CN116396027A - 一种非蒸养钛渣基免烧砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水泥制品技术领域，尤其涉及一种非蒸养钛渣基免烧砖及其制备方法，免烧砖的原料包括以下质量份的组分：水泥160～260份，高钛重矿渣碎石600～800份，高钛重矿渣砂500～600份，脱氯提钛尾渣600～800份，水80～150份。本发明利用工业固体废弃物高钛重矿渣和脱氯提钛尾渣制备免烧砖，通过对各组分的用量调整，不仅增强了非蒸养钛渣基免烧砖的力学性能，提高了耐久性能，同时避免了非蒸养钛渣基免烧砖成型初期易损坏的问题，避免了未脱氯提钛尾渣直接使用产生的盐析现象影响外观质量的问题。
Description
技术领域
本发明属于水泥制品技术领域，尤其涉及一种非蒸养钛渣基免烧砖及其制备方法。
背景技术
目前，国内部分地区依旧使用大量烧结砖，造成环境污染且能耗较高，虽有部分地区采用免烧砖，但一般免烧砖需采用能耗较高的蒸压养护以保证其性能。同时，大多数选取材料强度较差导致免烧砖强度偏低易开裂，且一般免烧砖密度较大不被市场接受。
高钛重矿渣是冶炼钒钛磁铁矿时产生的熔融矿渣在空气中自然冷却或热泼形成的一种具有一定强度的石质材料，每年排放量为数百万吨，该种材料具有TiO2含量高、孔隙率大等特点，经过长期的试验研究及实际应用，可用于混凝土及水泥制品生产。攀钢高钛型高炉渣提钛后，高炉渣总量的85％将成为新的提钛尾渣。由于提钛尾渣氯离子含量高，细度降低，已不再适用于混凝土砂石材料，需要脱氯后作为掺合料使用。虽然提钛尾渣可作为第II类一般工业固体废物进行堆存，但将新增渣场占地，增大产业化投资和运行费用，影响环境。开发提钛尾渣的经济性综合利用技术，实现大规模利用，减少提钛尾渣堆存对环境的影响成为影响高炉渣提钛产业化推进的主要因素之一。
提钛尾渣比表面积为100～400m2/kg，属于细粉材料，运用在非蒸养钛渣基免烧砖中将导致用水量增加、早期承载能力较差，未脱氯直接使用易产生盐析现象影响外观质量。脱氯后的提钛尾渣较之脱氯前性能有一定变化，早期强度有所降低，宜在配比中适当提高细粒径物料如水泥、脱氯提钛尾渣、高钛重矿砂的使用，来保证足够的早期强度。同时，使用粒径较大的高钛重矿渣碎石来改善物料粒径结构，减小收缩。
如何有效控制原材料的用量尤其是用水量成为非蒸养钛渣基免烧砖制作的关键，因此有必要提供一种非蒸养钛渣基免烧砖的制备方法，对免烧砖的高钛重矿渣碎石、高钛重矿渣砂及脱氯提钛尾渣比例进行调整，在获得良好力学性能、耐久性能的非蒸养钛渣基免烧砖的同时，实现工业固废高钛重矿渣和提钛尾渣的利用。
发明内容
为了有效利用工业固体废弃物提钛尾渣及高钛重矿渣，本发明提供了一种新型非蒸养钛渣基免烧砖及其制备方法，采用脱氯提钛尾渣和高钛重矿渣为原料，在获得良好力学性能、耐久性能的非蒸养钛渣基免烧砖的同时，实现工业固废高钛重矿渣和提钛尾渣的利用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种非蒸养钛渣基免烧砖，包括以下质量份的组分：水泥160～260份，高钛重矿渣碎石600～800份，高钛重矿渣砂500～600份，脱氯提钛尾渣600～800份，水80～150份。
进一步地，免烧砖的原料包括以下质量份的组分：水泥160份，脱氯提钛尾渣800份，高钛重矿渣碎石600份，高钛重矿渣砂600份，水80份。
进一步地，免烧砖的原料包括以下质量份的组分：水泥260份，脱氯提钛尾渣600份，高钛重矿渣碎石800份，高钛重矿渣砂500，水120份。
进一步地，脱氯提钛尾渣的成分及其质量百分比包括：CaO25～27％、SiO224～26％、Al2O313～15％、TiO26～6.5％和含氯化合物0.5～1.0％，余量为杂质。
进一步地，脱氯提钛尾渣的比表面积为100～400m2/kg，松散堆积密度为1200～1400kg/m3，表观密度为2900～3000kg/m3。
进一步地，高钛重矿渣碎石的粒径为5～25mm，单级最大压碎指标≤15％，堆积密度为1350～1550kg/m3，表观密度为3100～3300kg/m3，空隙率为50～54％。
进一步地，高钛重矿渣砂的粒径为0.15～4.75mm，细度模数2.7～2.9，堆积密度为1550～1850kg/m3，表观密度为3100～3300kg/m3。
进一步地，高钛重矿渣砂和高钛重矿渣碎石的成分及其质量百分比包括：CaO28～32％、SiO218～22％、MgO5～7％、Al2O35～11％和TiO220～24％，余量为杂质。
进一步地，水泥为普通硅酸盐水泥42.5R。
另一方面，本发明还公开了一种非蒸养钛渣基免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
将原材料按配比计量后加入搅拌机中混合均匀，加料顺序依次为脱氯提钛尾渣、高钛重矿渣碎石、高钛重矿渣砂、水泥、水；
采用高频振荡冲压装置对原材料进行成型，成型过程采用高频振动冲压成型，其中，布料完成后，在25MPa的加压压力下压振动4.5～5.5秒、延时振动1～1.5秒、成型到位延时0.20～0.25秒，布料时布料车采用振动布料0.70～0.75秒、搅料0.65～0.75秒；
对成型后的非蒸养钛渣基免烧砖进行标准养护，养护条件控制在温度20±2℃，湿度90％以上。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明利用工业固体废弃物高钛重矿渣和脱氯提钛尾渣制备免烧砖，通过对各组分的用量调整，不仅增强了非蒸养钛渣基免烧砖的力学性能，提高了耐久性能，同时避免了非蒸养钛渣基免烧砖成型初期易损坏的问题，避免了未脱氯提钛尾渣直接使用产生的盐析现象影响外观质量的问题。
2、本发明的非蒸养钛渣基免烧砖，兼具优异的力学性能、耐久性，其密度等级、强度等级、软化系数、最大吸水率等性能指标满足规范要求，性能优于烧结砖，同时固体废弃物重量占比达到80％以上，成本和能耗远低于烧结砖，能够广泛应用于实际生产。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明一种非蒸养钛渣基免烧砖的制备方法流程图。
具体实施方式
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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
本发明的非蒸养钛渣基免烧砖，原料包括以下质量份的组分：水泥160～260份，高钛重矿渣碎石600～800份，高钛重矿渣砂500～600份，脱氯提钛尾渣600～800份，水80～150份。
本发明中，高钛重矿渣碎石粒径为5～25mm，单级最大压碎指标≤15％，堆积密度为1350～1550kg/m3，表观密度为3100～3300kg/m3，空隙率为50～54％。高钛重矿渣砂粒径为0.15～4.75mm，细度模数2.7～2.9，堆积密度为1550～1850kg/m3，表观密度为3100～3300kg/m3，高钛重矿渣砂和高钛重矿渣碎石的成分及其质量百分比包括：CaO28～32％、SiO218～22％、MgO5～7％、Al2O35～11％、TiO220～24％，余量为杂质。
高钛重矿渣为高炉冶炼钒钛磁铁矿时产生的熔融矿渣在空气中自然冷却或水冷形成的一种由钛辉石、钙钛矿等矿物为主的石质材料。
本发明中，水泥为普通硅酸盐水泥42.5R。
本发明中，脱氯提钛尾渣的比表面积为100～400m2/kg，松散堆积密度为1200～1400kg/m3，表观密度为2900～3000kg/m3，脱氯提钛尾渣比表面积为100～400m2/kg，脱氯提钛尾渣的成分及其质量百分比包括：CaO25～27％、SiO224～26％、Al2O313～15％、TiO26～6.5％和含氯化合物0.5～1.0％，余量为杂质，属于细粉材料，运用在非蒸养钛渣基免烧砖中将导致用水量增加、早期承载能力较差，如何有效控制原材料的用量尤其是用水量成为提钛尾渣免烧实心砖制作的关键。本发明人通过大量创造性劳动对高钛重矿渣细石及脱氯提钛尾渣的比例进行调整，通过观察非蒸养钛渣基免烧砖表面的水纹对用水量进行调整并精确控制，再结合成型，从而获得了良好力学性能、耐久性能的非蒸养钛渣基免烧砖，实现了对高钛重矿渣和提钛尾渣80％占比的利用。
本发明还提供了两种更具体的非蒸养钛渣基免烧砖。
A级非蒸养钛渣基免烧砖，原料包括以下质量份的组分：水泥260份，脱氯提钛尾渣600份，高钛重矿渣碎石800份，高钛重矿渣砂500份，水120份。
B级非蒸养钛渣基免烧砖，原料包括以下质量份的组分：水泥160份，脱氯提钛尾渣800份，高钛重矿渣碎石600份，高钛重矿渣砂600份，水80份。
另一方面，图一为本发明一种非蒸养钛渣基免烧砖的制备方法流程图，如图一所示，本发明还提供了一种非蒸养钛渣基免烧砖的制备方法，包括以下步骤：将原材料按配比计量后加入强制式搅拌机中，加料顺序依次为脱氯提钛尾渣和高钛重矿渣细石、水泥、水，搅拌约60秒后出机进入成型设备中；成型过程采用高频振动冲压成型，宜采用25MPa的加压压力下压振动4.5～5.5秒、延时振动1～1.5秒、成型到位延时0.20～0.25秒，布料时布料车宜采用振动布料0.70～0.75秒、搅料0.65～0.75秒。另外，可根据原材料的变化来适当调整振动成型参数，如原材料粒径变细，则整个过程每一个阶段时间适当延长，反之则适当缩短。成型后，将免烧砖进行标准养护(温度20±2℃，湿度90％以上)即可，不需要进行蒸压养护。
实施例
本实施例所使用的主要原料中，水泥为普通硅酸盐水泥42.5R；脱氯提钛尾渣的比表面积为100～400m2/kg，松散堆积密度为1200～1400kg/m3，表观密度为2900～3000kg/m3，脱氯提钛尾渣的成分及其质量百分比包括：CaO25～27％、SiO224～26％、Al2O313～15％、TiO26～6.5％和含氯化合物0.5～1.0％，余量为杂质；高钛重矿渣碎石的粒径为5～25mm，单级最大压碎指标≤15％，堆积密度为1350～1550kg/m3，表观密度为3100～3300kg/m3，空隙率为50～54％。高钛重矿渣砂的粒径为0.15～4.75mm，细度模数2.7～2.9，堆积密度为1550～1850kg/m3，表观密度为3100～3300kg/m3，高钛重矿渣砂和高钛重矿渣碎石的成分及其质量百分比包括：CaO28～32％、SiO218～22％、MgO5～7％、Al2O35～11％、TiO220～24％，余量为杂质。
本发明提供了两组实施例非蒸养钛渣基免烧砖以及两组对比例一般免烧实心砖，成型方式采用原材料按配比计量后加入强制式搅拌机中，搅拌约60秒后出机进入成型设备中，成型过程采用高频振动冲压成型，采用25MPa的加压压力下压振动4.5～5.5秒、延时振动1～1.5秒、成型到位延时0.20～0.25秒，布料时振动布料0.70～0.75秒、搅料0.65～0.75秒。两组非蒸养钛渣基免烧砖、两组对比例一般免烧实心砖以及两组对比例提钛尾渣免烧实心砖的原材料具体配比如下表1、表2、表3所示：
表1非蒸养钛渣基免烧砖的组分配比
表2一般免烧实心砖的组分配比
表3提钛尾渣免烧实心砖的组分配比
上述非蒸养钛渣基免烧砖、提钛尾渣免烧实心砖及一般免烧实心砖的性能测试采用标准JC/T422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》，两组非蒸养钛渣基免烧砖、两组对比例一般免烧实心砖以及两组对比例提钛尾渣免烧实心砖的具体性能如下表4、表5、表6所示：
表4非蒸养钛渣基免烧砖的性能测试
表5一般免烧实心砖的性能测试
表6提钛尾渣免烧实心砖的性能测试
由表4、5、6的数据可知，本发明非蒸养钛渣基免烧砖相比提钛尾渣免烧实心砖有以下优点：在更好力学性能及耐久性能前提下，有着更好的外观质量；相比一般免烧砖，本发明的非蒸养钛渣基免烧砖使用了80％的工业固体废弃物提钛尾渣和高钛重矿渣，节约了成本，同时可不经蒸压养护，能耗低。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种非蒸养钛渣基免烧砖，其特征在于，所述免烧砖的原料包括以下质量份的组分：水泥160～260份，高钛重矿渣碎石600～800份，高钛重矿渣砂500～600份，脱氯提钛尾渣600～800份，水80～150份。
2.根据权利要求1所述的一种非蒸养钛渣基免烧砖，其特征在于，免烧砖的原料包括以下质量份的组分：水泥160份，脱氯提钛尾渣800份，高钛重矿渣碎石600份，高钛重矿渣砂600份，水80份。
3.根据权利要求1所述的一种非蒸养钛渣基免烧砖，其特征在于，免烧砖的原料包括以下质量份的组分：水泥260份，脱氯提钛尾渣600份，高钛重矿渣碎石800份，高钛重矿渣砂500，水120份。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种非蒸养钛渣基免烧砖，其特征在于，所述脱氯提钛尾渣的成分及其质量百分比包括：CaO25～27％、SiO224～26％、Al2O313～15％、TiO26～6.5％和含氯化合物0.5～1.0％，余量为杂质。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种非蒸养钛渣基免烧砖，其特征在于，所述脱氯提钛尾渣的比表面积为100～400m2/kg，松散堆积密度为1200～1400kg/m3，表观密度为2900～3000kg/m3。
6.根据权利要求1～3任一项所述的一种非蒸养钛渣基免烧砖，其特征在于，所述高钛重矿渣碎石的粒径为5～25mm，单级最大压碎指标≤15％，堆积密度为1350～1550kg/m3，表观密度为3100～3300kg/m3，空隙率为50～54％。
7.根据权利要求1～3任一项所述的一种非蒸养钛渣基免烧砖，其特征在于，所述高钛重矿渣砂的粒径为0.15～4.75mm，细度模数2.7～2.9，堆积密度为1550～1850kg/m3，表观密度为3100～3300kg/m3。
8.根据权利要求1～3任一项所述的一种非蒸养钛渣基免烧砖，其特征在于，所述高钛重矿渣砂和高钛重矿渣碎石的成分及其质量百分比包括：
CaO28～32％、SiO218～22％、MgO5～7％、Al2O35～11％和TiO220～24％，余量为杂质。
9.根据权利要求1～3任一项所述的一种非蒸养钛渣基免烧砖，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥42.5R。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的非蒸养钛渣基免烧砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将原材料按配比计量后加入搅拌机中混合均匀，加料顺序依次为脱氯提钛尾渣、高钛重矿渣碎石、高钛重矿渣砂、水泥、水；
采用高频振荡冲压装置对原材料进行成型，成型过程采用高频振动冲压成型，其中，布料完成后，在25MPa的加压压力下压振动4.5～5.5秒、延时振动1～1.5秒、成型到位延时0.20～0.25秒，布料时布料车采用振动布料0.70～0.75秒、搅料0.65～0.75秒；
对成型后的非蒸养钛渣基免烧砖进行标准养护，养护条件控制在温度20±2℃，湿度90％以上。
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|---|---|---|---|
| CN202310225467.5A CN116396027A (zh) | 2023-03-09 | 2023-03-09 | 一种非蒸养钛渣基免烧砖及其制备方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117865518A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-12 | 北京科技大学 | 一种高掺量提钛渣基胶凝材料及其制备方法和应用 |
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2023
- 2023-03-09 CN CN202310225467.5A patent/CN116396027A/zh active Pending
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