CN112142379A - 一种固废免烧透水砖及其制备方法 - Google Patents

一种固废免烧透水砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固废免烧透水砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域，所述透水砖由如下组分按照重量百分比组成：磷渣22‑30份、碱渣15‑23份、硅灰6‑10份、粉煤灰17‑20份、环氧树脂8‑10份、水10‑15份。本发明所采用的碱渣、磷渣，都属于工厂生产产生的固体废物，本发明将固体废物回收后经过一定处理再利用，减小了磷渣、碱渣造成的环境污染。同时也提高了其利用率；利用水洗法去除碱渣中的氯，按照水固比6：1的比例水洗三次以上，防止氯离子对环境的污染，同时提高了透水砖的抗压及抗折强度。

Description

一种固废免烧透水砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种固废免烧透水砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
磷渣是电炉法生产黄磷时，在炉内定期排出的一种低熔点炉渣。每生产lt黄磷约排出8—10t磷渣。我国约有60家中小黄磷厂遍布祖国各地。随磷渣的大量排出，对环境污染加剧。为了更有效地利用磷渣，我国于1986年正式制订实施“GB6645—86用于水泥中的粒化电炉磷渣”，不过标准颁布至今，在全国范围内水泥厂使用磷渣作混合材的厂家不多，有效利用磷渣，变废为宝，具有明显的社会效益和经济效益，前景广阔。
碱渣是氨碱法制碱过程中排放的废渣。我国氨碱法制碱可达421万t/年。由于氨碱法纯碱生产工艺的特点，每生产1t纯碱要向外排放0.3t的碱渣，一个年产80万t纯碱的工厂，每年用于废渣排放的费用约需1000万元。一般情况下，碱渣采取地表堆积的处理方式，大量的碱渣沉积后易造成周围海域的污染。因此，有效利用碱渣，变废为宝，具有明显的社会效益和经济效益，前景广阔。
砖体的收缩率随着磷渣掺量的增加而增加，但在后期，由于磷渣粉与碱渣中的Ca(OH)2发生反应生成C-S-H凝胶且本身具有的微集料效应部分补偿了因孔隙失水而产生的干缩。
碱渣提供可溶性Ca2+源，生成C-S-H凝胶，增加早期强度。CaCO3为骨架并通过吸收水分间接地提高碱度，从而促进N-A-S-H的形成。
在有硅灰和粉煤灰存在的情况下，免烧透水砖早期的水化产物中有大量Ca（OH）2，随着龄期的延长，Ca（OH）2的量越来越少，甚至完全测不到，Grutzeck等人对硅灰的火山灰效应提出解释：硅灰接触拌合水后首先形成富硅的凝胶，并吸收水分；Ca（OH）2与该富硅凝胶的表面反应产生C-S-H凝胶，这些来源于硅灰和Ca（OH）2的C-S-H凝胶多生成于透水砖水化的C-S-H凝胶孔隙之中，大大提高了结构密实度，也就是说：硅灰的火山灰效应能将对强度不利的Ca（OH）2转化成C-S-H凝胶，并填充在水化产物之间，有力地促进了透水砖强度的增长，同时，硅灰与Ca（OH）2反应，Ca（OH）2不断被消耗，会加快产品的水化速率，提高免烧砖的早期强度。
环氧树脂的环氧值不小于0.4，可以保证透水砖具有较好的渗透性能，同时起到粘结作用，保证了透水砖的抗压性和稳定性。
上述材料所涉及到的反应过程表达为：
3CaO•SiO2+6H2O=3CaO•2SiO2•3H2O(胶体)+3Ca(OH)2(晶体)
2(2CaO•SiO2)+4H2O=3CaO•2SiO2•3H2O+Ca(OH)2(晶体)
3CaO•Al2O3+6H2O=3CaO•Al2O3•6H2O（晶体）
随着透水砖水化过程的进行，大量的Ca(OH)2(晶体)生成，硅灰将Ca(OH)2(晶体)转化成C-S-H凝胶，CaO•Al2O3•6H2O（晶体）随着水化过程的进行与粉煤灰反应形成C-A-S-H凝胶结构，提高胶凝能力。水的作用：溶解物质，方便离子间转移；参与水化反应，自由水转化为结合水；为聚合反应提供水环境。
发明内容
为减少磷渣碱渣排放造成的污染，且充分利用磷渣及碱渣，本发明提供一种固废免烧透水砖。
具体技术方案如下：
一种固废免烧透水砖，其特征在于：所述原料由如下组分按照重量百分比组成：磷渣22-30份、碱渣15-23份、硅灰6-10份、粉煤灰17-20份、环氧树脂8-10份、水10-15份。
进一步的，所述磷渣由如下组分按照重量百分比组成：CaO47-52份、SiO240-43份、P2O20.2-2.5份、Al2O3 2-5份、Fe2O3 0.8-3.0份，磷渣粒径小于等于80μm。
进一步的，所述碱渣由如下组分按照重量百分比组成：CaCO360-65.1份；CaCl210-15份；Ca（OH）28-15份，碱渣粒径小于等于75μm，所述碱渣为氯含量低于0.3的除氯碱渣。
进一步的，所述硅灰平均粒径小于等于0.3μm，比表面积大于等于25 m2/g。
进一步的，所述粉煤灰为脱硫粉煤灰，由如下组分按照百分比组成：SiO240-55份、Al2O3 20-35份、Fe2O33-5份、CaO3-5份，粒径小于等于80μm。
进一步的，所述环氧树脂环氧值不小于0.4。
包括以下步骤：
（一）、将固废产生的碱渣进行水洗或电渗的方法进行除氯；
（二）、按照配比称量或制备各组分；
（三）、将磷渣和除氯碱渣按照5:3和5:6的比例分别在1350-1450℃和1450-1700℃的条件下进行烧制；1350-1450℃条件下的磷渣和除氯碱渣分别占总重量份的14-18份，7-10份；1450-1750℃条件下的磷渣和除氯碱渣分别占总重量份的8-12份，8-13份;
（四）、将烧制后的磷渣、除氯碱渣研磨后和硅灰，烧制后的磷渣和除氯碱渣重新混合，和硅灰按初始重量份混合，加入混料机中混匀，在300℃的条件下烘制3h；
（五）、将物料按照水、硅灰、粉煤灰、磷渣和除氯碱渣及硅灰的烘干混合物、环氧树脂，的顺序依次加入搅拌机中搅拌5min；
（六）、将搅拌后的混合材料用压砖机进行机压成型，制得砖坯；
（七）、将步骤六制得的砖坯在常温下养护28天，制得透水砖成品。
本发明的有益效果如下：
本发明生产工艺简单，生产成本低；
本发明所采用的碱渣、磷渣，都属于工厂生产产生的固体废物，本发明将固体废物回收后经过一定处理再利用，减小了磷渣、碱渣造成的环境污染，同时也提高了其利用率；
本发明利用水洗法去除碱渣中的氯，按照水固比6：1的比例水洗三次以上，防止氯离子使钢筋发生锈蚀，同时操作简单，且最为经济；
本发明将磷渣和除氯碱渣在300℃的条件下烘置3h，碱渣由结构松散的多孔聚合体颗粒,逐渐形成联结紧密、结构致密的团聚体，使碱渣的比表面积随着温度的升高呈现明显的下降，也使得磷渣随着温度的升高变得致密，提高透水砖的抗折性能；
本发明制备的透水砖与传统透水砖相比能够显著提高抗折，抗压强度，还可保证其抗冻性,适用范围较广。
具体实施方式
以下合实施例对本发明进行详细描述：
实施例1
一种固废免烧透水砖，其特征在于：所述原料由如下组分按照重量百分比组成：磷渣27份、碱渣23份、硅灰8份、粉煤灰18份、环氧树脂10份、水14份。
透水砖制备过程如下：
（一）、将固废产生的碱渣进行水洗或电渗的方法进行除氯；
（二）、按照配比称量或制备各组分；
（三）、将磷渣和除氯碱渣按照5:3和5:6的比例分别在1350-1450℃和1450-1700℃的条件下进行烧制；1350-1450℃条件下的磷渣和除氯碱渣分别占总重量份的17份，10份；1450-1750℃条件下的磷渣和除氯碱渣分别占总重量份的10份，13份;
（四）、将烧制后的磷渣、除氯碱渣研磨后和硅灰，烧制后的磷渣和除氯碱渣重新混合，和硅灰按初始重量份混合，加入混料机中混匀，在300℃的条件下烘制3h；
（五）、将物料按照水、硅灰、粉煤灰、磷渣和除氯碱渣及硅灰的烘干混合物、环氧树脂，的顺序依次加入搅拌机中搅拌5min；
（六）、将搅拌后的混合材料用压砖机进行机压成型，制得砖坯；
（七）、将步骤六制得的砖坯在常温下养护28天，制得透水砖成品。
所述磷渣由如下组分按照重量百分比组成：CaO47-52份、SiO240-43份、P2O20.2-2.5份、Al2O3 2-5份、Fe2O3 0.8-3.0份，磷渣粒径小于等于80μm。
所述碱渣由如下组分按照重量百分比组成：CaCO360-65.1份；CaCl210-15份；Ca（OH）28-15份，碱渣粒径小于等于75μm，所述碱渣为氯含量低于0.3的除氯碱渣。
所述硅灰平均粒径小于等于0.3μm，比表面积大于等于25 m2/g。
所述粉煤灰为脱硫粉煤灰，由如下组分按照百分比组成：SiO240-55份、Al2O3 20-35份、Fe2O33-5份、CaO3-5份，粒径小于等于80μm。
所述环氧树脂环氧值不小于0.4。
实施例2
一种固废免烧透水砖，其特征在于：所述原料由如下组分按照重量百分比组成：磷渣30份、碱渣20份、硅灰8份、粉煤灰17份、环氧树脂10份、水15份。
透水砖制备过程如下：
（一）、将固废产生的碱渣进行水洗或电渗的方法进行除氯；
（二）、按照配比称量或制备各组分；
（三）、将磷渣和除氯碱渣按照5:3和5:6的比例分别在1350-1450℃和1450-1700℃的条件下进行烧制；1350-1450℃条件下的磷渣和除氯碱渣分别占总重量份的19份，9份；1450-1750℃条件下的磷渣和除氯碱渣分别占总重量份的11份，11份;
（四）、将烧制后的磷渣、除氯碱渣研磨后和硅灰，烧制后的磷渣和除氯碱渣重新混合，和硅灰按初始重量份混合，加入混料机中混匀，在300℃的条件下烘制3h；
（五）、将物料按照水、硅灰、粉煤灰、磷渣和除氯碱渣及硅灰的烘干混合物、环氧树脂，的顺序依次加入搅拌机中搅拌5min；
（六）、将搅拌后的混合材料用压砖机进行机压成型，制得砖坯；
（七）、将步骤六制得的砖坯在常温下养护28天，制得透水砖成品。
所述磷渣由如下组分按照重量百分比组成：CaO47-52份、SiO240-43份、P2O20.2-2.5份、Al2O3 2-5份、Fe2O3 0.8-3.0份，磷渣粒径小于等于80μm。
所述碱渣由如下组分按照重量百分比组成：CaCO360-65.1份；CaCl210-15份；Ca（OH）28-15份，碱渣粒径小于等于75μm，所述碱渣为氯含量低于0.3的除氯碱渣。
所述硅灰平均粒径小于等于0.3μm，比表面积大于等于25 m2/g。
所述粉煤灰为脱硫粉煤灰，由如下组分按照百分比组成：SiO240-55份、Al2O3 20-35份、Fe2O33-5份、CaO3-5份，粒径小于等于80μm。
所述环氧树脂环氧值不小于0.4。
实施例3
一种固废免烧透水砖，其特征在于：所述原料由如下组分按照重量百分比组成：磷渣25份、碱渣23份、硅灰8份、粉煤灰20份、环氧树脂10份、水14份。
透水砖制备过程如下：
（一）、将固废产生的碱渣进行水洗或电渗的方法进行除氯；
（二）、按照配比称量或制备各组分；
（三）、将磷渣和除氯碱渣按照5:3和5:6的比例分别在1350-1450℃和1450-1700℃的条件下进行烧制；1350-1450℃条件下的磷渣和除氯碱渣分别占总重量份的16份，11份；1450-1750℃条件下的磷渣和除氯碱渣分别占总重量份的9份，12份;
（四）、将烧制后的磷渣、除氯碱渣研磨后和硅灰，烧制后的磷渣和除氯碱渣重新混合，和硅灰按初始重量份混合，加入混料机中混匀，在300℃的条件下烘制3h；
（五）、将物料按照水、硅灰、粉煤灰、磷渣和除氯碱渣及硅灰的烘干混合物、环氧树脂，的顺序依次加入搅拌机中搅拌5min；
（六）、将搅拌后的混合材料用压砖机进行机压成型，制得砖坯；
（七）、将步骤六制得的砖坯在常温下养护28天，制得透水砖成品。
所述磷渣由如下组分按照重量百分比组成：CaO47-52份、SiO240-43份、P2O20.2-2.5份、Al2O3 2-5份、Fe2O3 0.8-3.0份，磷渣粒径小于等于80μm。
所述碱渣由如下组分按照重量百分比组成：CaCO360-65.1份；CaCl210-15份；Ca（OH）28-15份，碱渣粒径小于等于75μm，所述碱渣为氯含量低于0.3的除氯碱渣。
所述硅灰平均粒径小于等于0.3μm，比表面积大于等于25 m2/g。
所述粉煤灰为脱硫粉煤灰，由如下组分按照百分比组成：SiO240-55份、Al2O3 20-35份、Fe2O33-5份、CaO3-5份，粒径小于等于80μm。
所述环氧树脂环氧值不小于0.4。

Claims (7)

1.一种固废免烧透水砖，其特征在于：所述原料由如下组分按照重量份组成：磷渣22-30份、碱渣15-23份、硅灰6-10份、粉煤灰17-20份、环氧树脂8-10份、水10-15份。
2.根据权利要求1所述的一种固废免烧透水砖，其特征在于：所述磷渣由如下组分按照重量份组成：CaO47-52份、SiO240-43份、P2O20.2-2.5份、Al2O3 2-5份、Fe2O3 0.8-3.0份，磷渣粒径小于等于80μm。
3.根据权利要求1所述的一种固废免烧透水砖，其特征在于：所述碱渣由如下组分按照重量份组成：CaCO360-65.1份；CaCl210-15份；Ca（OH）28-15份，碱渣粒径小于等于75μm，所述碱渣为氯含量低于0.3的除氯碱渣。
4.根据权利要求1所述的一种固废免烧透水砖，其特征在于：所述硅灰平均粒径小于等于0.3μm，比表面积大于等于25m2/g。
5.根据权利要求1所述的一种固废免烧透水砖，其特征在于：所述粉煤灰为脱硫粉煤灰，由如下组分按照重量份组成：SiO240-55份、Al2O3 20-35份、Fe2O33-5份、CaO3-5份，粒径小于等于80μm。
6.根据权利要求1所述的一种固废免烧透水砖，其特征在于：所述环氧树脂环氧值不小于0.4。
7.一种如权利要求1所述的一种固废免烧透水砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（一）、将固废产生的碱渣进行水洗或电渗的方法进行除氯；
（二）、按照配比称量或制备各组分；
（三）、将磷渣和除氯碱渣按照5:3和5:6的比例分别在1350-1450℃和1450-1700℃的条件下进行烧制；1350-1450℃条件下的磷渣和除氯碱渣分别占总重量份的14-18份，7-10份；1450-1750℃条件下的磷渣和除氯碱渣分别占总重量份的8-12份，8-13份；
（四）、将烧制后的磷渣、除氯碱渣研磨后和硅灰，烧制后的磷渣和除氯碱渣重新混合，和硅灰按初始重量份混合，加入混料机中混匀，在300℃的条件下烘制3h；
（五）、将物料按照水、硅灰、粉煤灰、磷渣和除氯碱渣及硅灰的烘干混合物、环氧树脂，的顺序依次加入搅拌机中搅拌5min；
（六）、将搅拌后的混合材料用压砖机进行机压成型，制得砖坯；
（七）、将步骤六制得的砖坯在常温下养护28天，制得透水砖成品。
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