CN110981406B - 一种低成本耐热镁水泥及其制备砌块的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建材胶凝材料领域，尤其是一种低成本耐热镁水泥及其制备砌块的方法，其特征在于，原料重量份配比为：55~65份轻烧氧化镁粉，25~35份硅灰，10~20份七水硫酸镁，0.1~1份白云石细粉，0.1~1份改性剂，0.1~1份抗水剂，0.1~1份耐热纤维，0.1~1份早强剂。轻烧氧化镁粉为低品位菱镁矿经700~900℃煅烧而成。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：具有轻质、高强、不返卤泛霜、对钢筋腐蚀小等优点，且所用原料为大量废弃、堆积存放的低品位菱镁矿煅烧所得，本发明使用的就是价格低廉的低品位矿石及各种工业废料，成本比照正规市面原材料低出很多，废物利用，实现了废弃资源的综合利用。

Description

一种低成本耐热镁水泥及其制备砌块的方法

技术领域

本发明涉及建材胶凝材料领域，尤其是一种轻质、高强的低成本耐热镁水泥及其制备砌块的方法。

背景技术

多年来对菱镁矿的盲目开采，高品位的菱镁矿石日趋匮乏，低品位菱镁矿由于杂质含量高，不适合制备耐火材料，造成了低品位菱镁矿产品附加值低，质量不稳定，大多低品位菱镁矿被丢弃推入山沟，或随意占地堆放，造成资源浪费、污染环境，同时也不利于菱镁矿资源的综合利用。在此背景条件下，开展菱镁尾矿、共伴生矿、废石有用组分高效分离提取和高值化利用，协同生产建筑材料，实现菱镁尾矿有效替代水泥原料，制备轻质、高强、保温隔热、隔音、呼吸调湿、防火墙体材料、装饰材料、建筑保温材料等，对于实现废弃资源的综合利用，推动辽宁等地区的墙材改革，推动我国建筑节能行业的技术进步，具有重要意义。

镁水泥是一种新型气硬性胶凝材料，又称为镁氧水泥，种类有硫氧镁水泥、氯氧镁水泥、磷酸镁水泥等。磷酸镁水泥使用原料为重烧氧化镁粉和磷酸二氢铵或磷酸二氢钾，添加硼砂作为缓凝剂，具有快凝，早强，耐高温等特点，主要适用于机场快速路修补以及固封放射性物质，但成本很高。氯氧镁水泥具有轻质、早强、耐磨性好等优点，但由于其本身含有氯离子，出现吸潮返卤、腐蚀钢筋等现象限制了其应用范围。硫氧镁水泥具有质轻、不吸潮返卤、不腐蚀钢筋等优点，目前在建筑材料中普遍使用，但其早期强度低、耐水性差以及250℃下其水化产物全部分解而失去强度等缺点限制了应用和推广。

目前对于镁质胶凝材料来说，公开号为CN106082929B的中国专利分开了一种均质镁质胶凝材料及其制备方法和制品，该方法制备的产品性能均一稳定，可加工性强，生产成本低，生产流程简化，对人体的危害性较小，但其使用的轻烧粉为低硅低钙的轻烧氧化镁粉，而且只提及常温抗折强度及抗冲击强度，并未说明其具有耐高温及耐火极限温度等指标。专利公开号CN109020426A申请的新型镁质胶凝材料及其镁质胶凝材料地板的制备方法，该产品物理性能有所提高，解决了传统地板不耐火，遇水遇热源容易变形、开裂、变色的缺点，安装维护也简单，常温性能良好，但同样，其使用的轻烧氧化镁粉并非低品位菱镁矿煅烧的高硅高钙粉，内容只提及不燃性级别为A级，未提及最高使用温度及高温耐久性能，因此无法判断其在较高温度下长时间使用后的性能。

发明内容

针对上述材料的问题缺陷，本发明提供了一种低成本耐热镁水泥，克服现有技术的不足，以高二氧化硅和高氧化钙含量的、无法在耐火行业上使用的低品位菱镁矿煅烧的轻烧氧化镁为主要原料，通过改变传统硫酸镁水泥原料配比、引入各种改性剂及外加材料生产的镁质胶凝材料，实现废弃资源的综合利用，实现高温条件下使用不燃烧、零排放、无烟、无毒，产品绿色环保、生产成本低。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

技术方案之一：一种低成本耐热镁水泥，所述新型耐热镁水泥的原料重量份配比为：55~65份轻烧氧化镁粉，25~35份硅灰，10~20份七水硫酸镁，0.1~1份白云石细粉，0.1~1份改性剂，0.1~1份抗水剂，0.1~1份耐热纤维，0.1~1份早强剂。

优选的，所述的轻烧氧化镁粉为低品位菱镁矿经700~900℃煅烧而成，其中氧化镁含量为70%~90%，氧化钙含量0.5%~3%，二氧化硅含量0.5%~7%，灼烧减量为5%，氧化镁活性为60%~80%。

优选的，所述的改性剂为工业级柠檬酸、草酸、硼酸或磷酸中的任一种或任两种以上组合。

优选的，所述的抗水剂为聚胺聚酰胺树脂和/或聚酰胺聚脲树脂。

优选的，所述的耐热纤维为石棉和/或玻璃纤维，纤度1.0dtex~6.67dtex，长度为5mm~7mm。

优选的，所述的早强剂为氯化铁、氯化钙、硫酸钠或硫铝酸钙中的任一种或任两种以上组合。

优选的，所述白云石细粉为矿山初选加工矿料，粒度在50~200目之间。

优选的，所述七水硫酸镁符合HG/T2680~2009工业硫酸镁Ⅰ类一等品要求。

技术方案之二：一种低成本耐热镁水泥制备砌块的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

（1）原料预混，称取全部配方量的低品位矿轻烧氧化镁粉、硅灰、七水硫酸镁、白云石细粉、耐热纤维和抗水剂放入转速为60~100转/分钟的搅拌机进行干混，搅拌时间为3~5分钟；

（2）溶解外加剂，称取全部配方量的改性剂和早强剂放入混合机中，将15~25份的水迅速加入混合机中，以60~100转/分钟的速度搅拌2~3分钟；

（3）搅拌混合，向步骤2）中混合好的外加剂中倒入步骤1）中预混好的物料，以60~100转/分钟的速度搅拌6~8分钟，混合成质地均匀的浆液；

（4）浇注成型，将步骤3）混合的浆液浇注入模具中成型，并在振动台上振动2~3分钟，以排除气孔；

（5）脱模养护，浇注成型后将模具放到湿度为70%±5%，温度为25℃~28℃的条件下养护24小时后，进行脱模，将脱模后的试样在空气中自然养护至相应龄期。

优选的，步骤1）~3）中，料浆总搅拌时间为10~12分钟，物料温度为15℃～25℃。

本发明中主要原料系以高二氧化硅和高氧化钙含量的、无法经重烧或电熔方法生产，并在耐火行业上使用的镁质原料的低品位菱镁矿煅烧而得；可针对不同煅烧方式，如立窑煅烧、悬浮窑煅烧、反射窑煅烧以及回转窑煅烧而得的不同活性轻烧粉进行合理调配，使其可以应用在本产品中，实现废弃资源的综合利用，达到产品绿色环保、生产成本低的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）经本方法制备的产品属于新型硫酸镁水泥基胶凝材料，具有轻质、高强、不返卤泛霜、对钢筋腐蚀小等优点，且所用原料为大量废弃、堆积存放的低品位菱镁矿煅烧所得，本发明使用的就是价格低廉的低品位矿石及各种工业废料，成本比照正规市面原材料低出很多，废物利用，变废为宝，同时可以矿渣、粉煤灰等固废材料，实现废弃资源的综合利用，高温条件下使用不燃烧、零排放、无烟、无毒，产品具有绿色环保、生产成本低的优点，属于绿色环保建材产品。

2）产品具体可以应用于行车隧道内壁，高温条件下依然具有良好的耐火性能，提高防火安全等级，防止隧道内部因火灾等原因造成的表皮脱落，内部以钢筋为骨架，辅以制备的新型耐热硫酸镁水泥，能够一并解决了隧道内壁等建筑墙，易产生龟裂、渗漏、乃至整体脱落等工程质量通病。

3）产品7d强度由普通硫酸镁水泥的35MPa提高到65MPa以上，其极限使用温度可以达到800℃，保温2h后强度仍为35MPa左右。500℃煅烧后2h后残余强度最高达到45.3MPa，较普通硫酸镁水泥提高了55.8%，完全可以在长时间高温环境下使用，适用于高温（500℃以下）、低温（零下20℃以上）的环境下施工。

4）本发明产品可作为表面涂抹料，亦可作为水泥基结构主体砌块材料，应用前景较为宽泛，例如欧式壁炉内侧，如需制备其他形状构件，只需要按上述方法，加入到对应模具中，对于应用来说，主要应用在中高温度（500℃~1000℃）下，常温下强度较高，且在经过温度骤升时短时间内仍可保留较高强度，防止在隧道内因发生火灾及爆炸后造成的隧道塌方。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步说明：

实施例1

一种低成本耐热镁水泥按重量份比包含以下组分：轻烧氧化镁粉60份、硅灰26份、七水硫酸镁12.5份、0.3份柠檬酸，0.5份白云石细粉，0.2份玻璃纤维，0.1份硫酸钠，0.4份聚酰胺聚脲树脂。

本发明低成本耐热镁水泥制备实验砌块的方法，具体操作步骤如下：

1）原料预混，称取全部配方量的低品位矿轻烧氧化镁粉、硅灰、七水硫酸镁、白云石细粉、耐热纤维和抗水剂放入转速为80转/分钟的搅拌机进行干混，搅拌时间为5分钟；

2）溶解外加剂，称取全部配方量的改性剂和早强剂放入混合机中，将水泥重量总25份的水迅速加入混合机中，以80转/分钟的速度搅拌3分钟；

3）搅拌混合，向步骤2）中混合好的外加剂中倒入步骤1）中预混好的物料，以80转/分钟的速度搅拌5分钟，混合成质地均匀的浆液；

4）浇注成型，将步骤3）混合的浆液浇注入模具中成型，并在振动台上振动2分钟，以排除气孔；

5）脱模养护，浇注成型后将模具放到湿度为70%±5%，温度为25℃的条件下养护24小时后，进行脱模，将脱模后的试样在空气中自然养护至相应龄期。

步骤1）~3）中，料浆总搅拌时间为12分钟，物料温度为25℃。

实施例2

一种新型低成本耐热镁水泥，该新型耐热材料的原料组成如下：其特征在于，按重量份比包含以下组分：轻烧氧化镁粉56份、硅30份、七水硫酸镁12.5份、0.2份草酸，0.2份柠檬酸，玻璃纤维0.15份，硫酸钠0.15份，氯化铁0.1份，聚酰胺聚脲树脂0.35份，白云石细粉0.35份组成。

实施例2的低成本耐热镁水泥制备实验砌块的方法如实施例1。

实施例3

一种新型低成本耐热镁水泥，该新型耐热材料的原料组成如下：按重量份比包含以下组分：轻烧氧化镁粉62.5份、硅灰26份、七水硫酸镁10份、磷酸0.25份，草酸0.25份，聚胺聚酰胺0.2份，石棉0.1份，玻璃纤维0.1份，氯化铁0.1份，白云石细粉0.5份组成。

实施例3的低成本耐热镁水泥制备实验砌块的方法如实施例1。

实施例4

一种新型低成本耐热镁水泥，该新型耐热材料的原料组成如下：按重量份比包含以下组分：轻烧氧化镁粉57份、硅灰28份、七水硫酸镁13份、磷酸0.25份，柠檬酸0.25份，硼酸0.25份，聚胺聚酰胺0.5份，玻璃纤维0.1份，石棉0.1份，氯化铁0.1份，硫酸钠0.1份，白云石细粉0.35份组成。

实施例4的低成本耐热镁水泥制备实验砌块的方法如实施例1。

对比例1

一种普通氯氧镁水泥，按重量份比称取轻烧氧化镁粉58份、氯化镁16份、硅灰25份，0.1份柠檬酸，聚胺聚酰胺0.2份，玻璃纤维0.3份，氯化铁0.2份，白云石粉0.2份，混合均匀后将水泥重量总25份的水迅速加其中，浇注模具中，在振动台上振动2分钟，以排除气孔；将浇注成型后将模具放到湿度为70%±5%，温度为25℃的条件下养护24小时后，进行脱模，将脱模后的试样在空气中自然养护至相应龄期。

对比例2

一种普通硅酸盐水泥，按重量份比称取普硅水泥69份、硅灰29份，0.3份柠檬酸，聚胺聚酰胺0.5份，玻璃纤维0.2份，氯化钙0.3份，白云石粉0.7份，混合均匀后将水泥重量总25份的水迅速加其中，浇注模具中，在振动台上振动2分钟，以排除气孔；将浇注成型后将模具放到湿度为70%±5%，温度为25℃的条件下养护24小时后，进行脱模，将脱模后的试样在空气中自然养护至相应龄期。

上述实施例及对比例汇总性能测试结果如表1所示。

表1 实验砌块测试性能对比表

通过对上述实施例1～4制得的新型低成本耐热镁水泥制品的各种性能进行测试，并与对比例1氯氧镁水泥及对比例2普通建筑水泥进行对比，本专利的新型低成本耐热镁水泥制品的物理性能有了大幅提高，解决了普通水泥遇热源容易变形、开裂的缺点，在森林资源日益减少的情况下，提高了低品位菱镁矿的再利用率，同时节约成本起到变废为宝的优良效果。

Claims (2)

1.一种低成本耐热镁水泥，其特征在于，所述耐热镁水泥的原料重量份配比为：55~65份轻烧氧化镁粉，25~35份硅灰，10~20份七水硫酸镁，0.1~1份白云石细粉，0.1~1份改性剂，0.1~1份抗水剂，0.1~1份耐热纤维，0.1~1份早强剂；

所述的轻烧氧化镁粉为低品位菱镁矿经700~900℃煅烧而成，其中氧化镁含量为70%~90%，氧化钙含量0.5%~3%，二氧化硅含量0.5%~7%，灼烧减量为5%，氧化镁活性为60%~80%；

所述的改性剂为工业级柠檬酸、草酸、硼酸或磷酸中的任一种或任两种以上组合；

所述的抗水剂为聚胺聚酰胺树脂和/或聚酰胺聚脲树脂；

所述的耐热纤维为石棉和/或玻璃纤维，纤度1.0dtex~6.67dtex，长度为5mm~7mm；

所述的早强剂为氯化铁、氯化钙、硫酸钠或硫铝酸钙中的任一种或任两种以上组合；

所述白云石细粉为矿山初选加工矿料，粒度在50~200目之间；

所述七水硫酸镁符合HG/T2680~2009工业硫酸镁Ⅰ类一等品要求；

所述一种低成本耐热镁水泥制备砌块的方法，具体操作步骤如下：

（1）原料预混，称取全部配方量的低品位矿轻烧氧化镁粉、硅灰、七水硫酸镁、白云石细粉、耐热纤维和抗水剂放入转速为60~100转/分钟的搅拌机进行干混，搅拌时间为3~5分钟；

（2）溶解外加剂，称取全部配方量的改性剂和早强剂放入混合机中，将15~25份的水迅速加入混合机中，以60~100转/分钟的速度搅拌2~3分钟；

（3）搅拌混合，向步骤2）中混合好的外加剂中倒入步骤1）中预混好的物料，以60~100转/分钟的速度搅拌6~8分钟，混合成质地均匀的浆液；

（4）浇注成型，将步骤3）混合的浆液浇注入模具中成型，并在振动台上振动2~3分钟，以排除气孔；

（5）脱模养护，浇注成型后将模具放到湿度为70%±5%，温度为25℃~28℃的条件下养护24小时后，进行脱模，将脱模后的试样在空气中自然养护至相应龄期。

2.根据权利要求1所述的一种低成本耐热镁水泥，其特征在于，步骤1）~3）中，料浆总搅拌时间为10~12分钟，物料温度为15℃～25℃。