CN110395954A - 一种电解锰渣轻骨料空心砌砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解锰渣轻骨料空心砌砖及其制备方法，空心砌砖的制备原料包含如下质量份的组分：电解锰渣40‑55份、矿渣10‑30份、砂石5‑15份和水泥20‑30份。本发明所使用材料大部分为工业废料，来源广泛，对环境保护及成本节约有重大提升，本发明所制得的电解锰渣空心砌砖比普通粘砖强度高，容量小，符合JC239‑2001粉煤灰砖的MU25、MU30粉煤灰混泥土砖技术要求。

Description

一种电解锰渣轻骨料空心砌砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，且特别涉及一种电解锰渣轻骨料空心砌砖及其制备方法。

背景技术

砌体结构是由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。砌体结构在我国已有几千年的悠久历史。砌体结构的优点在于易就地取材；块体材料具有良好的耐火性、耐久性和保温性能；砌体砌筑时不需要模板和特殊的施工设备等优点，使得砌体结构在民用建筑、工业建筑、水利工程等各个领域都得到了广泛的应用。

轻骨料是指堆积密度小于1200kg/m³的多孔轻质骨料的总称。20世纪60年代以来，轻骨料砌砖在我国得到了广泛的发展，轻骨料砌砖改善了砌体结构自重大的缺点，同时改善了墙体的功能性。轻骨料砌砖主要优点有：质量小，强度高，能够大幅度减少建筑物的自重。而且轻骨料砌砖耐久性好，有较长的使用寿命。

我国目前主要使用轻骨料主要采用粘土或粉煤灰烧制而成的陶粒，制造过程需要消耗优质掺合料粉煤灰和能源，污染环境，能耗高，经济效益差。

“绿色”“节能”“环保”已成为当今建材工业的行为准则，限制高能耗、高资源消耗、高污染低效益产品的生产，开发节能环保型是建筑行业发展的趋势。从砌砖的发展来看，黏土砖代表了砌体结构的一个发展阶段，但是由于黏土砖的生产毁坏了大片的耕地，现在大部分的地区已经明令禁止使用了。

因此，急需开发一种有效降低污染并具有更优使用效果的建筑用砌砖。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解锰渣轻骨料空心砌砖及其制备方法，克服了现有技术中的空心砌砖制备原料的成本高，污染大，使用效率低的缺陷，而利用电解锰渣、矿渣等工业废料制作块体材料，提供了一种电解锰渣轻骨料空心砌砖及其制备方法。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供一种电解锰渣轻骨料空心砌砖，空心砌砖的制备原料包含如下质量份的组分：电解锰渣40-55份、矿渣10-30份、砂石5-15份和水泥20-30份。

本发明还提供一种上述电解锰渣轻骨料空心砌砖的制备方法，包括以下步骤：

将制备原料按比例混合，经压制得到的空心砌砖。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种电解锰渣轻骨料空心砌砖及其制备方法，本发明中的电解锰渣轻骨料空心砌砖的制备原料包括锰渣、矿渣等工业废料，代替传统制砖过程中使用粘土或粉煤灰等原料，上述废弃工业废料不仅来源广泛，低价低，再次利用可以降低对于环境的污染，而且上述的工业废弃料作为原料制备的空心砌砖完全满足建筑使用的规范，具有重要的生态和经济意义。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例提供的一种电解锰渣轻骨料空心砌砖及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供一种电解锰渣轻骨料空心砌砖，空心砌砖的制备原料包含如下质量份的组分：电解锰渣40-55份、矿渣10-30份、砂石5-15份和水泥20-30份。

本发明实施例提供一种电解锰渣轻骨料空心砌砖，制备空心砌砖的原料包括：电解锰渣、矿渣、水泥，砂石以及水，将上述的原料按照本发明实施例中的重量百分数进行配比，原料无需再次处理，直接进行混合制作就可以得到空心砌砖，选择以上的材料作为制作空心砌砖的原料的原因如下：

电解锰渣是电解金属锰后产生的过滤酸渣，是电解锰行业的重点污染物。我国是全球最大的电解金属锰的生产、消费和出口国，产能占全球电解锰总产能的98％。由于我国锰矿大多是贫锰矿，矿石中锰含量不高，每生产单位产品的金属锰会产生较多的锰渣，全球超过90％的电解锰渣样均产自我国。

我国电解锰渣处理面临2个问题：(1)电解锰渣存量大，生产企业必须征用大量专用场地存放，增加了存放的生产成本，占用大量土地资源的。此外，这些废渣颗粒小，有一定量的有害元素，长期存放后有害物质会通过土层渗透，污染地下水资源。(2)利用率很低，主要由于回收电解锰渣中的金属锰无法取得良好的经济效益，二次利用价值不大。如何有效利用电解锰渣是环保的一大课题。

矿渣是在高炉炼铁过程中的副产品。在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物，即为高炉矿渣，简称矿渣。我国每年的矿渣排放量高达6000万吨以上，矿渣的排放、堆积不但耗费大量的人力、物力和财力，还侵占土地，污染环境。利用工业矿渣，实现节能降耗，同时提高有关产品的质量，而且保护了生态环境，具有重要意义。

可见，本发明实施例中制作的空心砌砖的制备原料主要以工业废料的无害化和二次利用为主，通过有效利用电解锰渣和矿渣，不仅克服了以粘土、陶土等传统的制作材料为原料制砖时的高污染、高耗能、低效益的缺陷，而且能够有效利用工业废弃物，进一步减小了工业废弃物对于环境的污染，同时还满足轻骨料空心砌砖的使用要求，具有巨大的经济效益和环境效益。

进一步的，本发明实施例中的空心砌砖的制备原料中引入电解锰渣，电解锰渣可以代替传统制砖时使用的普通混泥土或陶粒等材料，作为优选的，本发明实施例中使用的电解锰渣为经磁选去除重金属物质的电解锰渣，更优选的，磁选后的电解锰渣的粒度为5-10毫米。

本发明提供一种电解锰渣轻骨料空心砌砖，制备空心砌砖的制作原料包括重量百分数为40-55％电解锰渣，大量使用电解锰渣不仅能有效的进行废弃物的再利用，电解锰渣经过磁选，更加适合制备砖，使得砖的整体性更强，结构更稳定，控制粒度为5-10毫米，粒度超出上述的范围，会使制砖的表面过于粗糙，性能下降，而粒度过小，不能满足轻骨料的要求。

进一步的，本发明实施例中的空心砌砖的制备原料中引入矿渣，矿渣作为掺和料，改善拌合物的工作性能和成品砌砖的性能，替代部分水泥作用，降低水泥使用，降低成本。作为优选的，本发明实施例中使用的矿渣的堆积密度在700kg/m³-1000kg/m³，颗粒密度为1200kg/m³-1600kg/m³，烧失量＜20％，优选的，矿渣使用低品质工业矿渣，低品质工业矿渣的粒度在5毫米以下，选择具有以上特征的矿渣作为原料是由于上述的矿渣既可以最大限度的减少水泥的用量，又可以保证制备的空心砌砖的轻骨料要求和抗压强度需求。

进一步的，本发明实施例中的空心砌砖的制备原料中引入砂石，砂石可以降低轻骨料混泥土拌合物的需水性，提高砌砖强度，增加电解锰渣中二氧化硅含量。作为优选的，砂石选自天然砂石或人工砂石中的至少一种，更优选的，砂石的粒度在5毫米以下。

进一步的，本发明实施例中的空心砌砖的制备原料中引入水泥，水泥作为胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。作为优选的，本发明实施例中使用的水泥选自硅酸盐水泥，更优选的，硅酸盐水泥包括32.5硅酸盐水泥或42.5硅酸盐水泥中的至少一种。

由此可见，本发明实施例提供一种上述电解锰渣轻骨料空心砌砖，制备空心砌砖的原料包括：电解锰渣，水泥，减水剂，矿渣以及砂石，以上通过实验或加工工艺控制各个原料的粒度和参数，以此来控制各个原料的性质，以使采用上述原料制作的空心砌砖满足轻骨料空心砌砖的要求，如果所用原料不同或者其参数有所不同，如原料的粒径太大，就会使制备的砌砖的表面粗糙，包括抗压性能等各种性能都不满足，达不到使用的要求。

本发明实施例还提供一种上述电解锰渣轻骨料空心砌砖的制备方法，包括以下步骤：将制备原料按比例混合，经压制得到的空心砌砖。

进一步的，空心砌砖制备的具体步骤如下：将水泥、减水剂和水混合，搅拌50-70秒；然后与电解锰渣混合，搅拌100-140秒；再与砂石和矿渣混合，搅拌100-140秒，得到混凝土；将混凝土压制，得到空心砌砖。

本发明实施例还提供一种上述电解锰渣轻骨料空心砌砖的制备方法，包括以下步骤：先将水泥、减水剂和水混合，剧烈搅拌，形成水泥浆料，然后加入用量最大的电解锰渣再次进行搅拌，有利于电解锰渣与水泥浆料混合混匀，最后加入用量较少的砂石和矿渣混合得到混凝土，将混凝土按照常规的方法进行压制，即得空心砌砖。

可见，本发明实施例中的空心砌砖制备简单，只需要将所使用的原料按照顺序混合、压制，即可得到初级的产品，无需进行前处理使其先反应产生轻骨料或对于混合之后的混凝土再次进行烧结，减少能源消耗和设备的使用，大大减少了对于环境的污染，简化工艺流程，是一种绿色环保、简单易行的制作工艺。

进一步的，制备过程中使用的减水剂选自聚羧酸高性能减水剂，同时，控制反应过程中的水泥和水按质量比为2.5：1-3.5:1，以上的减水剂的使用、控制水泥和水的用量比，都是为了调整混凝土的凝结时间，使其利于后续的压制过程，如果减水剂用量过多或者水泥和水的质量比的不合理，那么制备出的浆料的凝结时间过短或过长，无法压制出合格的空心砌砖。

进一步的，制备过程还包括：压制之后无需经过烧结工序，进行自然养护就可以得到成品，作为优选的，养护包括：将空心砌砖自然养护14-28天，更优选的，采用自然养护时，使用塑料薄膜覆盖；温度低于5℃时，使用保温材料覆盖。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

一种电解锰渣轻骨料空心砌砖，按重量百分数计，制备空心砌砖的原料包括：电解锰渣50％，水泥30％，聚羧酸高性能减水剂0.5％，矿渣9.5％，砂石10％。

以下表1为本发明实施例1中制备得到的空心砌砖的性能数据表格：

表1

砌砖外形尺寸	抗压强度(MPa)	表观密度(kg/m<sup>3</sup>)
			390×190×190	31.1	1633
390×300×190	29.5	1521

实施例2

一种电解锰渣轻骨料空心砌砖，按重量百分数计，制备空心砌砖的原料包括：电解锰渣40％，水泥30％，聚羧酸高性能减水剂0.2％，矿渣14.8％，砂石15％。

以下表2为本发明实施例2中制备得到的空心砌砖的性能数据表格：

表2

砌砖外形尺寸	抗压强度(MPa)	表观密度(kg/m<sup>3</sup>)
			390×190×190	27.3	1792
390×300×190	26.9	1682

实施例3

一种电解锰渣轻骨料空心砌砖，按重量百分数计，制备空心砌砖的原料包括：电解锰渣55％，水泥30％，聚羧酸高性能减水剂0.5％，矿渣4.5％，砂石10％。

以下表3为本发明实施例3中制备得到的空心砌砖的性能数据表格：

表3

砌砖外形尺寸	抗压强度(MPa)	表观密度(kg/m<sup>3</sup>)
			390×190×190	26.2	1921
390×300×190	25.3	1832

对比例1

本发明电解锰渣轻骨料空心砌砖一种配比与粉煤灰砖的比较。

表4

注：粉煤灰砖的抗压强度和表观密度可以参考中华人民共和国建材行业标准JC239-2001。

由以上的表4可以看出：本发明实施例中所制得电解锰渣空心砌砖比普通粘砖强度高，容量小，符合JC239-2001粉煤灰砖的MU25、MU30粉煤灰混泥土砖技术要求。但本发明实施例中的制备过程中所使用材料大部分为工业废料，来源广泛，对环境保护及成本节约有重大提升。

本发明实施例中提供的空心砌砖的制作原料以电解锰渣和矿渣为主，可以实现以下的效果：

(1)与同类免烧砖相比大大减少了水泥的用量，从而大大降低了成本，包括电解锰渣在内的其余材料单价比普通混泥土或陶粒等的要低，具有较好的经济效益。

(2)原料以电解锰渣为主料，工业矿渣废料为辅，两者都是工业生产的废料，属于废料的再次应用。其余材料以容易获得为目标，原材料来源广泛，此外电解锰渣掺量大，对环境保护意义重大。

(3)制备方法简单，直接加压成型，自然养护，不用高温煅烧，降低了能耗，利于推广和规模化生产。

以上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。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

Claims (10)

1.一种电解锰渣轻骨料空心砌砖，其特征在于，所述空心砌砖的制备原料包含如下质量份的组分：电解锰渣40-55份、矿渣10-30份、砂石5-15份和水泥20-30份。

2.根据权利要求1所述的电解锰渣轻骨料空心砌砖，其特征在于，所述电解锰渣为经磁选去除重金属物质的电解锰渣，

优选的，所述磁选后的电解锰渣的粒度为5-10毫米。

3.根据权利要求1所述的电解锰渣轻骨料空心砌砖，其特征在于，所述矿渣的堆积密度在700kg/m³-1000kg/m³，颗粒密度为1200kg/m³-1600kg/m³，烧失量＜20％，

优选的，所述矿渣的粒度在5毫米以下。

4.根据权利要求1所述的电解锰渣轻骨料空心砌砖，其特征在于，所述砂石选自天然砂石或人工砂石中的至少一种，

优选的，所述砂石的粒度在5毫米以下。

5.根据权利要求1所述的电解锰渣轻骨料空心砌砖，其特征在于，所述水泥选自硅酸盐水泥，

优选的，所述硅酸盐水泥包括32.5硅酸盐水泥或42.5硅酸盐水泥中的至少一种。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述电解锰渣轻骨料空心砌砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述制备原料按比例混合，经压制得到所述的空心砌砖。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将水泥、减水剂和水混合，搅拌50-70秒；然后与电解锰渣混合，搅拌100-140秒；再与砂石和矿渣混合，搅拌100-140秒，得到混凝土；将所述混凝土压制，得到空心砌砖。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述减水剂选自聚羧酸高性能减水剂。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述水泥和所述水按质量比为2.5：1-3.5:1进行配置。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，还包括：压制之后进行养护，

优选的，所述养护包括：将所述空心砌砖自然养护14-28天，

更优选的，采用自然养护时，使用塑料薄膜覆盖；温度低于5℃时，采用保温材料覆盖。