砖强度不足的缺点，本发明在尾矿砖的制作过程中添加了占部分玻璃颗粒用于改善尾矿砂的颗粒机配，添加具有一定火山灰活性的玻璃粉能够提供尾矿砂砖的强度和耐久性。按本发明配方和制作工艺生产的免烧免蒸砖具有尾矿砂和废玻璃等废弃物利用率高、砖的强度高、耐久性好、生产工艺简单的优点，适合产业化生产。

具体实施方式：下面对本发明做进一步的描述：

本发明提供一种废玻璃特细尾矿砂地面砖，所述地面砖包括骨料、胶凝材料和减水剂，其中骨料为尾矿砂和废玻璃颗粒，胶凝材料为水泥和废玻璃粉，尾矿砂含量为总质量的60％-65％，水泥含量为总质量的15％-20％，玻璃颗粒和玻璃粉末含量为总质量的15％-30％，减水剂含量为总质量的0.5％-2％；另外，添加干燥尾矿砂含量15％的自来水。

所述水泥选用硅酸盐水泥。

实施例1：

骨料选用铁尾矿砂，质量占骨料质量的60％。铁尾矿砂为高硅型尾矿砂，是常见的旋流型筑坝尾矿砂，主要矿物成分如下表，细度模数为0.9-1.2之间，按照参照行业标准JGJ52-92《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》分类，属于特细砂。

SiO₂	CaO	Fe₂O₃	Al₂O₃	MgO	其他
						73.9％	4.5％	7.5％	5.8％	3.3％	5％

废玻璃选自废品回收站的建筑平板玻璃以及啤酒瓶等玻璃容器(玻璃瓶需要浸水，除去商标等杂质)，将废玻璃置于球磨机中进行破碎和粉磨，一段时间后取出过筛，粒径大于5mm的继续粉磨，粒径小于5mm的分成0.15mm～5mm的玻璃颗粒和小于0.15mm的玻璃粉末两部分，分别称取等量玻璃颗粒和玻璃粉，合计占总质量的30％与60％尾矿砂混合。

胶凝材料选用水泥，其中水泥为425号普通硅酸盐水泥，质量为总质量的19％。

组分中另外还包括1％的减水剂。

制备方法为确保产品质量的关键，包括以下步骤：首先将尾矿砂、玻璃颗粒、玻璃粉及水泥进行混合搅拌；常见尾矿砂中常含有7％-12％的水，本实施例中加水量为干燥尾矿砂质量的15％，然后加减水剂，继续充分搅拌均匀后，闷料15min，在胶凝材料初凝前在20MPa的压力机下成型，然后自然养护28d后即可，其抗压强度等力学特性相对于普通尾矿砂地面砖可以提高30％～45％左右，抗冻循环特性也有明显提高。

下表为将通过上述实施例1制备的尾矿砂地面砖自然养护28d后的主要技术指标。

上述指标为在建筑材料实验室研究结果。按配方要求配料后，闷料20分钟，分二层压实装入预制240*120*53mm的钢试模中(已经刷隔离剂)，在压力机上加压至20MPa，24h后脱模，20℃～25℃左右室温覆盖并洒水养护，28d后，在砖抗压、抗折试验机上进行试验；冻融试验在冻融试验箱中进行，24h为一个冻融循环。密度值为砖的饱水密度，由于废玻璃粉末的粒径介于水泥和尾矿砂粒径之间，可以起到骨料的填充作用，使该方法制备的尾矿砂地面砖密度相对较大，但是密实性更好，砖的吸水率较常见尾矿砖减少，抗渗和抗冻融等耐久性能得到提高。同时，玻璃的生产工艺决定磨细的玻璃粉末中存在大量的游离态的二氧化硅，其具有一定的火山灰活性，它的存在使地面砖中水化硅酸钙等数量增加，从而也能较大的提高砖的抗压和抗折强度。最后，玻璃颗粒的添加有效的改善了原特细尾矿砂的细度模数，本研究添加60％质量份数的尾矿砂其细度模数由1.1提高的1.52，由特细砂上升到细砂的分级范围，玻璃颗粒本身的硬度对地面砖的强度等力学指标也起到了明显的作用。因此，该方法生产的地面砖具有较大的社会和经济效益。

实施例2：

骨料选用铁尾矿砂，质量占骨料质量的65％。铁尾矿砂为高硅型尾矿砂，是常见的旋流型筑坝尾矿砂，主要矿物成分如下表，细度模数为0.9-1.2之间，按照参照行业标准JGJ52-92《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》分类，属于特细砂。

废玻璃选自建筑用废弃物活容器用废弃物，将废玻璃置于球磨机中进行破碎和粉磨，一段时间后取出过筛，粒径大于5mm的继续粉磨，粒径小于5mm的分成0.15mm～5mm的玻璃颗粒和小于0.15mm的玻璃粉末两部分，分别称取等量玻璃颗粒和玻璃粉，合计占骨料质量的18％与尾矿砂混合。

胶凝材料选用水泥，其中水泥为425号普通硅酸盐水泥，质量为总质量的15％。

组分中另外还包括2％的减水剂。

制备方法为确保产品质量的关键，包括以下步骤：首先将尾矿砂、玻璃颗粒、玻璃粉及水泥进行混合搅拌；常见尾矿砂中常含有7％-12％的水，本实施例中加水量为干燥尾矿砂质量的15％，然后加减水剂，继续充分搅拌均匀后，闷料25min，在胶凝材料初凝前在20MPa的压力机下成型，然后自然养护20d后即可，其抗压强度等力学特性相对于普通尾矿砂地面砖可以提高30％～45％左右，抗冻循环特性也有明显提高。

下表为将通过上述实施例2制备的尾矿砂地面砖自然养护20d后的主要技术指标。

上述指标为在建筑材料实验室研究结果。按配方要求配料后，闷料20分钟，分二层压实装入预制240*120*53mm的钢试模中(已经刷隔离剂)，在压力机上加压至20MPa，24h后脱模，20℃～25℃左右室温覆盖并洒水养护，28d后，在砖抗压、抗折试验机上进行试验；冻融试验在冻融试验箱中进行，24h为一个冻融循环。密度值为砖的饱水密度，由于废玻璃粉末的粒径介于水泥和尾矿砂粒径之间，可以起到骨料的填充作用，使该方法制备的尾矿砂地面砖密度相对较大，但是密实性更好，砖的吸水率较常见尾矿砖减少，抗渗和抗冻融等耐久性能得到提高。同时，玻璃的生产工艺决定磨细的玻璃粉末中存在大量的游离态的二氧化硅，其具有一定的火山灰活性，它的存在使地面砖中水化硅酸钙等数量增加，从而也能较大的提高砖的抗压和抗折强度。最后，玻璃颗粒的添加有效的改善了原特细尾矿砂的细度模数，本研究添加的尾矿砂其细度模数有了明显提高，由特细砂上升到细砂的分级范围，玻璃颗粒本身的硬度对地面砖的强度等力学指标也起到了明显的作用。因此，该方法生产的地面砖具有较大的社会和经济效益。

实施例3：

废玻璃选自建筑用废弃物活容器用废弃物，将废玻璃置于球磨机中进行破碎和粉磨，一段时间后取出过筛，粒径大于5mm的继续粉磨，粒径小于5mm的分成0.15mm～5mm的玻璃颗粒和小于0.15mm的玻璃粉末两部分，分别称取等量玻璃颗粒和玻璃粉，合计占骨料质量的15％与尾矿砂混合。

胶凝材料选用水泥，其中水泥为425号普通硅酸盐水泥，质量为总质量的19.5％。

组分中另外还包括0.5％的减水剂。

制备方法为确保产品质量的关键，包括以下步骤：首先将尾矿砂、玻璃颗粒、玻璃粉及水泥进行混合搅拌；常见尾矿砂中常含有7％-12％的水，本实施例中加水量为干燥尾矿砂质量的15％，然后加减水剂，继续充分搅拌均匀后，闷料20min，在胶凝材料初凝前在20MPa的压力机下成型，然后自然养护23d后即可，其抗压强度等力学特性相对于普通尾矿砂地面砖可以提高30％～45％左右，抗冻循环特性也有明显提高。

下表为将通过上述实施例3制备的尾矿砂地面砖自然养护23d后的主要技术指标。

Claims

1.一种废玻璃特细尾矿砂地面砖，其特征在于：所述地面砖包括骨料、胶凝材料和减水剂，其中骨料为尾矿砂和废玻璃颗粒，胶凝材料为水泥和废玻璃粉，尾矿砂含量为总质量的60%-65%，水泥含量为总质量的15%-20%，玻璃颗粒和玻璃粉末含量为总质量的15%-30%，减水剂含量为总质量的0.5%-2%；另外，添加干燥尾矿砂含量15%的自来水，自来水的量不算在所述的总质量范围内。

2.根据权利要求1所述的废玻璃特细尾矿砂地面砖，其特征在于：所述尾矿砂选用铁尾矿砂，为常见高硅尾矿砂，粒径范围属于特细砂。

3.根据权利要求1所述的废玻璃特细尾矿砂地面砖，其特征在于：所述废玻璃颗粒及废玻璃粉所选用的废玻璃包括为常见建筑或容器用废弃物，经破碎并磨细，其所述玻璃颗粒粒径范围0.15mm~5mm，玻璃粉末粒径为不大于0.15mm，两者等量掺入尾矿砂中，质量各为尾矿砂的7.5%~15%。

4.根据权利要求1所述的废玻璃特细尾矿砂地面砖，其特征在于：所述水泥选用硅酸盐水泥。

5.一种权利要求1所述的废玻璃特细尾矿砂地面砖的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：首先，将废玻璃破碎，经球磨机磨细，过5mm和0.15mm的细筛，筛分出粒径范围在0.15mm~5mm的玻璃颗粒以及小于0.15mm的玻璃粉末，然后按照权利要求1的比例配合将尾矿砂、玻璃颗粒和玻璃粉末水泥进行混合搅拌，然后加减水剂、水，继续充分搅拌，闷料15-25min，在胶凝材料初凝前在20MPa的压力机下成型，然后自然养护20-28d后即可。