CN105254265A - 硅钙渣蒸压砖及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种硅钙渣蒸压砖及其制造方法。本发明提供的硅钙渣蒸压砖按物料干重计，其原料组成为：硅钙渣20-50重量份、粉煤灰10-30重量份、电石渣5-15重量份、石膏1-7重量份以及中细砂25-45重量份，所述硅钙渣蒸压砖是将所述原料混合并压制成型，再经静养和蒸压养护获得的。本发明提供一种硅钙渣蒸压砖，使用硅钙渣作为主要原料，相比传统的粉煤灰蒸压砖具有更高的强度和耐久性，同时对高铝粉煤灰提铝产业的废物进行高效处理。本发明提供的制造硅钙渣蒸压砖的方法生产工艺简单、成本低廉、环保无污染。

Description

硅钙渣蒸压砖及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种硅钙渣蒸压砖及其制造方法，属于建材加工制造技术领域。
背景技术
粉煤灰是燃煤冶金和电力企业生产过程中产生的一种固体废弃物，其产量约占燃煤总量的5-20％，产量十分巨大，如不及时处理将会导致产生地区严重的环境污染。通常粉煤灰中含有丰富的Al2O3，为资源化利用粉煤灰资源，可使用预脱硅-碱-石灰烧结法进行高铝粉煤灰提铝。以内蒙及其周边地区为例，每年冶金和电力企业排放出大约1200万吨Al2O3含量高达50％左右的高铝粉煤灰，且其历年的存积量已超过1亿吨。但是，在每生产1吨Al2O3的同时，伴随产生2.2～2.5吨的主要成分为β-C2S的硅钙渣，并且其含有2～4.5％的可溶性碱(Na2O)，这就致使其具有很强的污染性，特别是对土壤和地下水的污染及其严重，大量堆存时必须对堆场进行防渗处理，因而如何能有效处理掉硅钙渣成为高铝粉煤灰提铝产业亟需解决的问题。
另一方面，蒸压砖具有外观质量好、强度高、重量轻等性能，是实心粘土砖的理想代替品，可广泛应用于建筑物基础和内外墙体，节约不可再生资源粘土，有效保护耕地和环境。然而现有的蒸压砖通常以粉煤灰作为主要原料，其强度和耐久性较差。
发明内容
本发明提供一种硅钙渣蒸压砖，使用硅钙渣作为主要原料，具有优异的强度和耐久性，同时实现对高铝粉煤灰提铝产业的废物进行高效处理。
本发明还提供一种上述硅钙渣蒸压砖的制造方法，该方法生产工艺简单、成本低廉、环保无污染。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种硅钙渣蒸压砖，按物料干重计，其原料组成为：硅钙渣20-50重量份、粉煤灰10-30重量份、电石渣5-15重量份、石膏1-7重量份以及中细砂25-45重量份，所述硅钙渣蒸压砖是将所述原料混合并压制成型，再经静养和蒸压养护获得的。
硅钙渣作为一种新型固体废料，其使用途径还未得到开发，目前只能堆存。本发明人研究发现，硅钙渣的主要成分为β-C2S，由于β-C2S是一种具有水化胶凝性的物质，且硅钙渣中含有一定量的碱金属氧化物，其可以作为碱激发剂与粉煤灰、矿渣混合制造碱激发胶凝材料。因此硅钙渣是一种非常良好的胶凝材料，可大量用于制造蒸压砖，为市场提供急需的粘土砖替代品。
本发明中，硅钙渣通常可使用冶金行业中产生的副产物。根据本发明提供的方法，按重量含量，通常可使用硅钙渣的矿物成分为β型硅酸二钙(β-C2S)45-65％，水化钙铝榴石(3CaO·Al2O3·SiO2·4H2O)15-20％，方解石10-15％和水合铝酸三钙3CaO·Al2O3·nH2O5-10％。
例如，硅钙渣可为碱石灰烧结法从粉煤灰提取氧化铝产生的副产物。使用上述副产物硅钙渣作为蒸压砖的主要原料，不仅能有效提高蒸压砖的强度和耐久性，还能将硅钙渣进行废物利用，避免其排放对土壤和地下水的污染。
所述石膏可使用脱硫石膏、二水石膏、天然无水石膏或含CaSO4的工业废弃物。优选使用含CaSO4的工业废弃物作为本发明提供的硅钙渣蒸压砖的原料之一，有利于对其进行废物利用，避免排放造成的环境污染问题。
另一方面，本发明还提供一种制造上述硅钙渣蒸压砖的方法，包括：
(1)、将上述各原料混匀，获得混合料；
(2)、将所述混合料压制成型，成型压力25MPa以上，保压时间30s以上，获得砖坯，所述压制成型一般可使用砖坯成型设备进行；
(3)、将所述砖坯在湿度85％以上、15℃以上的条件下静养，一般情况下，静养的时间至少应为8h；
(4)、将静养后的砖坯在170-185℃、0.8-1.2MPa的条件下进行蒸压养护，获得所述硅钙渣蒸压砖。通常所述蒸压养护的时间为6-11h。
由于硅钙渣的主要成分β-C2S，并含有一定的碱，在高温高压等蒸压养护的条件下，加速了其自身水化速度，以及碱与粉煤灰反应生成C-S-A-H胶凝物的速度。因此采用上述方法制造的硅钙渣蒸压砖比传统的粉煤灰蒸压砖具有更高的强度和耐久性。
上述方法的步骤(1)中，由于硅钙渣、电石渣、脱硫石膏为含水物料，可根据其水分含量和前述硅钙渣蒸压砖的各原料配比，称取各原料。然后将称取好的各原料经混匀设备进行充分的均匀，优选使用自动化程度较高的制砖设备，其混匀效果更佳。同时，可根据混合料的含水情况，通过补充一定的水量，控制混合料的水分含量在15～20％。
上述步骤(4)中，将静养后的砖坯置于蒸压釜中，以0.8-1.0℃/min的速度将其升温到170-185℃进行蒸压养护，结束后将获得的砖坯以不高于3℃/min的速率降温，获得所述硅钙渣蒸压砖。待釜内温度降低到50℃时，方可排气泄压，打开釜盖。这样可以避免由于砖体温度和砖体内微孔压力与外界环境温度和压力相差过大，导致裂纹和应力的产生，影响砖的质量。
蒸压养护步骤中，还包括当温度升至80-100℃时，打开泄压阀，应将釜体内的空气进行外排。将蒸压釜泄压以维持其内部压力为0.8-1.2MPa，有利于达到釜内温度的均匀。
本发明方案的实施，至少具有以下优势：
1、本发明提供的硅钙渣蒸压砖具有优异的强度和耐久性。
2、本发明提供的硅钙渣蒸压砖不但利用了高铝粉煤灰提铝产业的固体废弃物，而且减少了对粘土的采掘，节约了资源和能源，保护了环境，促进了粉煤灰提取氧化铝产业的发展，具有明显的社会、经济和环境效益。
3、本发明提供的硅钙渣蒸压砖的制造工艺简单、成本低廉并且环保无污染。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中，硅钙渣蒸压砖的原料为：43份水分含量30％的硅钙渣(折合干重30重量份)，20份的粉煤灰(原灰)，16份水分含量40％的电石渣(折合干重10重量份)，6.25份水分含量20％的脱硫石膏(折合干重5重量份)，35份的中细砂。
本实施例中按以下步骤制造硅钙渣蒸压砖：
(1)、将称取好的原料经混匀设备进行充分的均匀，获得混合料。可选用设备为自动化程度较高的制砖设备，其混匀效果更佳。另外，可根据原料的含水情况，通过补充一定的水量，控制该混合料的水分含量在15-20％之间。
(2)、将上述混合料倒入模具中，在26MPa的压力下保压50s成型，获得砖坯。
(3)、将获得的砖坯在20℃、湿度90％的条件下静养10h。
(4)、最后，将静养后的砖坯置于蒸压釜内进行蒸压养护，以0.8-1.0℃/min的速度将蒸压釜内温度升温到180℃，在压强0.8-1.2MPa的条件下保温10h，在温度升高到90℃时，打开蒸压釜的泄压阀，应将釜体内的空气进行外排，以达到釜内温度的均匀。
保温10h结束后，对蒸压釜内的砖坯进行缓慢降温，降温速度不可高于3℃/min，待釜内温度降低到50℃时，可排气泄压，打开釜盖。这样有利于避免由于砖体温度和砖体内微孔压力与外界环境温度和压力相差过大，导致裂纹和应力的产生，影响蒸压砖的强度。
本实施例制造的硅钙渣蒸压砖的各项物性指标如表1所示。
表1
由表1中的数据可知，本实施例制造的硅钙渣蒸压外观完整，砖抗压和抗折强度较高，25次融冻循环后仍保持较高的抗压强度，质量损失也较少，符合《蒸压灰砂砖》GB11945-1999中MU15标准中对于蒸压砖的性能要求。
实施例2
本实施例中，硅钙渣蒸压砖的原料为：61.5份水分含量35％的硅钙渣(折合干重40重量份)，25份的粉煤灰(原灰)，10份水分含量40％的电石渣(折合干重6重量份)，5份水分含量20％的脱硫石膏(折合干重4重量份)，25份的中细砂。
本实施例中按以下步骤制造硅钙渣蒸压砖：
(1)、将称取好的原料经混匀设备进行充分的均匀，获得混合料。可选用设备为自动化程度较高的制砖设备，其混匀效果更佳。另外，可根据原料的含水情况，通过补充一定的水量，控制该混合料的水分含量在15-20％之间。
(2)、将上述混合料倒入模具中，在25MPa的压力下保压60s成型，获得砖坯。
(3)、将获得的砖坯在20℃、湿度90％的条件下静养12h。
(4)、最后，将静养后的砖坯置于蒸压釜内进行蒸压养护，以1.0℃/min的速度将蒸压釜内温度升温到185℃，在压强0.8-1.2MPa的条件下保温12h，在温度升高到90℃时，打开蒸压釜的泄压阀，应将釜体内的空气进行外排，以达到釜内温度的均匀。
保温12h结束后，对蒸压釜内的砖坯进行缓慢降温，降温速度不可高于3℃/min，待釜内温度降低到50℃时，可排气泄压，打开釜盖。这样有利于避免由于砖体温度和砖体内微孔压力与外界环境温度和压力相差过大，导致裂纹和应力的产生，影响蒸压砖的强度。
本实施例制造的硅钙渣蒸压砖的各项物性指标如表2所示，达到《蒸压灰砂砖》GB11945-1999中MU15标准。此外，相对于实施例1，实施例2中硅钙渣蒸压砖的原料中含有更多的硅钙渣成分，制造过程中静养和蒸压养护的时间也较长，获得的硅钙渣蒸压砖强度等性能指标更优。
表2
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种硅钙渣蒸压砖，其特征在于，按物料干重计，其原料组成为：硅钙渣20-50重量份、粉煤灰10-30重量份、电石渣5-15重量份、石膏1-7重量份以及中细砂25-45重量份，所述硅钙渣蒸压砖是将所述原料混合并压制成型，再经静养和蒸压养护获得的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按重量含量，所述硅钙渣的矿物成分为β型硅酸二钙45-65％，水化钙铝榴石15-20％，方解石10-15％和水合铝酸三钙5-10％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硅钙渣为碱-石灰烧结法从粉煤灰提取氧化铝产生的副产物。
4.根据权利要求1所述的硅钙渣蒸压砖，其特征在于，所述石膏为脱硫石膏、二水石膏、天然无水石膏或含CaSO4的工业废弃物。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的硅钙渣蒸压砖的制造方法，其特征在于，包括：
(1)、将所述原料混匀，获得混合料；
(2)、将所述混合料压制成型，成型压力25MPa以上，保压时间30s以上，获得砖坯；
(3)、将所述砖坯在湿度85％以上、15℃以上的条件下静养；
(4)、将静养后的砖坯在170-185℃、0.8-1.2MPa的条件下进行蒸压养护，获得所述硅钙渣蒸压砖。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，控制所述混合料的水分含量为15-20％。
7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述静养的时间至少为8h。
8.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，将静养后的砖坯置于蒸压釜中，以0.8-1.0℃/min的速度升温到170-185℃进行蒸压养护，结束后将获得的砖坯以不高于3℃/min的速率降温，获得所述硅钙渣蒸压砖。
9.根据权利要求5或8所述的制造方法，其特征在于，还包括当温度升至80-100℃时，开启蒸压釜泄压。
10.根据权利要求5或8所述的制造方法，其特征在于，所述蒸压养护的时间为6-11h。
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