CN108892425A - 一种基于钒尾矿的泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种基于钒尾矿的泡沫混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于钒尾矿的泡沫混凝土及其制备方法,包括以下步骤:对电石渣进行烘干,用选粉机选出比表面积大于400m2/kg和小于400m2/kg的电石渣粉料;将比表面积大于400m2/kg的电石渣粉料和钒尾矿进行机械粉磨,得到钒尾矿电石渣混合料;将粉磨后的钒尾矿电石渣混合料与锰渣、比表面积小于400m2/kg的电石渣、水泥熟料及磷石膏混合,制备出胶凝粉体;向胶凝粉体中加入温水搅拌,而后加入再加入铝粉膏;将料浆注入三联模具中,并放入养护箱中进行发气成型;将发气成型的坯体切割后进行标准养护,制得到泡沫混凝土。本发明生产工艺简单,可实现钒尾矿的规模化利用,大大提高钒尾矿的附加值,减轻对环境的危害。

Description

一种基于钒尾矿的泡沫混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于资源环境和建筑材料技术领域,具体地说,涉及一种基于钒尾矿的泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土,通常是指用水泥作为胶凝材料,砂、石作为集料,与水按一定比例配合,经搅拌所得。从经济的角度来看混凝土具有原料广泛,价格低廉,生产工艺简单等特点,从产品特性来看其具有可塑性好、强度高、耐高温、耐久性好等特点。所以其使用范围十分广泛。不仅在各种土木工程及建筑中使用,还广泛应用于造船业、机械工业、海洋的开发、地热工程等。但同时混凝还存在自重较大、保温性能较差等缺点,因此在部分土木工程中可用泡沫混凝土对其进行替代。
现有的泡沫混凝土又称为发泡水泥、轻质混凝土等,是一种环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。它通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳、氧气等气体引入混凝土浆体中,经过合理养护成型,而形成的含有大量细小的封闭气孔,并具有一定强度的混凝土制品。然而泡沫混凝土较普通混凝土也存在一些弊端,如强度偏低、开孔率偏高以及会出现裂口等。因此,生产一种节能绿色环保新型建筑材料泡沫混凝土尤为重要。
钒尾矿相对于提钒生产来说是一种固体废弃物,但其中含有许多有用组分和矿物,且粒度极细。对提钒工业所产生的钒尾矿利用是对工业固体废弃物有效利用,可减少固体废弃物排放,对减轻提钒生产过程中的环境污染有重要的意义。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种基于钒尾矿的泡沫混凝土及其制备方法,本发明既可以有效的消耗钒尾矿,也能实现节能、环保的目的,同时还有着高效的技术工艺。
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种基于钒尾矿的泡沫混凝土的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、对电石渣进行烘干,用选粉机选出比表面积大于400m2/kg和小于400m2/kg的电石渣粉料;
步骤2、将比表面积大于400m2/kg的电石渣粉料和钒尾矿进行机械粉磨,得到钒尾矿电石渣混合料;
步骤3、将粉磨后的钒尾矿电石渣混合料与锰渣、比表面积小于400m2/kg的电石渣、水泥熟料及磷石膏混合均匀,制备出胶凝粉体;
步骤4、将加气混凝土废料破碎成小于10mm的粒度,而后烘干至水分小于1%,然后进行粉磨;
步骤5、向混合均匀的胶凝粉体中加入加气混凝土废料混匀,然后加入温水,并搅拌均匀,再加入铝粉膏搅拌均匀;
步骤6、将搅拌均匀的料浆注入三联模具中,并放入养护箱中进行发气成型;
步骤7、将发气成型的坯体取出后切割,对切割后的制品进行标准养护,制得到泡沫混凝土制品。
可选地,所述的机械粉磨时间为40~60min,粉磨后的钒尾矿电石渣混合料的比表面积为600~800m2/kg。
可选地,胶凝粉体按照质量百分比包括以下组分:钒尾矿30~45%,锰渣20~28%,电石渣13~20%,水泥熟料12%,磷石膏10%,以上质量百分总量为100%。
可选地,所述步骤4中的烘干温度为40~70℃,粉磨后的加气混凝土废料的比表面积为300-600m2/kg。
可选地,所述步骤5中的加气混凝土废料占胶凝粉体的0.5%~3%,铝粉膏占胶凝粉体质量总量的0.07%。
可选地,所述步骤5中的加入的温水温度为45~55℃,搅拌时间为1~3min。
可选地,温水的质量为胶凝粉体和铝粉膏质量总和的60%。
可选地,料浆发气成型过程在温度为55℃、湿度≥90%的环境下进行。
可选地,标准养护条件为:温度为22℃,湿度为≥90%。
本发明还公开了一种由上述的制备方法制备得到的基于钒尾矿的泡沫混凝土。
与现有技术相比,本发明可以获得包括以下技术效果:
1)本发明的采用钒尾矿制备泡沫混凝土的方法,以钒尾矿为主要原料之一,实现了对钒尾矿有效利用。在制备的过程中,由于采用不燃煤不蒸汽加压技术,材料无放射,达到了低成本、环保、节能、节约土地的目的。
2)本发明制造的环保材料,干密度在600kg/m3左右,抗压强度再3.7MPa左右,质量轻、强度高,使用方便。
3)本发明泡沫混凝土内部有无数个封闭气孔,隔音性、保温性、优于传统砖石材料。
4)本发明制成的泡沫混凝土材料抗压性良好、耐久性承载能力强、耐火、阻燃、不开裂。由于生产工艺简单,设备易得,生产成本少,劳动强度低,不仅省工省时,节能效果显著。
综上,钒尾矿泡沫混凝土是目前建筑建材行业中最具有发展潜力的新型建筑墙体材料之一,是粘土砖、空心砖、免烧砖等传统墙体砖的一种新型替代产品,适合进一步推广。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明基于钒尾矿的泡沫混凝土的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式,藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明公开了一种基于钒尾矿的泡沫混凝土的制备方法,如图1所示,包括以下步骤:
步骤1、对电石渣进行烘干,用选粉机选出比表面积大于400m2/kg和小于400m2/kg的电石渣粉料;
步骤2、将比表面积大于400m2/kg的电石渣粉料和钒尾矿进行机械粉磨40~60min,得到比表面积为600~800m2/kg的钒尾矿电石渣混合料;
步骤3、将粉磨后的钒尾矿电石渣混合料与锰渣、比表面积小于400m2/kg的电石渣、水泥熟料及磷石膏混合均匀,制备出胶凝粉体;其中,胶凝粉体按照质量百分比包括以下组分:钒尾矿30~45%,锰渣20~28%,电石渣13~20%,水泥熟料12%,磷石膏10%,以上质量百分总量为100%;
步骤4、将加气混凝土废料破碎成小于10mm的粒度,而后在40-70℃烘干至水分小于1%,然后进行粉磨至300-600m2/kg;
步骤5、向混合均匀的胶凝粉体中加入加气混凝土废料混匀,加气混凝土废料占胶凝粉体的0.5%~3%,然后加入温度为45~55℃的温水,并搅拌均匀,搅拌时间为1~3min,再加入铝粉膏搅拌均匀;铝粉膏占胶凝粉体质量总量的0.07%;
步骤6、将搅拌均匀的料浆注入三联模具中,并放入养护箱中进行发气成型;料浆发气成型过程在温度为55℃、湿度≥90%的环境下进行;
步骤7、将发气成型的坯体取出后切割,对切割后的制品进行标准养护,标准养护条件为:温度为22℃,湿度为≥90%;制得到泡沫混凝土制品。
加入40-70℃烘干的加气混凝土废料,而后粉磨至300-600m2/kg,起到固Na+和K+的作用。
电石渣中的CaO与钒尾矿中SiO2反应生成硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S),与小于400m2/kg电石渣、锰渣、水泥熟料、磷石膏和加气混凝土废料形成胶凝粉体,电石渣中的有效CaO起到激发促进水化的作用,而加气混凝土废料中原有的水化产物托贝莫来石和C-S-H凝胶能对体系中的Na离子和K离子起到吸附的作用,同时对尾矿中的重金属起到吸附和固化的作用。本发明减少了水泥的用量,降低了碳排放,节能环保。
实施例1
对电石渣进行烘干,用选粉机选出比表面积大于400m2/kg和小于400m2/kg的电石渣粉料;将比表面积大于400m2/kg的电石渣粉料和钒尾矿进行机械粉磨40min,得到比表面积为600m2/kg的钒尾矿电石渣混合料;将粉磨后的钒尾矿电石渣混合料与锰渣、比表面积小于400m2/kg的电石渣、水泥熟料及磷石膏混合均匀,制备出胶凝粉体;其中,钒尾矿、锰渣、电石渣、水泥熟料和磷石膏的质量比为30:28:20:12:10;将加气混凝土废料破碎成小于10mm的粒度,而后在55℃烘干至水分小于1%,然后进行粉磨至450m2/kg;向混合均匀的胶凝粉体中加入加气混凝土废料混匀,加气混凝土废料占胶凝粉体的1.5%,然后加入温度为55℃的温水,并搅拌均匀,搅拌时间为2min,再加入铝粉膏搅拌均匀;铝粉膏占胶凝粉体质量总量的0.07%;水的质量为总干料质量的60%。将搅拌均匀的料浆注入三联模具中,并放入养护箱中养护10h,发气成型;料浆发气成型过程在温度为55℃、湿度≥90%的环境下进行;将发气成型的坯体取出后切割,对切割后的制品进行标准养护28天,标准养护条件为:温度为22℃,湿度为≥90%;制得到泡沫混凝土制品。
按实施例1所制得的泡沫混凝土性能指标如表1所示:
表1实施例1所制得的泡沫混凝土性能指标
实施例2
对电石渣进行烘干,用选粉机选出比表面积大于400m2/kg和小于400m2/kg的电石渣粉料;将比表面积大于400m2/kg的电石渣粉料和钒尾矿进行机械粉磨50min,得到比表面积为800m2/kg的钒尾矿电石渣混合料;将粉磨后的钒尾矿电石渣混合料与锰渣、比表面积小于400m2/kg的电石渣、水泥熟料及磷石膏混合均匀,制备出胶凝粉体;其中,钒尾矿、锰渣、电石渣、水泥熟料和磷石膏的质量比为40:20:18:12:10;将加气混凝土废料破碎成小于10mm的粒度,而后在40℃烘干至水分小于1%,然后进行粉磨至600m2/kg;向混合均匀的胶凝粉体中加入加气混凝土废料混匀,加气混凝土废料占胶凝粉体的0.5%,然后加入温度为45℃的温水,并搅拌均匀,搅拌时间为1min,再加入铝粉膏搅拌均匀;铝粉膏占胶凝粉体质量总量的0.07%;水的质量为总干料质量的60%。将搅拌均匀的料浆注入三联模具中,并放入养护箱中养护10小时,发气成型制得坯体,料浆发气成型过程在温度为55℃、湿度≥90%的环境下进行;将发气成型的坯体取出后切割,对切割后的制品进行标准养护28天,标准养护条件为:温度为22℃,湿度为≥90%;制得到泡沫混凝土制品。
按实施例2所制得的泡沫混凝土性能指标如表2所示:
表2实施例2所制得的泡沫混凝土性能指标
实施例3
对电石渣进行烘干,用选粉机选出比表面积大于400m2/kg和小于400m2/kg的电石渣粉料;将比表面积大于400m2/kg的电石渣粉料和钒尾矿进行机械粉磨40~60min,得到比表面积为700m2/kg的钒尾矿电石渣混合料;将粉磨后的钒尾矿电石渣混合料与锰渣、比表面积小于400m2/kg的电石渣、水泥熟料及磷石膏混合均匀,制备出胶凝粉体;其中,钒尾矿、锰渣、电石渣、水泥熟料和磷石膏的质量比为45:20:13:12:10;将加气混凝土废料破碎成小于10mm的粒度,而后在70℃烘干至水分小于1%,然后进行粉磨至300m2/kg;向混合均匀的胶凝粉体中加入加气混凝土废料混匀,加气混凝土废料占胶凝粉体的3%,然后加入温度为45~55℃的温水,并搅拌均匀,搅拌时间为3min,再加入铝粉膏搅拌均匀;铝粉膏占胶凝粉体质量总量的0.07%;水的质量为总干料质量的60%。将搅拌均匀的料浆注入三联模具中,并放入养护箱中养护10小时,发气成型制得坯体,料浆发气成型过程在温度为55℃、湿度≥90%的环境下进行;将发气成型的坯体取出后切割,对切割后的制品进行标准养护28天,标准养护条件为:温度为22℃,湿度为≥90%;制得到泡沫混凝土制品。
按实施例3所制得的泡沫混凝土性能指标如表3所示:
表3实施例3所制得的泡沫混凝土性能指标
本发明就地取材以钒尾矿原料制备水泥掺合料,实现了对钒尾矿有效利用。在制备的过程中,材料无放射,达到了低成本、环保、节能、节约土地资源的目的。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例,但如前所述,应当理解发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围,则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于钒尾矿的泡沫混凝土的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、对电石渣进行烘干,用选粉机选出比表面积大于400m2/kg和小于400m2/kg的电石渣粉料;
步骤2、将比表面积大于400m2/kg的电石渣粉料和钒尾矿进行机械粉磨,得到钒尾矿电石渣混合料;
步骤3、将粉磨后的钒尾矿电石渣混合料与锰渣、比表面积小于400m2/kg的电石渣、水泥熟料及磷石膏混合均匀,制备出胶凝粉体;
步骤4、将加气混凝土废料破碎成小于10mm的粒度,而后烘干至水分小于1%,然后进行粉磨;
步骤5、向混合均匀的胶凝粉体中加入加气混凝土废料混匀,然后加入温水,并搅拌均匀,再加入铝粉膏搅拌均匀;
步骤6、将搅拌均匀的料浆注入三联模具中,并放入养护箱中进行发气成型;
步骤7、将发气成型的坯体取出后切割,对切割后的制品进行标准养护,制得到泡沫混凝土制品。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的机械粉磨时间为40~60min,粉磨后的钒尾矿电石渣混合料的比表面积为600~800m2/kg。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,胶凝粉体按照质量百分比包括以下组分:钒尾矿30~45%,锰渣20~28%,电石渣13~20%,水泥熟料12%,磷石膏10%,以上质量百分总量为100%。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤4中的烘干温度为40~70℃,粉磨后的加气混凝土废料的比表面积为300-600m2/kg。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤5中的加气混凝土废料占胶凝粉体的0.5%~3%,铝粉膏占胶凝粉体质量总量的0.07%。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤5中的加入的温水温度为45~55℃,搅拌时间为1~3min。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,温水的质量为胶凝粉体和铝粉膏质量总和的60%。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,料浆发气成型过程在温度为55℃、湿度≥90%的环境下进行。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,标准养护条件为:温度为22℃,湿度为≥90%。
10.一种由权利要求1-9中任一权利要求所述的制备方法制备得到的基于钒尾矿的泡沫混凝土。
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