CN115196934B - 一种钛石膏免烧砖及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钛石膏免烧砖及其制备工艺，涉及新型环保材料的技术领域，该免烧砖包括以下质量百分比的原料：钛石膏颗粒60‑65％、预处理的泥渣5‑18％、水泥8‑10％、石膏3‑5％以及固化剂3‑10％；所述钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过预处理得到。该制备工艺，包括：将钛石膏颗粒60‑65％、预处理的泥渣5‑18％、水泥8‑10％、石膏3‑5％、固化剂3‑10％以及消碱剂0.5‑1.5％混合搅拌均匀，得到混合料；将所述混合料转移至砖机内，通过砖机模具冲压成砖坯；将所述砖坯进行养护，得到钛石膏免烧砖。本发明一方面能够增大钛石膏废料的资源化利用率，另一方面，钛石膏免烧砖的成本低。

Description

一种钛石膏免烧砖及其制备工艺

技术领域

本发明涉及新型环保材料的技术领域，尤其涉及制砖领域的一种钛石膏免烧砖及其制备工艺。

背景技术

钛石膏废渣亦称钛白石膏废渣，是采用硫酸法生产钛白粉时，为治理酸性废水，加入石灰来中和大量的酸性废水而产生的，以二水石膏为主要成分的废渣。

钛石膏废渣的产量非常大，我国每年产生3000万吨，并且几乎没有得到有效利用，钛石膏的堆放不仅占用大量土地资源，同时还污染环境，从而给钛白粉的生产企业造成很大的经济负担和困扰。在国家环保要求的背景下，钛石膏需要进行处理，不能随意填埋堆放污染环境。钛石膏属于一种工业废物，在欧美及日韩被用于生产建材，诸如纸面石膏、粉刷石膏、自流平石膏、纤维石膏板、防火被覆材料、水泥缓凝剂等。

公告号为CN104478388B的中国专利公开一种免烧免蒸钛石膏砖及其制备方法，该钛石膏砖包括以下质量分数的各组分：24.1％-32.3％钛石膏、52％-63.8％骨料、11.2％-18.5％水泥/矿粉以及0.8％-1.0％的添加剂，所述添加剂为无水硫酸钠、明矾和固化剂的混合物，所述骨料为工业矿渣、碎石和河砂中的一种或多种。该钛石膏砖的制备方法包括以下步骤：S1将泥浆型的钛石膏挤压搅拌形成水硬性泥浆；S2将挤压粉碎后的钛石膏与骨料混合、搅拌2-4min；S3将S2中制得的物料与添加剂、水泥/矿粉混合、搅拌1-3min；S4挤压成型，采用喷淋浇水使料斗中各处含水率保持一致，水的质量与S3制得的物料质量之比为1:32-40。

上述钛石膏砖虽然实现了钛石膏的资源化利用，但是由于钛石膏砖中的钛石膏含量低，骨料、水泥等含量高，需要额外的成本购买，导致钛石膏砖的整体成本高。另外，钛石膏是采用硫酸法生产的，原料工厂会加入石灰来中和大量的酸性废水，导致钛石膏原料含碱，制砖后由于返碱，导致钛石膏砖的表面会泛碱，泛白，影响钛石膏砖的质量。

发明内容

本发明提供一种钛石膏免烧砖及其制备工艺，以至少解决现有技术中存在的生产成本高、产品质量低的技术问题。

本发明一方面提供一种钛石膏免烧砖，该免烧砖包括以下质量百分比的原料：钛石膏颗粒60-65％、预处理的泥渣5-18％、水泥8-10％、石膏3-5％以及固化剂3-10％；

所述钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过预处理得到。

在一可实施方式中，还包括质量百分比为0.5-1.5％的消碱剂。

在一可实施方式中，所述钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过预处理得到，所述预处理方法为：

破碎：将钛石膏废渣粉碎成粒径小于3mm的颗粒；

固化脱水：将粉碎后的颗粒与固化剂、脱水剂混合搅拌均匀；然后加入封水剂继续搅拌，得到固化的废渣颗粒；

晾晒：将固化的废渣颗粒摊铺晾晒至废渣颗粒的含水率为18-20％，得到钛石膏颗粒。

在一可实施方式中，制备预处理的泥渣，包括：

向泥渣原料中加入絮凝剂进行脱水，得到含水率为50-60％的泥饼；

脱水后加入破胶剂，并将泥饼的含水率减少至20-30％后，筛出粒径小于3mm的泥渣，得到预处理的泥渣。

在一可实施方式中，所述固化剂中包括强化剂和封水剂。

在一可实施方式中，所述封水剂为水玻璃。

在一可实施方式中，所述将固化的废渣颗粒摊铺晾晒至废渣颗粒的含水率为18-20％，包括：

将固化的废渣颗粒摊铺至厚度不超过40cm，每日翻拌多次，直至废渣颗粒的含水率为18-20％。

本发明另一方面提供一种钛石膏免烧砖的制备工艺，包括：

将钛石膏颗粒60-65％、预处理的泥渣5-18％、水泥8-10％、石膏3-5％、固化剂3-10％以及消碱剂0.5-1.5％混合搅拌均匀，得到混合料；

将所述混合料转移至砖机内，通过砖机模具冲压成砖坯；

将所述砖坯进行养护，得到钛石膏免烧砖。

在一可实施方式中，所述将所述砖坯进行养护，包括：

所述砖坯先养护6-8天，得到初期养护的砖坯；

将初期养护的砖坯继续养护25-35天，得到钛石膏免烧砖。

在本发明的上述方案中，通过对钛石膏废渣预处理得到钛石膏颗粒，且钛石膏颗粒的质量百分比为60-65％，一方面能够增大钛石膏废料的资源化利用率，另一方面，由于水泥等辅料的添加量少，使得钛石膏免烧砖的成本低。

附图说明

图1示出了本发明钛石膏免烧砖的制备工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种钛石膏免烧砖，该免烧砖包括以下质量百分比的原料：钛石膏颗粒60-65％、预处理的泥渣5-18％、水泥8-10％、石膏3-5％以及固化剂3-10％；

所述钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过预处理得到。

其中，还包括质量百分比为0.5-1.5％的消碱剂。

其中，所述钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过预处理得到，所述预处理方法为：

破碎：将钛石膏废渣粉碎成粒径小于3mm的颗粒；

固化脱水：将粉碎后的颗粒与固化剂、脱水剂混合搅拌均匀；然后加入封水剂继续搅拌，得到固化的废渣颗粒；脱水剂使游离水变为结晶水，降低钛石膏的含水率，固化剂用于增加钛石膏颗粒的强度；在钛石膏废渣预处理过程中加入封水剂，使得钛石膏包浆形成独立的颗粒，封水效果更好，使得免烧砖中钛石膏的占比大大提升，而避免了封水效果差的问题；

晾晒：将固化的废渣颗粒摊铺晾晒至废渣颗粒的含水率为18-20％，得到钛石膏颗粒。

其中，制备预处理的泥渣，包括：

向泥渣原料中加入絮凝剂进行脱水，得到含水率为50-60％的泥饼；其中絮凝剂用于辅助脱水；

脱水后加入破胶剂，并将泥饼的含水率减少至20-30％后，筛出粒径小于3mm的泥渣，得到预处理的泥渣；由于在脱水过程中使用絮凝剂，导致泥饼中含有大量孔隙，直接用于制备免烧砖达不到指标。

其中，所述固化剂中包括强化剂和封水剂。

其中，所述封水剂为水玻璃。

其中，所述将固化的废渣颗粒摊铺晾晒至废渣颗粒的含水率为18-20％，包括：

将固化的废渣颗粒摊铺至厚度不超过40cm，每日翻拌多次，直至废渣颗粒的含水率为18-20％。

如图1所示为钛石膏免烧砖的制备工艺的流程示意图，该制备工艺包括：

步骤S101、将钛石膏颗粒、预处理的泥渣、水泥、石膏、固化剂以及消碱剂混合搅拌均匀，得到混合料；

步骤S102、将所述混合料转移至砖机内，通过砖机模具冲压成砖坯；

步骤S103、将所述砖坯进行养护，得到钛石膏免烧砖。

其中，所述将所述砖坯进行养护，包括：

所述砖坯先养护6-8天，得到初期养护的砖坯；

将初期养护的砖坯继续养护25-35天，得到钛石膏免烧砖。

结合具体实施例，对本发明的技术方案做详细描述。

实施例1

一种钛石膏免烧砖，该免烧砖包括以下质量百分比的原料：钛石膏颗粒65％、预处理的泥渣18％、水泥10％、石膏4％以及固化剂3％，其中固化剂为强化剂1％，封水剂2％，强化剂为氢氧化钠，封水剂为水玻璃；

其中钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过预处理得到，钛石膏废渣的主要成分为CaSO₄·2H₂O，同时有一定量的氢氧化镁和游离水，对钛石膏废渣预处理得到钛石膏颗粒，预处理方法为：

(1)破碎：将钛石膏废渣加入到破碎机中，粉碎成粒径小于3mm的颗粒，对于大于3mm的颗粒则继续粉碎；

(2)固化脱水：将粉碎后粒径小于3mm的颗粒输送至搅拌机中，与固化剂、脱水剂混合搅拌5min；然后加入封水剂继续搅拌，得到固化的废渣颗粒，其中封水剂为水玻璃；

(3)晾晒：将固化的废渣颗粒摊铺晾晒，摊铺厚度为30cm，每日翻拌3-4次，使废渣颗粒的含水率迅速下降至19％，得到钛石膏颗粒。若将废渣颗粒用于路基填筑用土，则废渣颗粒的含水率要求在30％左右。

预处理的泥渣，其中泥渣的来源有基坑挖掘出的弃土或桩基土以及盾构泥浆等，预处理方法包括：

将泥渣原料输送至卧式压滤机或板框式压滤机中，并加入絮凝剂进行辅助脱水，得到含水率为50-60％的泥饼，其中絮凝剂为PAM絮凝剂；

脱水后加入破胶剂，并将泥饼的含水率减少至25％后，筛出粒径小于3mm的泥渣，得到预处理的泥渣。

该实施例还提供一种钛石膏免烧砖的制备工艺，包括：

S11、将以下质量百分比的原料：钛石膏颗粒65％、预处理的泥渣18％、水泥10％、石膏4％以及固化剂3％，其中固化剂为强化剂1％，封水剂2％，加入到搅拌机内进行混合搅拌，得到混合料；

S12、将混合料转移至砖机内，通过砖机模具冲压成砖坯，砖坯质量控制在2.8-2.9kg；

S13、将砖坯脱模后，先初期养护7天，然后用打捆机打捆，例如每1m³打一捆，然后再进行后期养护30天，得到钛石膏免烧砖。

实施例2

一种钛石膏免烧砖，该免烧砖包括以下质量百分比的原料：钛石膏颗粒65％、预处理的泥渣16％、水泥10％、石膏5％、固化剂3％以及消碱剂1％，其中固化剂为强化剂1％，封水剂2％，强化剂为氢氧化钠，封水剂为水玻璃；

其中钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过预处理得到，钛石膏废渣的主要成分为CaSO₄·2H₂O，同时有一定量的氢氧化镁和游离水，对钛石膏废渣预处理得到钛石膏颗粒，预处理方法为：

(1)破碎：将钛石膏废渣加入到破碎机中，粉碎成粒径小于3mm的颗粒，对于大于3mm的颗粒则继续粉碎；

(2)固化脱水：将粉碎后粒径小于3mm的颗粒输送至搅拌机中，与固化剂、脱水剂混合搅拌5min；然后加入封水剂继续搅拌，得到固化的废渣颗粒，其中封水剂为水玻璃；

(3)晾晒：将固化的废渣颗粒摊铺晾晒，摊铺厚度为25cm，每日翻拌3-4次，使废渣颗粒的含水率迅速下降至20％，得到钛石膏颗粒。

预处理的泥渣，其中泥渣的来源有基坑挖掘出的弃土或桩基土以及盾构泥浆等，预处理方法包括：

将泥渣原料输送至卧式压滤机或板框式压滤机中，并加入絮凝剂进行辅助脱水，得到含水率为50-60％的泥饼，其中絮凝剂为PAM絮凝剂；

脱水后加入破胶剂，并将泥饼的含水率减少至30％后，筛出粒径小于3mm的泥渣，得到预处理的泥渣。

该实施例还提供一种钛石膏免烧砖的制备工艺，包括：

S21、将以下质量百分比的原料：钛石膏颗粒65％、预处理的泥渣16％、水泥10％、石膏5％、固化剂3％以及消碱剂1％，其中固化剂为强化剂1％，封水剂2％，加入到搅拌机内进行混合搅拌，得到混合料；

S22、混合料转移至砖机内，通过砖机模具冲压成砖坯，砖坯质量控制在2.8-2.9kg；

S23、将砖坯脱模后，先初期养护7天，然后用打捆机打捆，例如每1m³打一捆，然后再进行后期养护25天，得到钛石膏免烧砖。

实施例3

一种钛石膏免烧砖，该免烧砖包括以下质量百分比的原料：钛石膏颗粒62.5％、预处理的泥渣13％、水泥8％、石膏5％、固化剂10％以及消碱剂1.5％，其中固化剂为强化剂5％，封水剂5％，强化剂为氢氧化钠，封水剂为水玻璃；

其中钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过预处理得到，钛石膏废渣的主要成分为CaSO₄·2H₂O，同时有一定量的氢氧化镁和游离水，对钛石膏废渣预处理得到钛石膏颗粒，预处理方法为：

(1)破碎：将钛石膏废渣加入到破碎机中，粉碎成粒径小于3mm的颗粒，对于大于3mm的颗粒则继续粉碎；

(2)固化脱水：将粉碎后粒径小于3mm的颗粒输送至搅拌机中，与固化剂、脱水剂混合搅拌10min；然后加入封水剂继续搅拌，得到固化的废渣颗粒，其中封水剂为水玻璃；

(3)晾晒：将固化的废渣颗粒摊铺晾晒，摊铺厚度为25cm，每日翻拌3-4次，使废渣颗粒的含水率迅速下降至20％，得到钛石膏颗粒。

预处理的泥渣，其中泥渣的来源有基坑挖掘出的弃土或桩基土以及盾构泥浆等，预处理方法包括：

将泥渣原料输送至卧式压滤机或板框式压滤机中，并加入絮凝剂进行辅助脱水，得到含水率为50-60％的泥饼，其中絮凝剂为PAM絮凝剂；

脱水后加入破胶剂，并将泥饼的含水率减少至30％后，筛出粒径小于3mm的泥渣，得到预处理的泥渣。

该实施例还提供一种钛石膏免烧砖的制备工艺，包括：

S31、将以下质量百分比的原料：钛石膏颗粒62.5％、预处理的泥渣13％、水泥8％、石膏5％、固化剂10％以及消碱剂1.5％，其中固化剂为强化剂5％，封水剂5％，加入到搅拌机内进行混合搅拌，得到混合料；

S32、混合料转移至砖机内，通过砖机模具冲压成砖坯，砖坯质量控制在2.8-2.9kg；

S33、将砖坯脱模后，先初期养护7天，然后用打捆机打捆，例如每1m³打一捆，然后再进行后期养护35天，得到钛石膏免烧砖。

性能测试

参照JGT575-2020标准对实施例制备的免烧砖进行如下性能测试：

一、尺寸偏差(mm)和外观质量：根据GB/T2542-2012和GB/T28635-2012附录A进行测试，标准要求为：长度、宽度±2mm，垂直度≤2mm，色差不明显，弯曲≤2mm，不允许贯穿裂缝。

二、体积密度：根据GB/T2542-2012进行测试，标准要求为：平均值≥1800kg/m³。

三、强度等级：根据GB/T2542-2012进行测试，标准要求为：平均值≥10MPa，单块最小值≥6MPa。

四、吸水率：根据GB/T2542-2012进行测试，标准要求为：平均值≤15％。

五、干燥收缩率：根据GB/T2542-2012进行测试，标准要求为：干燥收缩率≤0.5mm/m。

六、抗冻性：根据GB/T2542-2012进行测试，标准要求为：强度损失率≤30％，外观无明显变化。

七、软化系数：根据GB/T2542-2012进行测试，标准要求为：软化系数≥0.8。

八、泛霜：根据GB/T2542-2012进行测试，标准要求为：符合GB/T2542-2012中轻微泛霜的要求。

表1性能测试结果

根据表1性能测试结果，本发明制备的钛石膏免烧砖性能优异。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的方法中，各步骤是可以分解和/或重新组合的，这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (7)

1.一种钛石膏免烧砖，其特征在于，该免烧砖包括以下质量百分比的原料：钛石膏颗粒60-65%、预处理的泥渣5-18%、水泥8-10%、石膏3-5%以及固化剂3-10%；

所述钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过预处理得到，所述预处理方法为：

破碎：将钛石膏废渣粉碎成粒径小于3mm的颗粒；

固化脱水：将粉碎后的颗粒与固化剂、脱水剂混合搅拌均匀；然后加入封水剂继续搅拌，得到固化的废渣颗粒；所述封水剂为水玻璃；

晾晒：将固化的废渣颗粒摊铺晾晒至废渣颗粒的含水率为18-20%，得到钛石膏颗粒。

2.根据权利要求1所述的钛石膏免烧砖，其特征在于，还包括质量百分比为0.5-1.5%的消碱剂。

3.根据权利要求1所述的钛石膏免烧砖，其特征在于，制

备预处理的泥渣，包括：

向泥渣原料中加入絮凝剂进行脱水，得到含水率为50-60%的泥饼；

脱水后加入破胶剂，并将泥饼的含水率减少至20-30%后，筛出粒径小于3mm的泥渣，得到预处理的泥渣。

4.根据权利要求1所述的钛石膏免烧砖，其特征在于，所

述固化剂中包括强化剂。

5.根据权利要求3所述的钛石膏免烧砖，其特征在于，

所述将固化的废渣颗粒摊铺晾晒至废渣颗粒的含水率为18-20%，包括：

将固化的废渣颗粒摊铺至厚度不超过40cm，每日翻拌多次，直至废渣颗粒的含水率为18-20%。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的钛石膏免烧砖的

制备工艺，其特征在于，包括：

将钛石膏颗粒60-65%、预处理的泥渣5-18%、水泥8-10%、

石膏3-5%、固化剂3-10%以及消碱剂0.5-1.5%混合搅拌均匀，得到混合料；

将所述混合料转移至砖机内，通过砖机模具冲压成砖坯；

将所述砖坯进行养护，得到钛石膏免烧砖。

7.根据权利要求6所述的钛石膏免烧砖的制备工艺，其

特征在于，所述将所述砖坯进行养护，包括：

所述砖坯先养护6-8天，得到初期养护的砖坯；

将初期养护的砖坯继续养护25-35天，得到钛石膏免烧砖。

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