CN111362651A - 一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，属于建筑材料制备技术领域。每立方米砌块的原料质量为：石墨尾矿300‑350kg，水泥60‑70kg，石灰100‑120kg，磷尾矿15‑18kg，铝粉0.8‑0.9kg，高级脂肪酸防水剂0.6‑0.6kg，聚羧酸系高性能减水剂0.3‑0.5kg。由于石灰消化和水泥水化反应生成的Ca(OH)2，在干燥过程中随水汽蒸发，渗出抹灰层表面与空气中CO2反应生成CaCO3，导致砌块泛霜，本发明一种高性能蒸压加气混凝土砌块，在制备过程中添加了高级脂肪酸防水剂，可以防止水分子进入带走砌块内部的可溶性盐，避免泛霜。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，属于建筑材料制备技术领域。
背景技术
矿产资源是人类赖以生存、社会赖以发展的重要物质基础，也是现代生活的基石，同时又是一个国家或地区发展的支柱。随着矿产资源的不断开发利用，产生了大量的尾矿。据统计，我国现有尾矿库1500余座，堆积尾矿总量50多亿吨，占用耕地2.6万km²，而每年仍有超过5亿t尾矿继续排放。大量固体废物排放占用宝贵的土地资源，并造成严重的环境污染，生态环境恶化。同时尾矿也是潜在的二次资源，目前我国尾矿的利用率很低，只有8.2%，如何有效地利用固废成为待解决的问题。
蒸压加气混凝土砌块是用钙质材料（如水泥、石灰）和硅质材料（如砂子、粉煤灰、矿渣）的配料中加入铝粉作加气剂，经加水搅拌、浇注成型、发气膨胀、预养切割，再经高压蒸汽养护而成的多孔硅酸盐砌块，但是随着天然砂禁采或限采，粉煤灰产量有限且成本较高，如何找到可替代的物质成为待解决的问题。
蒸压加气混凝土砌块出釜后经水浸淋自然干燥后表面会发生泛霜现象，产生一层白色粉状物质，不仅降低了砌块外观质量，而且影响砌体工程砌筑和墙体工程抹灰，引起抹灰层空鼓、开裂、脱落等严重质量事故。同时，墙体抹灰完成后数月内，由于砌块内部泛霜物质向外渗透，水泥砂浆抹灰层表面也会产生二次泛霜现象，对饰面层的装修也带来不利影响，如何规避砌块泛霜成为待解决的问题。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，主要为了开发一种可综合利用尾矿固废、利用尾矿代替部分原料、规避其后期泛霜和抗压强度高的高性能蒸压加气混凝土砌块。
本发明采用的技术方案如下：
一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块，每立方米砌块的原料质量为：石墨尾矿300-350kg，水泥60-70kg，石灰100-120kg，磷尾矿15-18kg，铝粉0.8-0.9kg，高级脂肪酸防水剂0.6-0.6kg，聚羧酸系高性能减水剂0.3-0.5kg。
所述铝粉中活性铝含量大于90%。
所述石墨尾矿和磷尾矿粒径为0-0.1mm，其中石墨尾矿中二氧化硅含量为58-65%，磷尾矿中二氧化硅含量为2-5%，氧化钙含量为28-32%，氧化镁含量为18-19%。
原料中钙硅比为0.55-0.65，水料比为0.6-0.7。
一种如权利要求1所述的利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
（1）使用尾矿破碎设备和振筛机将石墨尾矿和磷尾矿分别按照粒度大小分离，控制粒径在0.08mm左右的颗粒占比达90%以上；
（2）将磷尾矿和硫酸溶液按液固比3:1配置硫酸溶液导入容器中，将容器置于80℃环境中进行搅拌，搅拌时间不低于1分钟，接着将磷尾矿置于容器中反应，反应过程中持续搅拌，反应时间不低于90分钟，反应完后将容器内物质进行抽滤和洗涤，固液分离后将固体进行烘干，得到磷石膏；
（3）将石墨尾矿、生石灰、水泥、磷石膏按比例进行混合搅拌，搅拌时加入50℃左右的热水，搅拌后的混合物中加入占总质量分数为0.035-0.045%的铝粉、0.025-0.055%的聚羧酸系高性能减水剂和高级脂肪酸防水剂，搅拌均匀后注入模具；
（4）将模具外围使用小型振捣棒振动，使浆料均匀迷失，将模具置于45-50℃的环境中静停、发气和养护，时间不低于2小时，然后将模具取出按照尺寸切割成砌块；
（5）将砌块放入蒸压反应釜中进行蒸压养护，养护后将砌块置于50℃环境中烘干后即制得本蒸压加气混凝土砌块。
所述硫酸的酸过量系数为1.03-1.05，且固液分离后的浸出液仍可在处理提取磷镁。
固液分离后的固体为磷石膏，主要成分为二水硫酸钙，占比70%以上。
所述高性能蒸压加气浑南凝土砌块抗压强度不低于3.5Mpa，且所述砌块属于保温砌块，长400mm，宽200mm，高200mm。
所述蒸压养护包括以下步骤：
（1）从常压开始加压1小时，水蒸气压力控制在0.4-0.5Mpa，加压温度为150℃；
（2）继续加压6小时，水蒸气压力加至1.0-1.2Mpa，加压温度为150℃；
降压至常压和常温，养护完成。
与现有技术相比，本发明的效果和优点如下：
1）虽然天然砂禁采或限采，粉煤灰产量有限且成本较高，但石墨尾矿二氧化硅含量与粉煤灰相近，本发明利用石墨尾矿代替粉煤灰制作砌块，既节约了粉煤灰资源，又充分利用了石墨尾矿。
2）本发明中用硫酸对磷尾矿进行处理，经过固液分离后得到主要成分为二水硫酸钙的磷石膏，且用磷石膏代替天然石膏制作砌块，既节约了石膏资源，又充分利用了磷尾矿。
3）本发明一种高性能蒸压加气混凝土砌块，在制备过程中添加了聚羧酸系高性能减水剂，以此来节约水泥用量，带来良好的企业效益。
由于石灰消化和水泥水化反应生成的Ca(OH)2，在干燥过程中随水汽蒸发，渗出抹灰层表面与空气中CO2反应生成CaCO3，导致砌块泛霜，本发明一种高性能蒸压加气混凝土砌块，在制备过程中添加了高级脂肪酸防水剂，可以防止水分子进入带走砌块内部的可溶性盐，避免泛霜。
具体实施方式
以下实施例所用材料、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、方法和仪器，本领域普通技术人员均可通过商业渠道获得。
此外，在本发明以下的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。
下面对本发明做进一步详细说明，但以下详细说明不视为对本发明的限定。
实施例1
一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，每立方米需要的原料质量分别为：石墨尾矿300kg，水泥60kg，石灰100kg，磷尾矿15kg，铝粉：0.8kg，其中活性铝含量大于90%，高级脂肪酸防水剂：0.5kg，聚羧酸系高性能减水剂：0.3kg，硫酸：45kg，基本原料中钙硅比为0.55水料比为0.6。
石墨尾矿：二氧化硅含量约为58%~65%，粒径0~0.16mm；
磷尾矿：二氧化硅含量约为2%~5%，氧化钙含量约为28%~32%，氧化镁含量约为18%~19%，粒径0~0.106mm；
水泥：采用42.5强度等级的普通硅酸盐水泥；
石灰：采用建筑一等品生石灰，其中氧化钙加氧化镁含量不低于80%；
具体制备方法为：
步骤一：使用尾矿破碎设备和振筛机将石墨尾矿和磷尾矿按粒度大小分离，控制粒径在0.08mm左右的占比达90%。
步骤二：实施（1）的过程中，将磷尾矿和硫酸按液固比3：1配置硫酸溶液倒入容器中，将容器置于80℃环境中进行搅拌，搅拌时间不低于1min，接着将磷尾矿置于容器中反应，反应过程中持续搅拌，反应时间不低于90min，反应完后将容器内物质进行抽滤和洗涤，固液分离后将固体进行烘干，得到磷石膏。
步骤三：将石墨尾矿、生石灰、水泥、磷石膏按各自克数混合搅拌，搅拌时加入50℃左右的热水，搅拌后的混合物中加入占总质量分数为0.035~0.045%的铝粉、0.025~0.055%的减水剂和的防水剂，搅拌直至均匀后注入模具。
步骤四：将模具外围使用小型振捣棒振动，使浆料均匀密实，将模具置于45-50℃的环境中进行静停、发气和养护，时间不低于2h，然后将模具取出按尺寸切割成砌块。
步骤五：将砌块放入蒸压反应釜中进行蒸压养护，蒸压养护分为三个步骤：步骤一：从常压开始加压1小时，水蒸气压力控制在0.5Mpa，加压温度为150℃。步骤二：继续加压6小时，水蒸气压力加至1.2Mpa，加压温度为150℃。步骤三：降至常压和常温，养护完成。养护完后将砌块置于50℃环境中烘干后即制得抗压强度不低于5.0Mpa的蒸压加气混凝土保温砌块，长为400mm，宽为200mm，高为200mm。
实施例二：
一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，
每立方米需要的原料克数分别为：石墨尾矿350kg，水泥70kg，石灰120kg，磷尾矿18kg，铝粉：0.9kg，其中活性铝含量大于90%，高级脂肪酸防水剂：0.6kg，聚羧酸系高性能减水剂：0.5kg，硫酸：54kg，基本原料中钙硅比为0.65水料比为0.6。
石墨尾矿：二氧化硅含量约为58%~65%，粒径0~0.16mm；
磷尾矿：二氧化硅含量约为2%~5%，氧化钙含量约为28%~32%，氧化镁含量约为18%~19%，粒径0~0.106mm；
水泥：采用42.5强度等级的普通硅酸盐水泥；
石灰：采用建筑一等品生石灰，其中氧化钙加氧化镁含量不低于80%；
具体制备方法为：
步骤一：使用尾矿破碎设备和振筛机将石墨尾矿和磷尾矿按粒度大小分离，控制粒径在0.08mm左右的占比达90%。
步骤二：实施（1）的过程中，将磷尾矿和硫酸按液固比3：1配置硫酸溶液倒入容器中，将容器置于80℃环境中进行搅拌，搅拌时间不低于1min，接着将磷尾矿置于容器中反应，反应过程中持续搅拌，反应时间不低于90min，反应完后将容器内物质进行抽滤和洗涤，固液分离后将固体进行烘干，得到磷石膏。
步骤三：将石墨尾矿、生石灰、水泥、磷石膏按各自克数混合搅拌，搅拌时加入50℃左右的热水，搅拌后的混合物中加入占总质量分数为0.035~0.045%的铝粉、0.025~0.055%的减水剂和的防水剂，搅拌直至均匀后注入模具。
步骤四：将模具外围使用小型振捣棒振动，使浆料均匀密实，将模具置于45-50℃的环境中进行静停、发气和养护，时间不低于2h，然后将模具取出按尺寸切割成砌块。
步骤五：将砌块放入蒸压反应釜中进行蒸压养护，蒸压养护分为三个步骤：步骤一：从常压开始加压1小时，水蒸气压力控制在0.5Mpa，加压温度为150℃。步骤二：继续加压6小时，水蒸气压力加至1.2Mpa，加压温度为150℃。步骤三：降至常压和常温，养护完成。养护完后将砌块置于50℃环境中烘干后即制得抗压强度不低于5.0Mpa的蒸压加气混凝土保温砌块，长为400mm，宽为200mm，高为200mm。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (9)
1.一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块，其特征在于：每立方米砌块的原料质量为：石墨尾矿300-350kg，水泥60-70kg，石灰100-120kg，磷尾矿15-18kg，铝粉0.8-0.9kg，高级脂肪酸防水剂0.6-0.6kg，聚羧酸系高性能减水剂0.3-0.5kg。
2.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块，其特征在于：所述铝粉中活性铝含量大于90%。
3.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块，其特征在于：所述石墨尾矿和磷尾矿粒径为0-0.1mm，其中石墨尾矿中二氧化硅含量为58-65%，磷尾矿中二氧化硅含量为2-5%，氧化钙含量为28-32%，氧化镁含量为18-19%。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块，其特征在于：原料中钙硅比为0.55-0.65，水料比为0.6-0.7。
5.一种如权利要求1所述的利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）使用尾矿破碎设备和振筛机将石墨尾矿和磷尾矿分别按照粒度大小分离，控制粒径在0.08mm左右的颗粒占比达90%以上；
（2）将磷尾矿和硫酸溶液按液固比3:1配置硫酸溶液导入容器中，将容器置于80℃环境中进行搅拌，搅拌时间不低于1分钟，接着将磷尾矿置于容器中反应，反应过程中持续搅拌，反应时间不低于90分钟，反应完后将容器内物质进行抽滤和洗涤，固液分离后将固体进行烘干，得到磷石膏；
（3）将石墨尾矿、生石灰、水泥、磷石膏按比例进行混合搅拌，搅拌时加入50℃左右的热水，搅拌后的混合物中加入占总质量分数为0.035-0.045%的铝粉、0.025-0.055%的聚羧酸系高性能减水剂和高级脂肪酸防水剂，搅拌均匀后注入模具；
（4）将模具外围使用小型振捣棒振动，使浆料均匀迷失，将模具置于45-50℃的环境中静停、发气和养护，时间不低于2小时，然后将模具取出按照尺寸切割成砌块；
（5）将砌块放入蒸压反应釜中进行蒸压养护，养护后将砌块置于50℃环境中烘干后即制得本蒸压加气混凝土砌块。
6.根据权利要求5所述的一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于：所述硫酸的酸过量系数为1.03-1.05，且固液分离后的浸出液仍可在处理提取磷镁。
7.根据权利要求5所述的一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于：固液分离后的固体为磷石膏，主要成分为二水硫酸钙，占比70%以上。
8.根据权利要求5所述的一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于：所述高性能蒸压加气浑南凝土砌块抗压强度不低于3.5Mpa，且所述砌块属于保温砌块，长400mm，宽200mm，高200mm。
9.根据权利要求5所述的一种利用石墨尾矿和磷尾矿制备的高性能蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于：所述蒸压养护包括以下步骤：
（1）从常压开始加压1小时，水蒸气压力控制在0.4-0.5Mpa，加压温度为150℃；
（2）继续加压6小时，水蒸气压力加至1.0-1.2Mpa，加压温度为150℃；
（3）降压至常压和常温，养护完成。
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