CN112661530A - 掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块及制备方法。包括以下重量份的原料：铁尾矿50‑80份、水泥10‑50份、早强剂0.5‑3份、纤维素2‑10份、胶粉2‑8份、聚丙烯纤维2‑10份、铝粉0.5‑5份、脱硫石膏2‑10份、三聚氰胺减水剂0.5‑4份、电石渣5‑20份和稳泡剂0.1‑3份。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。所制得的材料具有重量轻、保温隔热效果好、力学强度高、生产成本低等特点，同时，可有效实现铁尾矿的资源化，减轻因铁尾矿堆积而导致的系列环境问题。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程材料技术领域，具体涉及掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块及其制备方法。
背景技术
铁尾矿是铁矿石经过加工提炼分选之后产生的工业固体废物，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。
进入21世纪后资源有效利用显得尤为重要，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。
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隔热性能并不理想。
发明内容
本发明的目的是提供掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块及其制备方法，用该方法制备的砌块保温隔热性能好，并且是以对环境有害的固体废弃物铁尾矿为原料，原料来源广泛、操作简便、易于工业化。
为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案如下：
掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块，包括以下重量份的原料：
铁尾矿50-80份、水泥10-50份、早强剂0.5-3份、纤维素2-10份、胶粉2-8份、聚丙烯纤维2-10份、铝粉0.5-5份、脱硫石膏2-10份、三聚氰胺减水剂0.5-4份、电石渣5-20份和稳泡剂0.1-3份。
更佳的，所述的掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块，包括以下重量份的原料：
铁尾矿65份、水泥30份、早强剂2份、纤维素6份、胶粉5份、聚丙烯纤维6份、铝粉3份、脱硫石膏6份、三聚氰胺减水剂2份、电石渣12份和稳泡剂2份。
更进一步地，所述的铁尾矿选取粒度为0.075mm以下、0.075mm～0.15mm、0.15mm～0.3mm、0.3mm～0.6mm铁尾矿进行分级研磨。
进一步地，所述的纤维素为羟甲基纤维素。
进一步地，所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。
所述的掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
（1）将所述铁尾矿研磨粉碎，研磨至25-35µm得到铁尾矿粉末；
（2）将所述重量份的水泥、电石渣、纤维素、胶粉、三聚氰胺减水剂、早强剂和步骤（1）制备的尾矿粉末混合并搅拌均匀，得浆料；
（3）将步骤（2）所得浆料与所述重量份的聚丙烯纤维、稳泡剂、脱硫石膏，加20-50重量份水混合并搅拌均匀后，加入所述重量份铝粉，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，静置坯体，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。
进一步地，所述步骤（4）中，静置坯体的过程为：在65-75℃烘箱内静养1.5-2.5h。
本发明所具有的优点和有益效果是：
1.本发明砌块以对环境有害的固体废弃物铁尾矿为原料，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，砌块重量轻、保温隔热效果好、力学强度高、生产成本低。原料来源广泛、操作简便、易于工业化。既大量处理了铁尾矿，缓解了环境压力，降低了环境污染，又提高了回收利用率，符合绿色环保要求。
2．本发明利用铝粉作为发气剂，与碱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，但是在酸碱作用下产生新的盐，使保护层破坏，适当的电石渣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．本发明掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的制备方法包括对原料进行了预处理、干混、湿混、注模、静置坯体和自然养护，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，在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，使之成为可以在常压下进行干燥，避免了蒸压养护时面临的能耗大，条件苛刻等不利因素。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。
4．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为本发明制备的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步的详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1：
本实施例掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块，包括以下重量份的原料：
铁尾矿65份、水泥30份、早强剂2份、纤维素6份、胶粉5份、聚丙烯纤维6份、铝粉3份、脱硫石膏6份、三聚氰胺减水剂2份、电石渣12份和稳泡剂2份。所述铁尾矿是铁矿石经过加工提炼分选之后产生的工业固体废物，本实施例所述的铁尾矿其化学组成及质量分数为：SiO2占60％-70％，CaO占5％-8％，MgO占6％-10％，Al2O3占4％-7％，TFe占8％-12％，含有丰富的金属氧化物。
其中：所述的铁尾矿使用振筛机进行合理级配，按照筛盘网格规格不同系统筛分，选取粒度为0.075mm以下、0.075mm～0.15mm、0.15mm～0.3mm、0.3mm～0.6mm铁尾矿进行分级研磨。所述早强剂为无水硫酸钠。所述的聚丙烯纤维作为混凝土的填充材料，提高混凝土的抗渗性、抗冲击性、防水隔热性。所述的纤维素为羟甲基纤维素，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。所述电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。
如图1所示，本实施例掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
（1）将所述重量份铁尾矿研磨粉碎，研磨至25-35µm得到铁尾矿粉末；
（2）将所述重量份的水泥、电石渣、纤维素、胶粉、三聚氰胺减水剂、早强剂和步骤（1）制备的尾矿粉末混合并搅拌均匀，得浆料；
（3）将步骤（2）所得浆料与所述重量份的聚丙烯纤维、稳泡剂、脱硫石膏，加35重量份水混合并搅拌均匀后，加入所述重量份铝粉，搅拌后浇注入模，浇注后的模具移入70℃恒温干燥箱内静养3h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，静置坯体，再自然养护，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，最终得到加气混凝土砌块。
所述步骤（4）中，静置坯体的过程为：70℃烘箱内静养2h。
采用本实施例方法制备的掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的干密度、导热系数和抗压强度如下：
| 1. 干密度 | 2. 导热系数 | 3. 抗压强度 |
| 4. 0.6g/cm<sup>3</sup> | 5. 0.1057W/m•k | 6. 2.2MPa |
实施例2：
本实施例与实施例1的区别仅在于制备掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的原料的含量不同。
本实施例掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块，包括以下重量份的原料：
铁尾矿50份、水泥50份、早强剂3份、纤维素10份、胶粉8份、聚丙烯纤维10份、铝粉5份、脱硫石膏10份、三聚氰胺减水剂4份、电石渣20份和稳泡剂3份。其余同实施例1。
本实施例制备掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的方法与实施例1的区别仅在于：
步骤（3）中浇注后的模具移入65℃恒温干燥箱内静养2h进行成型；
步骤（4）中静置坯体的过程为：在65℃烘箱内静养1.5h。其余同实施例1。
采用本实施例方法制备的掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的干密度、导热系数和抗压强度如下：
| 7. 干密度 | 8. 导热系数 | 9. 抗压强度 |
| 10. 0.6g/cm<sup>3</sup> | 11. 0.0998W/m•k | 12. 2.0MPa |
实施例3：
本实施例与实施例1的区别仅在于制备掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的原料的含量不同。
本实施例掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块，包括以下重量份的原料：
铁尾矿80份、水泥10份、早强剂0.5份、纤维素2份、胶粉2份、聚丙烯纤维2份、铝粉0.5份、脱硫石膏2份、三聚氰胺减水剂0.5份、电石渣5份和稳泡剂0.1份。其余同实施例1。
本实施例制备掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的方法与实施例1的区别仅在于：
步骤（3）中浇注后的模具移入75℃恒温干燥箱内静养4h进行成型；
步骤（4）中，静置坯体的过程为：在75℃烘箱内静养2.5h。其余同实施例1。
采用本实施例方法制备的掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的干密度、导热系数和抗压强度如下：
| 13. 干密度 | 14. 导热系数 | 15. 抗压强度 |
| 16. 0.6g/cm<sup>3</sup> | 17. 0.0932W/m•k | 18. 1.8MPa |
由以上实施例可知，由于聚丙烯纤维为丝状固体结构起到连接作用、防止砌块表面开裂；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。结果证明,通过本发明的方法,对铁尾矿进行回收再利用，与传统方法对比操作更简单、成本更低、砌块重量轻、力学强度高。
Claims (7)
1.掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块，其特征在于包括以下重量份的原料：
铁尾矿50-80份、水泥10-50份、早强剂0.5-3份、纤维素2-10份、胶粉2-8份、聚丙烯纤维2-10份、铝粉0.5-5份、脱硫石膏2-10份、三聚氰胺减水剂0.5-4份、电石渣5-20份和稳泡剂0.1-3份。
2.根据权利要求1所述的掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块，其特征在于包括以下重量份的原料：
铁尾矿65份、水泥30份、早强剂2份、纤维素6份、胶粉5份、聚丙烯纤维6份、铝粉3份、脱硫石膏6份、三聚氰胺减水剂2份、电石渣12份和稳泡剂2份。
3.根据权利要求1或2所述的掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块，其特征在于：所述的铁尾矿选取粒度为0.075mm以下、0.075mm～0.15mm、0.15mm～0.3mm、0.3mm～0.6mm铁尾矿进行分级研磨。
4.根据权利要求1所述的掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块，其特征在于：所述的纤维素为羟甲基纤维素。
5.根据权利要求1所述的掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块，其特征在于所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。
6.根据权利要求1-5任一项所述的掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将所述铁尾矿研磨粉碎，研磨至25-35µm得到铁尾矿粉末；
（2）将所述重量份的水泥、电石渣、纤维素、胶粉、三聚氰胺减水剂、早强剂和步骤（1）制备的尾矿粉末混合并搅拌均匀，得浆料；
（3）将步骤（2）所得浆料与所述重量份的聚丙烯纤维、稳泡剂、脱硫石膏，加20-50重量份水混合并搅拌均匀后，加入所述重量份铝粉，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，静置坯体，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。
7.根据权利要求6所述的掺用铁尾矿制备的加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于所述步骤（4）中，静置坯体的过程为：在65-75℃烘箱内静养1.5-2.5h。
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