CN113121183B - 一种利用矿山剥离土制备的免烧环保砖及其制备方法 - Google Patents

一种利用矿山剥离土制备的免烧环保砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，包括：将采集的石灰石石料进行破碎处理，筛分制得粗砂骨料；将制得的粗砂骨料与石灰石矿山剥离土进行混合，混合成砂土混合料；将水泥、石灰以及砂土混合料进行混合搅拌陈化处理；将原料放入水泥胶砂搅拌机中，加入8wt％‑10wt％的水，搅拌3‑5分钟；将混合料置于模具中，轻松振捣使得所述模具内的混合料表面平整，再将模具放入恒压试验机中，设定抗压强度15‑20MPa，并保持恒压10s，结束后取出模具卸压；将试件脱模，置于室内自然条件下养护7天。本发明还涉及该制备方法所制成的免烧环保砖。本申请为矿山剥离土的资源化利用提供了一种可行路径，即制备免烧环保砖。

Description

一种利用矿山剥离土制备的免烧环保砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及新型建筑材料技术领域，具体涉及一种利用矿山剥离土制备的免烧环保砖及其制备方法。
背景技术
矿山在开采过程中会产生大量的剥离土，该类剥离土主要成分为石英、高岭石、蒙脱石、云母等非金属矿物成分，且经过长时间的风化，基本不存在大颗粒，小于2微米的颗粒占比达到80％～90％，随着矿山开采高度的下降，形成的矿山剥离土也大大增加。
现有技术中，针对这部分矿山剥离土的处理方式是堆放填埋，然而，这种方式存在如下问题：(1)矿山剥离土的堆存产生的运输费用极大，给企业带来了极大的经济压力；(2)矿山剥离土的大量堆积，会破坏地表植被，造成严重的土壤问题，直接危害周边环境；(3)堆积的矿山剥离土若遭遇长时间强降雨，极有可能诱发山洪、泥石流和山体滑坡等自然灾害，直接危害人民生命、财产安全。因此，现有的处理方式存在一系列的经济、社会和环境问题。如何二次利用这部分材料，变废为宝，显然具有积极的现实意义。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种利用矿山剥离土制备的免烧环保砖及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。本发明技术方案如下：
本发明提供了一种利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，原料制备：将采集的石灰石石料进行破碎处理，筛分制得粗砂骨料；将制得的粗砂骨料与石灰石矿山剥离土进行混合，混合成砂土混合料；
步骤S2，成分配料：将水泥、石灰以及步骤S1中获得的砂土混合料进行混合搅拌陈化处理；
步骤S3，混合搅拌：将所述步骤S2获得的原料放入水泥胶砂搅拌机中，加入8wt％-10wt％的水，搅拌3-5分钟；
步骤S4，压制成型：将所述步骤S3得到的混合料置于模具中，轻松振捣使得所述模具内的混合料表面平整，再将所述模具放入恒压试验机中，设定抗压强度15-20MPa，并保持恒压10s，结束后取出模具卸压；
步骤S5，标准养护：待所述步骤S4的模具卸压后，将试件脱模，置于室内自然条件下养护7天，无需其他设备控制，具有成本低的优势。
可选地，还包括步骤S6，将步骤S5中养护后的免烧环保砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测试其抗压强度，表观密度，收缩率和吸水率。
可选地，所述步骤S1中所筛分的粗砂骨料的粒径小于4.75mm，细度模数小于2.37。
可选地，所述步骤S1中的粗砂骨料与石灰石矿山剥离土的重量比为1-4：1-4。
可选地，所述步骤S2中，砂土混合料、水泥以及石灰之间的重量比为80-90：8-12:3-8。
可选地，所述步骤S2中采用的水泥为42.5级硅酸盐水泥。
可选地，所述步骤S1中采用的矿山剥离土为石灰石矿山开采过程中的表层剥离土，且其中粒径小于45μm的颗粒占比达到80％，保证其具有较高的塑性。
本发明还提供了如所述的制备方法所制备的免烧环保砖，所述免烧环保砖的抗压强度达到18-22MPa，吸水率为10％-13％，收缩率为0.2％-0.5％。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本申请的利用矿山剥离土制备的免烧环保砖的制备方法，为矿山剥离土的资源化利用提供了一种可行路径，即制备免烧环保砖；而制备免烧环保砖所需的原料绝大部分均产自于矿山开采过程中，仅需购买少部分的石灰和水泥胶凝材料，具有很大的成本优势；本发明的制备方法工艺流程简单，成本较低，适于推广应用。
2.本申请除了水泥和石灰需要外购外，其余原材料均来自同一矿山，一方面做到资源的“零固废排放”，另一方面体现原材料成本优势。
3.本申请所制备的免烧环保砖，产品抗压强度达到18-22MPa，吸水率10％-13％，收缩率0.2％-0.5％。
附图说明
图1为本申请所采用的原料矿山剥离土的X射线衍射图谱；
图2为本发明所采用的免烧环保砖制备的工艺流程；
图3为本发明所制备的免烧环保砖的外观形态。
具体实施方式
结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本申请所采用的原料矿山剥离土的X射线衍射图谱。如图1所示，该类矿山尾矿土的主要为石英，高岭石，蒙脱石，云母等非金属矿物成分。该矿山剥离土为石灰石矿山开采过程中的表层剥离土，且其中粒径小于45μm的颗粒占比达到80％。
实施例1
本实施例提供了一种利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，原料制备：将采集的石灰石石料进行破碎处理，筛分制得粗砂骨料；将制得的粗砂骨料与石灰石矿山剥离土按重量比1：4进行混合，混合成砂土混合料；
步骤S2，成分配料：将砂土混合料、42.5级硅酸盐水泥、石灰按重量比20：3：2进行混合搅拌陈化处理；
步骤S3，混合搅拌：将原料放入水泥胶砂搅拌机中，加入10wt％的水，搅拌3-5分钟；
步骤S4，压制成型：将混合料置于模具中，轻松振捣使得所述模具内的混合料表面平整，再将模具放入恒压试验机中，设定抗压强度20MPa，并保持恒压10s，结束后取出模具卸压；
步骤S5，标准养护：待模具卸压后，将试件脱模，置于室内自然条件下养护7天。
步骤S6，性能测试：将养护后的免烧环保砖进行105℃烘箱烘干至恒重，标号为Z-01-1，测得该免烧环保砖的抗压强度为19.23MPa，表观密度1985kg/m3，平均收缩率0.5％和吸水率12.52％。
实施例2
本实施例提供了一种利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，原料制备：将采集的石灰石石料进行破碎处理，筛分制得粗砂骨料；将制得的粗砂骨料与石灰石矿山剥离土按重量比2：3进行混合，混合成砂土混合料；
步骤S2，成分配料：将砂土混合料、42.5级硅酸盐水泥、石灰按重量比20：3：2进行混合搅拌陈化处理；
步骤S3，混合搅拌：将原料放入水泥胶砂搅拌机中，加入10wt％的水，搅拌3-5分钟；
步骤S4，压制成型：将混合料置于模具中，轻松振捣使得所述模具内的混合料表面平整，再将模具放入恒压试验机中，设定抗压强度20MPa，并保持恒压10s，结束后取出模具卸压；
步骤S5，标准养护：待模具卸压后，将试件脱模，置于室内自然条件下养护7天。
步骤S6，性能测试：将养护后的免烧环保砖进行105℃烘箱烘干至恒重，标号为Z-01-2，测得该免烧环保砖的抗压强度为22.29MPa，表观密度2035kg/m3，平均收缩率0.3％和吸水率10.58％。
实施例3
本实施例提供了一种利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，原料制备：将采集的石灰石石料进行破碎处理，筛分制得粗砂骨料；将制得的粗砂骨料与石灰石矿山剥离土按重量比3：2进行混合，混合成砂土混合料；
步骤S2，成分配料：将砂土混合料、42.5级硅酸盐水泥、石灰按重量比20：3：2进行混合搅拌陈化处理；
步骤S3，混合搅拌：将原料放入水泥胶砂搅拌机中，加入10wt％的水，搅拌3-5分钟；
步骤S4，压制成型：将混合料置于模具中，轻松振捣使得所述模具内的混合料表面平整，再将模具放入恒压试验机中，设定抗压强度20MPa，并保持恒压10s，结束后取出模具卸压；
步骤S5，标准养护：待模具卸压后，将试件脱模，置于室内自然条件下养护7天。
步骤S6，性能测试：将养护后的免烧环保砖进行105℃烘箱烘干至恒重，标号为Z-01-3，测得该免烧环保砖的抗压强度为23.56MPa，表观密度2033kg/m3，平均收缩率0.3％和吸水率10.87％。
实施例4
本实施例提供了一种利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，原料制备：将采集的石灰石石料进行破碎处理，筛分制得粗砂骨料；将制得的粗砂骨料与石灰石矿山剥离土按重量比4：1进行混合，混合成砂土混合料；
步骤S2，成分配料：将砂土混合料、42.5级硅酸盐水泥、石灰按重量比20：3：2进行混合搅拌陈化处理；
步骤S3，混合搅拌：将原料放入水泥胶砂搅拌机中，加入10wt％的水，搅拌3-5分钟；
步骤S4，压制成型：将混合料置于模具中，轻松振捣使得所述模具内的混合料表面平整，再将模具放入恒压试验机中，设定抗压强度20MPa，并保持恒压10s，结束后取出模具卸压；
步骤S5，标准养护：待模具卸压后，将试件脱模，置于室内自然条件下养护7天。
步骤S6，性能测试：将养护后的免烧环保砖进行105℃烘箱烘干至恒重，标号为Z-01-4，测得该免烧环保砖的抗压强度为20.56MPa，表观密度2215kg/m3，平均收缩率0.2％和吸水率9.82％。
实施例5
本实施例提供了一种利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，原料制备：将采集的石灰石石料进行破碎处理，筛分制得粗砂骨料；将制得的粗砂骨料与石灰石矿山剥离土按重量比3：2进行混合，混合成砂土混合料；
步骤S2，成分配料：将砂土混合料、42.5级硅酸盐水泥、石灰按重量比17：2：1进行混合搅拌陈化处理；
步骤S3，混合搅拌：将原料放入水泥胶砂搅拌机中，加入10wt％的水，搅拌3-5分钟；
步骤S4，压制成型：将混合料置于模具中，轻松振捣使得所述模具内的混合料表面平整，再将模具放入恒压试验机中，设定抗压强度20MPa，并保持恒压10s，结束后取出模具卸压；
步骤S5，标准养护：待模具卸压后，将试件脱模，置于室内自然条件下养护7天。
步骤S6，性能测试：将养护后的免烧环保砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测得该免烧环保砖的抗压强度为22.16MPa，表观密度2133kg/m3，平均收缩率0.4％和吸水率11.47％。
实施例6
本实施例提供了一种利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，原料制备：将采集的石灰石石料进行破碎处理，筛分制得粗砂骨料；将制得的粗砂骨料与石灰石矿山剥离土按重量比3：2进行混合，混合成砂土混合料；
步骤S2，成分配料：将砂土混合料、42.5级硅酸盐水泥、石灰按重量比87：8：5进行混合搅拌陈化处理；
步骤S3，混合搅拌：将原料放入水泥胶砂搅拌机中，加入10wt％的水，搅拌3-5分钟；
步骤S4，压制成型：将混合料置于模具中，轻松振捣使得所述模具内的混合料表面平整，再将模具放入恒压试验机中，设定抗压强度20MPa，并保持恒压10s，结束后取出模具卸压；
步骤S5，标准养护：待模具卸压后，将试件脱模，置于室内自然条件下养护7天。
步骤S6，性能测试：将养护后的免烧环保砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测得该免烧环保砖的抗压强度为21.16MPa，表观密度2073kg/m3，平均收缩率0.4％和吸水率12.17％。
图3为本发明所制备的免烧环保砖的外观形态。参见图3，根据4个实施例所制备的环保免烧砖的外观形态来看，随着石灰石骨料掺量的降低，环保免烧砖的表面光洁度越好，体积收缩率逐渐降低。通过掺用矿山剥离土制备的环保免烧砖具有固废利用率高，收缩率低的优点。
对比例1
对比例1提供了一种利用建设用砂骨料的免烧环保砖的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，成分配料：将建设用砂骨料和42.5级硅酸盐水泥按重量比22：3进行混合搅拌陈化处理；
步骤S2，混合搅拌：将原料放入水泥胶砂搅拌机中，加入10wt％的水，搅拌3-5分钟；
步骤S3，压制成型：将混合料置于模具中，轻松振捣使得所述模具内的混合料表面平整，再将模具放入恒压试验机中，设定抗压强度20MPa，并保持恒压10s，结束后取出模具卸压；
步骤S4，标准养护：待模具卸压后，将试件脱模，置于室内自然条件下养护7天。
步骤S5，性能测试：将养护后的免烧环保砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测得该免烧环保砖的抗压强度为19.57MPa，表观密度2398kg/m3，平均收缩率0.2％和吸水率12.17％。
对比例1制得的免烧环保砖主要是利用建设用砂骨料和水泥为主要原料，通过搅拌混合，虽然各项物理性能与实施例性能相当，但从资源综合利用角度及生产成本来看，对比例1的生产成本明显高于实施例。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，原料制备：将采集的石灰石石料进行破碎处理，筛分制得粗砂骨料；将制得的粗砂骨料与石灰石矿山剥离土进行混合，混合成砂土混合料；
步骤S2，成分配料：将水泥、石灰以及步骤S1中获得的砂土混合料进行混合搅拌陈化处理；
步骤S3，混合搅拌：将所述步骤S2获得的原料放入水泥胶砂搅拌机中，加入8wt％-10wt％的水，搅拌3-5分钟；
步骤S4，压制成型：将所述步骤S3得到的混合料置于模具中，轻松振捣使得所述模具内的混合料表面平整，再将所述模具放入恒压试验机中，设定抗压强度15-20MPa，并保持恒压10s，结束后取出模具卸压；
步骤S5，标准养护：待所述步骤S4的模具卸压后，将试件脱模，置于室内自然条件下养护7天。
2.根据权利要求1所述的利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，其特征在于，还包括步骤S6，将步骤S5中养护后的免烧环保砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测试其抗压强度，表观密度，收缩率和吸水率。
3.根据权利要求1所述的利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中所筛分的粗砂骨料的粒径小于4.75mm，细度模数小于2.37。
4.根据权利要求1所述的利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的粗砂骨料与石灰石矿山剥离土的重量比为1-4：1-4。
5.根据权利要求1所述的利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，砂土混合料、水泥以及石灰之间的重量比为80-90：8-12:3-8。
6.根据权利要求1所述的利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中采用的水泥为42.5级硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述的利用矿山剥离土的免烧环保砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中采用的矿山剥离土为石灰石矿山开采过程中的表层剥离土，且其中粒径小于45μm的颗粒占比达到80％。
8.如权利要求1-7中任一项所述的制备方法所制备的免烧环保砖，其特征在于，所述免烧环保砖的抗压强度达到18-22MPa，吸水率为10％-13％，收缩率为0.2％-0.5％。
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