CN109734401A - 一种以铁尾矿为原料制备的加气混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以铁尾矿为原料制备的加气混凝土砌块及其制备方法。按重量百分数计，所述加气混凝土砌块由以下组分组成：铁尾矿20‑60%、水泥10‑50%、早强剂0.5‑3%、纤维素2‑10%、胶粉2‑8%、聚丙烯纤维2‑10%、铝粉0.5‑5%、脱硫石膏2‑10%、三聚氰胺减水剂0.5‑4%、生石灰5‑20%和稳泡剂0.1‑3%。本发明在免蒸压加气混凝土砌块养护时采用初养和自然养护相结合的方式，通过采用常压干燥代替蒸压养护，有效避免了蒸压养护时面临的能耗大，条件苛刻等不利因素；常压干燥具有条件温和，能耗低的优点，易于大规模生产。

Description

一种以铁尾矿为原料制备的加气混凝土砌块及其制备方法

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种以铁尾矿为原料制备的加气混凝土砌块及其制备方法。

背景技术

铁尾矿是选矿厂将铁矿石磨细并选取有用组分后所排放的废弃物。铁尾矿的堆存不仅占用大量土地资源，而且造成了严重的环境污染，一些年久的尾矿库还存在安全隐患。由于铁尾矿的主要化学成分是硅、铝、铁、镁、钙等，如何合理利用，以达到废物回收的效果是摆在人们面前的难题。

尾矿的综合利用水平已经成为一个国家科技水准与经济发达程度的衡量标志。我国为了保护环境和增加能源的利用率，对粘土砖的生产采取了限制措施，鼓励使用具有节能、节土、轻质的新型墙体材料。

免蒸压加气混凝土砌块由于具有重量轻、防火、保温、隔热、抗渗、耐久抗震、环保、加工方便、经济等优点，主要应用于工业和民用建筑的现浇混凝土结构以及建筑的外墙填充、内墙隔断，同时也可用于抗震圈梁构造、多层建筑的外墙或屋面保温隔热、复合墙体。复杂，使得最终产品品质不高。

免蒸压加气混凝土砌块具有诸多优良性能，在节能和环保方面符合国家的相关政策要求，同时在建筑市场又具备广阔应用前景。因此将尾矿和加气混凝土砌块相结合，实为两全其美。随着经济发展，对环境保护提出了更高要求，为了满足环境的要求，迫切需要尾矿利用技术的进一步突破。

但是现有技术生产加气混凝土砌块过程中，具有制备过程操作复杂、成本高的缺点，且生产得到的加气混凝土砌块产品的保温性、隔音性等性能并不理想。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种以铁尾矿为原料制备的加气混凝土砌块及其制备方法，其有着可以大量处理铁尾矿这种对环境有害的固体废弃物，原料来源广泛、操作简便、易于工业化的优点。

所述的一种加气混凝土砌块，其特征在于按重量百分数计，由以下组分组成：铁尾矿20-60%、水泥10-50%、早强剂0.5-3%、纤维素2-10%、胶粉2-8%、聚丙烯纤维2-10%、铝粉0.5-5%、脱硫石膏2-10%、三聚氰胺减水剂 0.5-4%、生石灰5-20%和稳泡剂0.1-3%。

所述的一种加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于按重量份计，包括以下步骤：

1）将铁尾矿研磨粉碎，得到铁尾矿粉末；

2）将步骤1）所得铁尾矿粉末20-60份、水泥10-50份、生石灰5-20份、纤维素2-10份、胶粉2-8份、三聚氰胺减水剂0.5-4份和早强剂0.5-3份混合并搅拌均匀，得浆料；

3）将步骤2）所得浆料与聚丙烯纤维2-10份、稳泡剂0.1-3份、脱硫石膏2-10份，加20-50份水混合并搅拌均匀后，加入铝粉0.5-5份，搅拌后浇注入模，浇注后的模具移入65-75℃恒温干燥箱内静养2-4h进行成型，在模具内形成坯体；

4）将步骤3）所得坯体拆模、切割后，静停养护，再自然养护，使坯体中的水分蒸发，最终得到所述加气混凝土砌块。

所述的一种加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于步骤1）中，所述铁尾矿的成分包括SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃和Fe₂O₃。

所述的一种加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于步骤4）中，静停养护的过程为：在65-75℃烘箱内静养1.5-2.5h。

所述的一种加气混凝土砌块，其特征在于所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）本发明采用铁尾矿等固体废弃物为原料，对铁尾矿进行了合理利用，通过利用廉价的铁尾矿，制备出免蒸压加气混凝土砌块（本发明得到的免蒸压加气混凝土砌块，具有孔洞数目多且分布广泛、较高的强度和保温性等性能），从而实现大量处理铁尾矿的目的，一方面缓解了环境压力，降低了环境污染，同时提高了回收利用率，符合绿色环保要求；

2）本发明将制得免蒸压加气混凝土砌块利用铝粉作为发气剂，与碱（生石灰）作用生产铝酸盐和氢气，金属铝在空气中很容易被氧化成氧化铝，氧化铝在空气中和水中是稳定的，但是在酸碱作用下生产新的盐，使保护层破坏（适当的生石灰与铝粉反应会使最终得到的砌块强度更高，气孔数量更多）。通过添加脱硫石膏，起到提供砌块硬化以及早期强度的作用。

3）本发明在免蒸压加气混凝土砌块养护时采用初养和自然养护相结合的方式，通过采用常压干燥代替蒸压养护，有效避免了蒸压养护时面临的能耗大，条件苛刻等不利因素；常压干燥具有条件温和，能耗低的优点，易于大规模生产。

4）本发明制备的加气混凝土砌块经测试具有较低的密度，较高的孔隙率，制备的加气混凝土砌块具有孔径小且分布均一的特点。

5）本发明以廉价的铁尾矿作为砌块的粗骨料填充材料，以水泥作为粗骨料填充材料的胶凝材料，进而提高砌块的强度，早强剂的主要作用在于加速水泥水化速度，促进混凝土早期强度的发展；既具有早强功能，又具有一定减水增强功能。羟甲基纤维素有一定的表面活性作用，有利于浆料体系分布均匀，而且羟甲基纤维素作为一种保护胶体，“包裹”住固体颗粒，并在其外表面形成一层润滑膜，使浆料体系更稳定，也提高了浆料在搅拌过程的流动性和施工的滑爽性。胶粉作为胶连剂增强浆料的粘稠度，聚丙烯纤维可作为混凝土的填充材料，提高混凝土的抗冲击性、防水隔热性。三聚氰胺减水剂可以减少水的用量，也可以在浆料凝结初期提高砌块早期的强度，减小砌块后期的养护时间。稳泡剂可以使发泡剂产生的气泡更加稳定，同时泡沫破灭半衰期。

附图说明

图1为实施例1制备免蒸压加气混凝土砌块的工艺流程图；

图2为实施例1制备的免蒸压加气混凝土砌块的SEM图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

以下实施例和比较例中：

水泥是型号为P.O42.5的普通硅酸盐水泥，早强剂购自于宏祥建筑外加剂厂，胶粉购自于正信宏达建材有限公司，聚丙烯纤维购自于海众土工材料有限公司，脱硫石膏购自于兴隆建材有限公司，三聚氰胺减水剂上海臣启化工科技有限公司，生石灰购自于建德市大同镇宏伟钙粉厂，稳泡剂购自于济宁百川化工有限公司生产的硅树脂聚醚乳液稳泡剂。

铁尾矿由以下重量百分含量的组分组成：SiO₂ 45.43%、CaO 13.81%、MgO 13.10%、Al₂O₃ 11.35%、Fe₂O₃ 10.13%，余量为杂质。

以下实施例中，纤维素是羟甲基纤维素，羟甲基纤维素购自于晋州富强精细化工有限公司。

实施例1制备免蒸压加气混凝土砌块

所述免蒸压加气混凝土砌块，按重量百分数计，由以下组分组成：铁尾矿40%、水泥25%、早强剂2%、纤维素3%、胶粉2%、聚丙烯纤维2%、铝粉1%、脱硫石膏3%、三聚氰胺减水剂2%、生石灰18%和硅树脂聚醚乳液稳泡剂2%。

按重量份计，所述免蒸压加气混凝土砌块的制备方法为，包括以下步骤：

1）将铁尾矿研磨粉碎，收集磨细的铁尾矿粉末；

2）将步骤1）所得铁尾矿粉末40份、水泥25份、生石灰18份、纤维素3份、胶粉2份、三聚氰胺减水剂2份和早强剂2份进行干混并搅拌均匀，得浆料；

3）将步骤2）所得浆料与聚丙烯纤维2份、硅树脂聚醚乳液稳泡剂2份、脱硫石膏3份、加30份水进行湿混并搅拌均匀后，加入铝粉1份，搅拌后浇注入模，浇注后的模具移入70℃恒温干燥箱内静养2-3h，成型，得坯体；

4）将步骤3）所得坯体拆模、切割后，在70℃烘箱内静停养护2-3h，然后自然养护（自然养护过程为：在室温下，避免雨水且保持良好的通风条件，前7天每天洒水2次，保持砌块湿润；再自然放置7天，使坯体中的水分蒸发，即自然养护完成），最终得到所述免蒸压加气混凝土砌块。实施例1制备免蒸压加气混凝土砌块的工艺流程图如图1所示。

对实施例1所得的免蒸压加气混凝土砌块进行了性能参数测定，其电子显微镜（SEM）分析如图2所示，从图2可以看出，砌块孔径在60μm左右，孔径较小、内部形成了微小的气孔，这些气孔在材料中形成了静空气层能够阻止热量的散失，达到轻质保温的目的。砌块内部充满了细小的气孔，从而具有良好的隔音效果。

实施例2制备免蒸压加气混凝土砌块

所述免蒸压加气混凝土砌块，按重量百分数计，由以下组分组成：铁尾矿40%、水泥25%、早强剂3%、纤维素2%、胶粉2%、聚丙烯纤维3%、铝粉2%、脱硫石膏6%、三聚氰胺减水剂2%、生石灰13%和硅树脂聚醚乳液稳泡剂2%。

按重量份计，所述免蒸压加气混凝土砌块的制备方法为，包括以下步骤：

1）将铁尾矿研磨粉碎，收集磨细的铁尾矿粉末；

2）将步骤1）所得铁尾矿粉末40份、水泥25份、生石灰13份、纤维素2份、胶粉2份、三聚氰胺减水剂2份和早强剂3份混合并搅拌均匀，得浆料；

3）将步骤2）所得浆料与聚丙烯纤维3份、硅树脂聚醚乳液稳泡剂2份、脱硫石膏6份、加40份水混合并搅拌均匀后，加入铝粉2份，搅拌后浇注入模，浇注后的模具移入70℃恒温干燥箱内静养2-3h，成型，得坯体；

4）将步骤3）所得坯体拆模、切割后，在70℃烘箱内静停养护2-3h，然后自然养护（自然养护过程为：在室温下，避免雨水且保持良好的通风条件，前7天每天洒水2次，保持砌块湿润；再自然放置7天，使坯体中的水分蒸发，即自然养护完成），最终得到所述免蒸压加气混凝土砌块。

实施例3制备免蒸压加气混凝土砌块

所述免蒸压加气混凝土砌块，按重量百分数计，由以下组分组成：铁尾矿45%、水泥15%、早强剂3%、纤维素5%、胶粉4%、聚丙烯纤维3%、铝粉2%、脱硫石膏10%、三聚氰胺减水剂2%、生石灰8%和硅树脂聚醚乳液稳泡剂3%。

按重量份计，所述免蒸压加气混凝土砌块的制备方法为，包括以下步骤：

1）将铁尾矿研磨粉碎，收集磨细的铁尾矿粉末；

2）将步骤1）所得铁尾矿粉末45份、水泥15份、生石灰8份、纤维素5份、胶粉4份、三聚氰胺减水剂2份和早强剂3份混合并搅拌均匀，得浆料；

3）将步骤2）所得浆料与聚丙烯纤维3份、硅树脂聚醚乳液稳泡剂3份、脱硫石膏10份、加20份水混合并搅拌均匀后，加入铝粉2份，搅拌后浇注入模，浇注后的模具移入70℃恒温干燥箱内静养2-3h，成型，得坯体；

4）将步骤3）所得坯体拆模、切割后，在70℃烘箱内静停养护2-3h，然后自然养护（自然养护过程为：在室温下，避免雨水且保持良好的通风条件，前7天每天洒水2次，保持砌块湿润；再自然放置7天，使坯体中的水分蒸发，即自然养护完成），最终得到所述免蒸压加气混凝土砌块。

实施例4制备免蒸压加气混凝土砌块

所述免蒸压加气混凝土砌块，按重量百分数计，由以下组分组成：铁尾矿55%、水泥15%、早强剂2%、纤维素2%、胶粉3%、聚丙烯纤维4%、铝粉3%、脱硫石膏6%、三聚氰胺减水剂3%、生石灰5%和硅树脂聚醚乳液稳泡剂2%。

按重量份计，所述免蒸压加气混凝土砌块的制备方法为，包括以下步骤：

1）将铁尾矿研磨粉碎，收集磨细的铁尾矿粉末；

2）将步骤1）所得铁尾矿粉末55份、水泥15份、生石灰5份、纤维素2份、胶粉3份、三聚氰胺减水剂3份和早强剂2份混合并搅拌均匀，得浆料；

3）将步骤2）所得浆料与聚丙烯纤维4份、硅树脂聚醚乳液稳泡剂2份、脱硫石膏6份、加50份水混合并搅拌均匀后，加入铝粉3份，搅拌后浇注入模，浇注后的模具移入70℃恒温干燥箱内静养2-3h，成型，得坯体；

4）将步骤3）所得坯体拆模、切割后，在70℃烘箱内静停养护2-3h，然后自然养护（自然养护过程为：在室温下，避免雨水且保持良好的通风条件，前7天每天洒水2次，保持砌块湿润；再自然放置7天，使坯体中的水分蒸发，即自然养护完成），最终得到所述免蒸压加气混凝土砌块。

比较例1 制备免蒸压加气混凝土砌块

所述免蒸压加气混凝土砌块，按重量百分数计，由以下组分组成：铁尾矿56%、水泥15%、铝粉3%、脱硫石膏10%、生石灰16%。按重量份计，所述免蒸压加气混凝土砌块的制备方法为，包括以下步骤：

1）将铁尾矿研磨粉碎，收集磨细的铁尾矿粉末；

2）将步骤1）所得铁尾矿粉末56份、水泥15份、生石灰16份，混合并搅拌均匀，得浆料；

3）将步骤2）所得浆料与脱硫石膏10份、加60份水混合并搅拌均匀后，加入铝粉3份，搅拌后浇注入模，浇注后的模具移入70℃恒温干燥箱内静养2-3h，成型，得坯体；

4）将步骤3）所得坯体拆模、切割后，在70℃烘箱内静停养护2-3h，然后自然养护（自然养护过程为：在室温下，避免雨水且保持良好的通风条件，前7天每天洒水2次，保持砌块湿润；再自然放置7天，使坯体中的水分蒸发，即自然养护完成），最终得到所述免蒸压加气混凝土砌块。

比较例2 制备免蒸压加气混凝土砌块

所述免蒸压加气混凝土砌块，按重量百分数计，由以下组分组成：铁尾矿50%、水泥25%、铝粉5%、脱硫石膏5%、生石灰15%。

按重量份计，所述免蒸压加气混凝土砌块的制备方法为，包括以下步骤：

1）将铁尾矿研磨粉碎，收集磨细的铁尾矿粉末；

2）将步骤1）所得铁尾矿粉末50份、水泥25份、生石灰15份混合并搅拌均匀，得浆料；

3）将步骤2）所得浆料与脱硫石膏5份、加65份水混合并搅拌均匀后，加入铝粉5份，搅拌后浇注入模，浇注后的模具移入70℃恒温干燥箱内静养2-3h，成型，得坯体；

4）将步骤3）所得坯体拆模、切割后，在70℃烘箱内静停养护2-3h，然后自然养护（自然养护过程为：在室温下，避免雨水且保持良好的通风条件，前7天每天洒水2次，保持砌块湿润；再自然放置7天，使坯体中的水分蒸发，即自然养护完成），最终得到所述免蒸压加气混凝土砌块。

本发明实施例1-4及比较实施例1-2所得的免蒸压加气混凝土砌块的性能参数如表1所示。表1中抗压强度的检测标准为JCT1062-2007。

表1 免蒸压加气混凝土砌块的性能参数表

从表1可以得出，比较例1~2制备得带的免蒸压加气混凝土砌块的抗压强度较低，这可能是因为配方原料中没有加入羟甲基纤维素和聚丙烯纤维的缘故，聚丙烯纤维为丝状固体结构起到连接作用、防止砌块砌块表面开裂；羟甲基纤维为粉末状起到粘结作用充当胶连剂、后期能提高砌块强度。由于对砌块原材料配方进行了优化，实施例1-4最终得到的砌块无论是导热系数还是抗压强度与比较例1和比较例2得出的加气混凝土砌块相比性质上都有了较大的提升。而本发明实施例1-4的结果证明，通过本发明限定的方法，对铁尾矿进行回收利用，与传统方法对比操作更简单、成本更低，其得到的免蒸压加气混凝土砌块密度为其孔隙率93%以上。

由以上实施例和比较例可知，本发明提供了一种以铁尾矿为原料制备免蒸压加气混凝土砌块的方法，包括：对原料进行了预处理、干混、湿混、注模、静养预处理、静停养护和自然养护，制成免蒸压加气混凝土砌块。本发明对加气混凝土砌块原料配方进行了优化，使之成为可以在常压下进行干燥，避免了蒸压中反应条件苛刻，能耗大等缺点。本发明提供的砌块制备条件温和，对设备要求不高，日常能耗较小，合理利用固体废弃物，降低成本，易于工业化。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。

Claims (5)

1.一种加气混凝土砌块，其特征在于按重量百分数计，由以下组分组成：铁尾矿20-60%、水泥10-50%、早强剂0.5-3%、纤维素2-10%、胶粉2-8%、聚丙烯纤维2-10%、铝粉0.5-5%、脱硫石膏2-10%、三聚氰胺减水剂 0.5-4%、生石灰5-20%和稳泡剂0.1-3%。

2.根据权利要求1所述的一种加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于按重量份计，包括以下步骤：

1）将铁尾矿研磨粉碎，得到铁尾矿粉末；

2）将步骤1）所得铁尾矿粉末20-60份、水泥10-50份、生石灰5-20份、纤维素2-10份、胶粉2-8份、三聚氰胺减水剂0.5-4份和早强剂0.5-3份混合并搅拌均匀，得浆料；

3）将步骤2）所得浆料与聚丙烯纤维2-10份、稳泡剂0.1-3份、脱硫石膏2-10份，加20-50份水混合并搅拌均匀后，加入铝粉0.5-5份，搅拌后浇注入模，浇注后的模具移入65-75℃恒温干燥箱内静养2-4h进行成型，在模具内形成坯体；

4）将步骤3）所得坯体拆模、切割后，静停养护，再自然养护，使坯体中的水分蒸发，最终得到所述加气混凝土砌块。

3.根据权利要求2所述的一种加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于步骤1）中，所述铁尾矿的成分包括SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃和Fe₂O₃。

4.根据权利要求2所述的一种加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于步骤4）中，静停养护的过程为：在65-75℃烘箱内静养1.5-2.5h。

5.根据权利要求1所述的一种加气混凝土砌块，其特征在于所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。