CN108640625A

CN108640625A - 一种钡渣建筑材料及其制备方法

Info

Publication number: CN108640625A
Application number: CN201810589603.8A
Authority: CN
Inventors: 智强; 张志远
Original assignee: Beijing Sai Zhi Technology Co Ltd; Dongguan University of Technology
Current assignee: Beijing Sai Zhi Technology Co Ltd; Dongguan University of Technology
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2018-10-12

Abstract

本发明提供了一种钡渣建筑材料，以重量份计，所述钡渣建筑材料包括：钡渣30～65％，粉煤灰4～20％，矿渣4～25％，生石灰8～20％，硫酸钙2～5％，硫酸盐0.2～1％，水泥5～15％，减水剂0.2～1.5％。将所述钡渣、粉煤灰、矿渣、生石灰、硫酸钙、硫酸盐混合后混磨，将混磨得到的混合料与水、减水剂、水泥充分搅拌混匀，得到料浆，料浆倒入模具中，充分震荡成型，养护6～24小时脱模，脱模后自然免蒸养护即得。本发明提供的建筑材料及其制备方法，钡渣利用率高、成本低、工艺简单，解决了钡渣用于建筑材料强度低、安全性差的难题，同时解决了现有钡渣堆存量大、污染环境、资源化过程中成本高、环境安全考虑不足的难题。

Description

一种钡渣建筑材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料制备领域，尤其涉及一种钡渣建筑材料的制备方法。

背景技术

钡渣是指生产钡盐过程中排放出的固体废弃物。据统计，目前，我国各类钡渣累计堆存量已超过千万吨。钡渣中主要含有酸溶性钡和水溶性钡。特别是除硫酸钡以外的钡渣中的钡离子浸出量较高，具有较高的毒性。根据《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别GB5085.3-2007》，钡离子浸出毒性大于100mg/kg的废弃物属于危险废物。钡渣长期堆放，不仅占用大量土地，而且给环境带来污染。钡渣经雨水渗透，流入地表水及地下水，污染水体；同时，废渣中的硫化钡和酸溶钡还对土壤直接产生毒害作用。钡渣还具有极强的碱性，若处理不当，对当地的自燃环境会有极大的危害。

目前钡渣主要的处理工艺包括作为水泥混合材、矿化剂，制备建材砖，制化工产品氯化钡和硫酸钡等：1)利用钡渣作为水泥混合材早已有报道，但是由于钡渣的成分较特殊，目前水泥行业利用量有限。2)制备建材砖能够实现钡渣的零排放，有研究指出，将钡渣、石灰、石膏和水按一定比例混合均匀，再经蒸汽养护，得到钡渣砖成品。但是目前的工艺对于钡渣的危险特性考虑不足，做出的钡渣砖往往存在强度可以达标，但是浸出毒性超标的缺点。同时由于钡渣砖比重较大限制了其在建筑行业的应用。3)采用酸化方法利用钡渣制备硫酸钡，不仅能有效利用了钡渣中的钡，且去掉了钡渣的碱性和毒性。理论上，母液能够循环酸化钡渣，不外排，但是，实际运行中，随着循环次数的增加，母液杂质增加，存在一定的酸性废水排放。

因此，根据目前钡渣处理技术存在的问题，在钡渣处理过程中，一方面考虑钡渣的消纳问题，所采用的工艺应该有尽可能高的钡渣利用量；另一方面，也要考虑钡渣资源化产品的安全问题。因此，开发钡渣掺量高、强度高、安全性好的钡渣资源化方法对于解决钡渣污染及钡盐行业的废弃物处理难题具有重要的意义。

发明内容

本发明目的是解决现有钡渣堆存量大、污染环境的难题，同时，解决钡渣资源化过程中成本高、环境安全考虑不足的问题，提供一种高掺杂量、低成本的钡渣资源化方法。

本发明的一个目的是提供一种钡渣建筑材料，以重量份计，所述钡渣建筑材料包括：钡渣30～65％，粉煤灰4～20％，矿渣4～25％，生石灰8～20％，硫酸钙2～5％，硫酸盐0.2～1％，水泥5～15％，减水剂0.2～1.5％。

具体的，每10100g所述钡渣建筑材料包括：钡渣4500g、粉煤灰2000g、矿渣500g、生石灰1520g、硫酸钙500g、硫酸盐80g、水泥900g、减水剂100g。

具体的，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂中的至少一种；和/或所述硫酸盐包括硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝中的至少一种。

具体的，将所述钡渣、粉煤灰、矿渣、生石灰、硫酸钙、硫酸盐混合后混磨。

具体的，所述混磨的时间为0.2-1h；和/或所述混磨包括通过球磨、立磨、雷蒙磨中的一种混磨。再具体的，所述混磨时间为0.2h。

本发明的另一个目的是提供一种钡渣建筑材料的制备方法，所述方法包括：

1)将钡渣、粉煤灰、矿渣、生石灰、硫酸钙、硫酸盐混合后混磨，得混合料；

2)将所述混合料加水、减水剂拌匀后与水泥混合拌匀得料浆；

3)将所述料浆倒入模具中，震荡成型后，养护6～24小时脱模，脱模后自然免蒸养护即得。

具体的，所述方法还包括下述1)-5)所述中的至少一种：

1)所述方法中，以重量份计，包括：钡渣30～65％，粉煤灰4～20％，矿渣4～25％，生石灰8～20％，硫酸钙2～5％，硫酸盐0.2～1％，水泥5～15％，减水剂0.2～1.5％；

2)所述方法中，所述硫酸盐包括硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝中的至少一种；

3)所述方法中，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂中的至少一种；

4)所述混磨的时间为0.2-1h；

5)所述混磨包括通过球磨、立磨、雷蒙磨中的一种混磨。

再具体的，所述方法中，每10100g所述钡渣建筑材料包括：钡渣4500g、粉煤灰2000g、矿渣500g、生石灰1520g、硫酸钙500g、硫酸盐80g、水泥900g、减水剂100g。

再具体的，所述混磨时间为0.2h。

再具体的，所述养护24小时脱模。

本发明的还一个目的是提供本发明任一所述的方法制备得到的建筑材料。

本发明的还一个目的是提供本发明任一所述的建筑材料的应用。

本发明的再一个目的是提供本发明任一所述方法的应用。

具体的，所述任一应用包括下述1)-3)所述中的至少一种：

1)在制备建筑材料或其相关产品中的应用；

2)在制备含钡材料或其相关材料中的应用；

3)在含钡废弃物处理中的应用。

本发明提供的钡渣建筑材料及其制备方法，其原理包括：

(1)钡渣稳定化及活性激发：将所述钡渣、粉煤灰、矿渣、生石灰、硫酸钙、硫酸盐充分混合后，置于球磨机、立磨或者雷蒙磨中混磨0.2-1h；在此过程中，物料颗粒不断减小，生石灰的强碱与粉煤灰、矿渣中的二氧化硅、三氧化二铝充分接触，激发其胶凝活性，加水后，生石灰的强碱与粉煤灰中的二氧化硅、三氧化二铝充分接触，发生如下反应：

mCaO+nH₂O+SiO₂→mCaO·SiO₂·nH₂O

mCaO+nH2O+Al₂O₃→mCaO·Al₂O₃·nH₂O

CaO·SiO₂·nH₂O与CaO·Al₂O₃·nH₂O具有胶凝性，在后续的反应中能够起到与水泥类似的作用，进一步增强材料的强度。在混磨中，钡渣颗粒不断减小，与混合料中的硫酸盐充分接触，起到固化钡渣中游离钡离子的作用，进而减小钡渣的浸出毒性。

(2)将步骤(1)所得混合料与水泥充分混合，加水搅拌，加入减水剂，使物料混合均匀，得到所述钡渣建筑材料料浆；

(3)成型：将步骤(2)所得料浆倒入模具中，充分震荡成型，养护6～24小时脱模，脱模后自然养护。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种钡渣建筑材料的制备方法，钡渣及粉煤灰、矿渣等废弃物添加量高，同时由于采用球磨活化的工艺，很大程度的提升了钡渣建筑材料的强度。由于钡渣掺量高，大大降低了建筑材料的生产成本。养护时采用自然免蒸养护，避免了传统高压蒸发养护的繁琐工艺，简化了工艺。采用本发明所述方法制备的产品表面光滑、平整，其强度也能满足相关要求。本发明所述建筑材料及制备方法具有钡渣利用率高、成本低、工艺简单，可制备多样建材形式等优点，解决了钡渣用于建筑材料强度低、安全性差的难题，同时解决了现有钡渣堆存量大、污染环境、资源化过程中成本高、环境安全考虑不足的难题。

附图说明

图1为一种钡渣建筑材料的制备方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

如图1所示，一种钡渣建筑材料的制备方法，步骤包括：

(1)钡渣稳定化及活性激发：将所述钡渣5000g、粉煤灰800g、矿渣1500g、生石灰1500g、硫酸钙200g、硫酸铁100g充分混合后，置于球磨机中混磨0.5h；

(2)将步骤(1)所得混合料与900g水泥充分混合，加水2000g搅拌，加入木质素磺酸盐类减水剂50g，使物料混合均匀，得到所述钡渣建筑材料料浆；

(3)成型：将步骤(2)所得料浆倒入模具中，充分震荡成型，养护12小时脱模，脱模后自然免蒸养护。

上述配方，经测试，7天抗压强度为9.37MPa，28天抗压强度为20.41MPa，钡离子浸出毒性小于2mg/L。

实施例2

一种钡渣建筑材料的制备方法，步骤包括：

(1)钡渣稳定化及活性激发：将所述钡渣3000g、粉煤灰1700g、矿渣2500g、生石灰2000g、硫酸钙200g、硫酸铝100g充分混合后，置于立磨中混磨1h；

(2)将步骤(1)所得混合料与500g水泥充分混合，加水4000g搅拌，加入聚羧酸减水剂100g，使物料混合均匀，得到所述钡渣建筑材料料浆；

上述配方，经测试，7天抗压强度为4.25MPa，28天抗压强度为9.51MPa，钡离子浸出毒性小于2mg/L。

实施例3

一种钡渣建筑材料的制备方法，步骤包括：

(1)钡渣稳定化及活性激发：将所述钡渣6500g、粉煤灰500g、矿渣500g、生石灰2000g、硫酸钙200g、硫酸亚铁20g充分混合后，置于雷蒙磨中混磨0.2h；

(2)将步骤(1)所得混合料与1480g水泥充分混合，加水3000g搅拌，加入聚羧酸减水剂100g，使物料混合均匀，得到所述钡渣建筑材料料浆；

(3)成型：将步骤(2)所得料浆倒入模具中，充分震荡成型，养护6小时脱模，脱模后自然免蒸养护。

上述配方，经测试，7天抗压强度为8.14MPa，28天抗压强度为18.82MPa，钡离子浸出毒性小于2mg/L。

实施例4

一种钡渣建筑材料的制备方法，步骤包括：

(1)钡渣稳定化及活性激发：将所述钡渣4500g、粉煤灰2000g、矿渣500g、生石灰1520g、硫酸钙500g、硫酸铁80g充分混合后，置于球磨机中混磨0.2h；

(2)将步骤(1)所得混合料与900g水泥充分混合，加水2500g搅拌，加入萘系高效减水剂100g，使物料混合均匀，得到所述钡渣建筑材料料浆；

(3)成型：将步骤(2)所得料浆倒入模具中，充分震荡成型，养护24小时脱模，脱模后自然免蒸养护。

上述配方，经测试，7天抗压强度为11.28MPa，28天抗压强度为23.56MPa，钡离子浸出毒性小于2mg/L。

对比例1

一种钡渣建筑材料的制备方法，在制备建筑材料的过程中，步骤1不进行混磨，其余步骤与实施例1中步骤一致，经测试，7天抗压强度为2.18MPa，28天抗压强度为3.52MPa，证明混磨能够显著提高建筑材料的强度。

对比例2

一种钡渣建筑材料的制备方法，在制备建筑材料的过程中，步骤1不添加硫酸盐，其余步骤与实施例1中步骤一致，经测试，28天后，钡离子浸出毒性大于350mg/L，高于目前国家标准，因此添加硫酸盐可以对钡渣中的钡离子起到稳定化的作用。

可以从实施例和对比例中看出，所述钡渣建筑材料具有掺量高、强度高、安全性好、生产成本低廉等优点，解决了钡渣的处理问题。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims

1.一种钡渣建筑材料，其特征在于，以重量份计，所述钡渣建筑材料包括：钡渣30～65％，粉煤灰4～20％，矿渣4～25％，生石灰8～20％，硫酸钙2～5％，硫酸盐0.2～1％，水泥5～15％，减水剂0.2～1.5％。

2.根据权利要求1所述的钡渣建筑材料，其特征在于，每10100g所述钡渣建筑材料包括：钡渣4500g、粉煤灰2000g、矿渣500g、生石灰1520g、硫酸钙500g、硫酸盐80g、水泥900g、减水剂100g。

3.根据权利要求1和/或2所述的钡渣建筑材料，其特征在于：所述减水剂包括聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂中的至少一种；和/或所述硫酸盐包括硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝中的至少一种。

4.根据权利要求1、2和/或3任一所述的钡渣建筑材料，其特征在于，将所述钡渣、粉煤灰、矿渣、生石灰、硫酸钙、硫酸盐混合后混磨。

5.根据权利要求4所述的钡渣建筑材料，其特征在于：所述混磨的时间为0.2-1h；和/或所述混磨包括通过球磨、立磨、雷蒙磨中的一种混磨。

6.一种钡渣建筑材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述1)-5)所述中的至少一种：

4)所述混磨的时间为0.2-1h；

5)所述混磨包括通过球磨、立磨、雷蒙磨中的一种混磨。

8.权利要求6和/或7所述的方法制备得到的建筑材料。

9.权利要求1-5和/或8任一所述的建筑材料的应用。

10.权利要求6和/或7所述方法的应用。