CN109574701A

CN109574701A - 一种免压蒸镍渣多孔砖及其制备方法

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Publication number: CN109574701A
Application number: CN201811496289.5A
Authority: CN
Inventors: 顾红霞; 羊中军; 罗乃将; 吴其胜; 蒋正武; 夏小雯; 黄鑫
Original assignee: Jiangsu Botuo New Building Material Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Botuo New Building Material Co Ltd
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2019-04-05

Abstract

本发明公开一种免压蒸镍渣多孔砖，原料包括基础胶凝材料、水、发泡剂和外加剂。所述基础胶凝材料包括镍渣、矿粉、普通硅酸盐水泥和石膏；配比为镍渣25%—50%，矿粉25%—50%，水泥10—20%，石膏5%。发泡剂为浓度30%的过氧化氢溶液，用量为基础胶凝材料的1.0—2.2%。外加剂包括增稠稳泡剂和增强剂。本发明所述免压蒸镍渣多孔砖的制备方法，是在温度80—100℃，CO₂压力2—3MPa，碳化时间2—6h条件下制得，原料中的钙硅酸盐在CO₂养护条件下能生成稳定的碳酸盐，填充在孔壁的孔隙中，增加孔壁的支撑力度，使试样具有一定的强度，其质量符合GB 11968‑2006蒸压加气混凝土砌块标准的B06，A3.5等级。本发明为镍渣的大规模利用提供了新的途径。

Description

一种免压蒸镍渣多孔砖及其制备方法

技术领域

本发明属于固废资源化利用和建筑材料领域，具体涉及一种利用镍渣制备免压蒸镍渣多孔砖及其制备方法。

背景技术

镍渣作为一种工厂生产中大量排放的固体废弃物，其使用价值一直未得到广泛的开发。国内外的一些对于镍渣的利用，主要是集中在将镍渣作为粗细骨料制备混凝土，从镍渣中提取金属镍，以及制备微晶玻璃等方面。如专利一种镍渣多孔微晶材料及其制备方法（申请号：201310745768.7），以冶炼镍铁合金废渣为主要原料，以SiO₂、CaCO₃、Na₂CO₃、ZnO、K₂CO₃等添加剂和澄清剂为辅料，所制得的多孔微晶材料质轻、保温、抗磨、耐酸碱腐蚀、具有良好的切削加工性能，可广泛应用于化工、冶金、建筑装饰、石油、矿山、机械等领域的管道、储罐、换热系统的隔热保温，及特殊条件下工作的复合隔热系统及隔音吸声系统。

又如专利一种利用富镁冶金镍渣制备的多孔陶瓷及其制备方法（申请号：201610122085.X），以富镁冶金镍渣45-50wt％、Al₂O₃15-17wt％、SiO₂30-38wt％和K₂O₂-3wt％为组分，与造孔剂的比例为：1 : (0.1-0.15)，所制备的多孔陶瓷，具有孔径大小较均匀、孔径分布范围较窄的优点，气孔率可达到50％。力学性能优异，抗压强度可达到52MPa，抗弯强度可达到120MPa。

再如专利一种镍渣蒸压加气混凝土砌块及其制备方法（申请号：201510085511.2），以镍渣作为原料制备蒸压加气混凝土砌块，加入增稠稳定剂和离子转晶剂。

但是关于制备具有一定强度的免压蒸镍渣多孔砖的方面的研究较少。本发明提出利用过氧化氢作为发泡剂，同时采用碳化养护工艺，制作免压蒸镍渣多孔砖，抗压强度、抗折强度优异，质量符合中华人民共和国标准GB11968-2006蒸压加气混凝土砌块标准的B06，A3.5等级。本发明为镍渣的大规模利用提供了新的途径。

发明内容

针对上述问题，本发明的一个目的在于提供一种免压蒸镍渣多孔砖及其制备方法。本发明很好地解决了现有镍渣利用技术中的难题，突破了镍渣利用技术的瓶颈，为镍渣的碳化利用寻找到了一条新道路。制备得到的免压蒸镍渣多孔砖强度高，质量符合中华人民共和国标准GB11968-2006蒸压加气混凝土砌块标准的B06，A3.5等级要求。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种免压蒸镍渣多孔砖，原料包括基础胶凝材料、水、发泡剂和外加剂。

所述基础胶凝材料包括镍渣、矿粉、普通硅酸盐水泥和石膏；配比为镍渣25%—50%，矿粉25%—50%，水泥10—20%，石膏5%。

发泡剂为浓度30%的过氧化氢溶液；用量为基础胶凝材料总重量的1.0%—2.2%。

所述外加剂包括增稠稳定剂和增强剂。增稠稳定剂为碳酸氢钠和硬脂酸钙按1:1比例配制而成，用量为基础胶凝材料总重量的1%—2%；增强剂为浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液和聚丙烯纤维，浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液用量为基础胶凝材料总重量的3—5%；聚丙烯纤维用量为基础胶凝材料总重量的0.1%。

所述原料中，水与基础胶凝材料的重量比为0.3—0.6﹕1。

所述原料中，水与基础物料的重量比优选为0.4: 1。

免压蒸镍渣多孔砖的制备方法，包括制备料浆、浇筑、发泡硬化、碳化养护四大步骤；

所述制备料浆的具体步骤为：

a.将烘干后的镍渣、矿粉和石膏破碎粉磨，筛取全部通过0.15mm方孔筛的物料备用；

b.按重量配比称基础胶凝材料和外加剂干料，倒入搅拌锅中混合均匀；

c.称取一定重量比例的水和硅酸钠溶液，倒入步骤b的干物料中，先以30-50r/min低速搅拌20s，静停5s后，以100-500r/min高速搅拌120s；

d.在步骤c高速搅拌的最后20s内加入发泡剂，制得泡沫料浆；

e.将步骤d制得的泡沫料浆迅速地浇筑到模具中，发泡固化。

所述发泡硬化步骤，发泡硬化温度为40—60℃；硬化时间8—10h。

所述的碳化养护步骤，在碳化反应釜中进行加温加压碳化养护，温度80—100℃，CO₂压力2—3MPa碳化时间2—6h。

本发明的免压蒸镍渣多孔砖，原料中的钙硅酸盐在CO₂养护条件下能生成稳定的碳酸盐，填充在孔壁的孔隙中，增加孔壁的支撑力度，使试样具有一定的强度；过氧化氢溶液起发泡作用；增稠稳泡剂则起到使制备过程中料浆增稠并且气孔均匀稳定的作用；硅酸钠和纤维起增强作用。

有益效果：

1.本发明所述的免压蒸镍渣多孔砖是一种新型绿色建筑材料，原材料所采用的镍渣，属固体废弃物再利用，开拓了一种废弃物再利用方式，既创造了经济价值，又能保护环境。

2.本发明所述的将镍渣碳化养护后具有较高的密实度、能显著提高材料的抗折抗压性能，改善了目前多孔砖低强度缺点，扩大了镍渣的应用范围。

3.本发明所述的免压蒸镍渣多孔砖的制备方法，操作简单，原材料易获得，可大规模生产。碳化之后材料的抗折抗压强度提升明显。

具体实施方式

下面通过若干典型的实施例对本发明的制备方法进一步说明，并非对本发明保护范围的限制。

实施例1

水泥20份、石膏5份、镍渣25份、矿粉50份，增稠稳定剂1份、聚丙烯纤维0.1份、浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液3份、浓度为30%的过氧化氢溶液1份、水40份，干料混合均匀并在搅拌机中先以30r/min慢速搅拌20s，加入水再以100r/min快速搅拌120s，在搅拌过程的最后20s加入浓度为30%的过氧化氢溶液，制成混合料浆。随后将混合浆体倒入模具在60℃烘箱中经8h养护成型，将成型后的试块置于碳化釜中，碳化养护。碳化釜的技术参数为：碳化温度100℃，碳化时间2h，碳化压强2.5MPa。碳化后在标准养护环境中养护3天，测定其抗压强度。

实施例2

水泥20份、石膏5份、镍渣30份、矿粉45份，增稠稳定剂1.5份、聚丙烯纤维0.1份、浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液4份、浓度为30%的过氧化氢溶液2.2份、水30份，干料混合均匀并在搅拌机中先以40r/min慢速搅拌20s，加入水再以300r/min快速搅拌120s，在搅拌过程的最后20s加入浓度为30%的过氧化氢溶液，制成混合料浆。随后将混合浆体倒入模具在40℃烘箱中经10h养护成型，将成型后的试块置于碳化釜中，碳化养护。碳化釜的技术参数为：碳化温度80℃，碳化时间6h，碳化压强2MPa。碳化后在标准养护环境中养护3天，测定其抗压强度。

实施例3

水泥20份、石膏5份、镍渣35份、矿粉40份，增稠稳定剂2份、聚丙烯纤维0.1份、浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液5份、浓度为30%的过氧化氢溶液1份、水35份，干料混合均匀并在搅拌机中先以50r/min慢速搅拌20s，加入水再以500r/min快速搅拌120s，在搅拌过程的最后20s加入浓度为30%的过氧化氢溶液，制成混合料浆。随后将混合浆体倒入模具在45℃烘箱中经8h养护成型，将成型后的试块置于碳化釜中，碳化养护。碳化釜的技术参数为：碳化温度90℃，碳化时间3h，碳化压强3MPa。碳化后在标准养护环境中养护3天，测定其抗压强度。

实施例4

水泥15份、石膏5份、镍渣45份、矿粉35份，增稠稳定剂1份、聚丙烯纤维0.1份、浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液5份、浓度为30%的过氧化氢溶液1.6份、水40份，干料混合均匀并在搅拌机中先以30r/min慢速搅拌20s，加入水再以100r/min快速搅拌120s，在搅拌过程的最后20s加入浓度为30%的过氧化氢溶液，制成混合料浆。随后将混合浆体倒入模具在45℃烘箱中经8h养护成型，将成型后的试块置于碳化釜中，碳化养护。碳化釜的技术参数为：碳化温度90℃，碳化时间3h，碳化压强3MPa。碳化后在标准养护环境中养护3天，测定其抗压强度。

实施例5

水泥10份、石膏5份、镍渣45份、矿粉40份，增稠稳定剂1份、聚丙烯纤维0.1份、浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液5份、浓度为30%的过氧化氢溶液1.6份、水35份，干料混合均匀并在搅拌机中先以30r/min慢速搅拌20s，加入水再以100r/min快速搅拌120s，在搅拌过程的最后20s加入浓度为30%的过氧化氢溶液，制成混合料浆。随后将混合浆体倒入模具在45℃烘箱中经8h养护成型，将成型后的试块置于碳化釜中，碳化养护。碳化釜的技术参数为：碳化温度90℃，碳化时间3h，碳化压强3MPa。碳化后在标准养护环境中养护3天，测定其抗压强度。

实施例6

水泥20份、石膏5份、镍渣50份、矿粉25份，增稠稳定剂1份、聚丙烯纤维0.1份、浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液5份、浓度为30%的过氧化氢溶液1.6份、水60份，干料混合均匀并在搅拌机中先以30r/min慢速搅拌20s，加入水再以100r/min快速搅拌120s，在搅拌过程的最后20s加入浓度为30%的过氧化氢溶液，制成混合料浆。随后将混合浆体倒入模具在45℃烘箱中经8h养护成型，将成型后的试块置于碳化釜中，碳化养护。碳化釜的技术参数为：碳化温度90℃，碳化时间3h，碳化压强3MPa。碳化后在标准养护环境中养护3天，测定其抗压强度。

对比例1

水泥15份、石膏5份、镍渣45份、矿粉35份，增稠稳定剂1份、聚丙烯纤维0.1份、浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液5份、浓度为30%的过氧化氢溶液1.6份、水40份，干料混合均匀并在搅拌机中先以30r/min慢速搅拌20s，加入水再以100r/min快速搅拌120s，在搅拌过程的最后20s加入浓度为30%的过氧化氢溶液，制成混合料浆。随后将混合浆体倒入模具在45℃烘箱中经8h养护成型。将成型后的试块置于标准养护环境中养护3天，测定其抗压强度。

对比例2

水泥15份、石膏5份、镍渣45份、矿粉35份，增稠稳定剂1份、聚丙烯纤维0.1份、浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液5份、浓度为30%的过氧化氢溶液1.6份、水40份，干料混合均匀并在搅拌机中先以30r/min慢速搅拌20s，加入水再以100r/min快速搅拌120s，在搅拌过程的最后20s加入浓度为30%的过氧化氢溶液，制成混合料浆。随后将混合浆体倒入模具在45℃烘箱中经8h养护成型，将成型后的试块置于碳化釜中养护，温度90℃，碳化时间3h，常压碳化，测定其抗压强度。将成型后的试块置于标准养护环境中养护3天，测定其抗压强度。

性能测试

抗压强度所用模具制成的试样尺寸为40mm×40mm×160mm。使用WHY-300电液伺服压力试验机测试其抗折强度。使用WHY-300电液伺服压力试验机测试抗压强度值，测试时，受力面为40mm*40mm面。结果如表1所示。

表1 实施例与对比例结果数据表

Claims

1.一种免压蒸镍渣多孔砖，其特征在于，原料包括基础胶凝材料、水、发泡剂和外加剂，所述基础胶凝材料包括镍渣、矿粉、普通硅酸盐水泥和石膏；配比为镍渣25-50%，所述基础胶凝材料包括镍渣、矿粉、普通硅酸盐水泥和石膏；配比为镍渣25%—50%，矿粉25%—50%，水泥10—20%，石膏5%。

2.根据权利要求1所述的免压蒸镍渣多孔砖，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级42.5R。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的免压蒸镍渣多孔砖，其特征在于，所述发泡剂为浓度30%的过氧化氢溶液；用量为基础胶凝材料总重量的1.0%—2.2%。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的免压蒸镍渣多孔砖，其特征在于，所述外加剂包括增稠稳定剂和增强剂。

5.根据权利要求4中所述的免压蒸镍渣多孔砖，其特征在于，增稠稳定剂为碳酸氢钠和硬脂酸钙按1:1比例配制而成，用量为基础胶凝材料总重量的1%—2%。

6.根据权利要求4中所述的免压蒸镍渣多孔砖，其特征在于，增强剂为浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液和聚丙烯纤维，浓度为30%模数为1.4的硅酸钠溶液用量为基础胶凝材料总重量的3—5%；聚丙烯纤维用量为基础胶凝材料总重量的0.1%。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的免压蒸镍渣多孔砖，其特征在于，所述原料中，水与基础物料的重量比为0.3—0.6﹕1。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的免压蒸镍渣多孔砖的制备方法，其特征在于，包括制备料浆、浇筑、发泡硬化、碳化养护四大步骤；

所述制备料浆的具体步骤为：

d.在步骤c高速搅拌的最后20s内加入发泡剂，制得泡沫料浆；

e.将步骤d制得的泡沫料浆迅速地浇筑到模具中，发泡固化。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述发泡硬化步骤，发泡硬化温度为40—60℃；硬化时间8—10h。

10.根据权利要求8和9中的任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的碳化养护步骤，在碳化反应釜中进行加温加压碳化养护，温度80—100℃，CO₂压力2—3MPa碳化时间2—6h。