專利名稱：免蒸磚及其制備方法
技術領域：
本發明屬于建筑材料技術領域，具體是指一種免蒸磚及其制備方法。
背景技術：
免蒸磚是以工業廢渣為基料、水泥等為膠結料，配以外加劑在壓制成型后經自然養護而成，免蒸磚不僅質量輕、保溫性能好、吸音隔音效果好，而且具有一定的強度和可加工的性能，是目前使用的重要新型墻體建筑材料。常用的免蒸磚是以粘土、粉煤灰、建筑垃圾和非金屬棄渣等為基料，使用氧化鎂或氯化鎂溶液作為膠結材料，制備出免燒建筑用磚。 但是這些產品不具備實質性的抗水保護作用，從而限制了產品的應用范圍，并且長期使用過程中，由于水化產物收到潮濕大氣和雨水的侵蝕，導致產品吸潮、返鹵和泛霜最終導致產品粉化、喪失強度而失去使用價值。因此人們在不斷的嘗試采用新的基料制作免蒸磚的方法。鐵尾礦是選礦后的廢棄物，它是一種復合礦物原料，除了含有少量金屬組分外，主要礦物組分是脈石礦物，如石英、輝石、長石、石榴石、角閃石及其蝕變礦物；其化學成分主要以鐵、硅、鎂、鈣、鋁的氧化物為主，并伴有少量的磷、硫等。截至2007年底，我國鐵尾礦堆存高達45億噸以上。大量鐵尾礦的堆存不僅占用了土地，耗費資金修建和維護鐵尾礦庫， 同時還污染環境，造成安全隱患。在礦石日趨貧化、資源日漸枯竭、環境意識日益增強的今天，解決困擾的根本出路必須依賴于二次資源的開發利用，鐵尾礦綜合利用已成為礦山可持續發展的必然選擇。鐵尾礦的直接利用主要是用做礦山膏體充填材料、鋪路材料、黃沙替代品、水泥制品、加氣混凝土制品等。由于鐵尾礦儲量大，如何低成本的大量消耗尾礦并替代傳統材料是十分重要的問題。
發明內容
本發明的目的就是要提供一種組份簡單、成本低廉、綜合性能優良的免蒸磚，而且其制備方法的條件溫和，易于操作。為實現上述目的，本發明的一種免蒸磚，其各組份按重量百分比計為鐵尾礦 60 85%，河砂5 18%，水泥8 20%，外加劑0. 5 3%，其中，所述外加劑為高強膠黏劑、減水劑、防水劑中的一種或幾種。進一步的，所述鐵尾礦中硅、鈣元素的重量含量比為1 1，該比例可以通過向鐵尾礦中加入適量-200目的石英粉或石灰粉調整而成。再進一步的，所述鐵尾礦由粒級分別為-200目、+200 -30目、+30目的三種顆粒級配構成，所述三種顆粒在鐵尾礦中的重量百分含量依次為15 20%、15 30%、50 70%。還進一步的，所述高強膠黏劑為三乙醇胺、硫酸鈉、氯化鈣或尿素等中的一種或幾種；所述減水劑為木質素磺酸鹽及其衍生物、多環芳基聚合磺酸鹽及其衍生物、羥基梭酸鹽及其衍生物、多羥基碳水化合物及其衍生物或水溶性密胺甲醛樹脂磺酸鹽及其衍生物中的一種或幾種；所述防水劑為三氯化鐵、水玻璃、甲基硅酸鈉或乙基硅酸鈉中的一種或幾種。所述免蒸磚的制備方法，包括配料、混料、壓制成型、自然養護的步驟，其特征在于1)按照所述免蒸磚各種組份的重量百分比含量配制固體原料；2)將所述固體原料和等于固體原料總重量12 16%的水裝入攪拌機進行攪拌混料，攪拌時間控制為20 IOOmin ；3)利用壓磚機將混合好的原料壓制成型，成型壓力控制為10 30MPa ；4)將成型的免蒸磚在自然條件下噴水養護20 30天。本發明的免蒸磚各組份的選擇原理及其制備方法原理如下本發明選用來源豐富的鐵尾礦作為免蒸磚的基料，并配以河沙、水泥和外加劑，在制磚過程中，水泥水化生成的Ca (OH) 2離解出Ca2+滿足鹽基交換作用后，并且促使鐵尾礦以及部分河沙中所含的Si02、Al2O3、！^e2O3等氧化物的潛在活性得以發揮，提高免蒸磚的強度。 同時鐵礦尾礦中硅鋁玻璃體參與石灰和水泥中的水化反應，生成水化硅酸鈣凝膠和針棒狀鈣礬石晶體，從而形成鐵尾礦磚的強度，增強免蒸磚的力學強度。進一步的，本發明通過從鐵尾礦的粒度以及含量中硅、鈣比例角度來調節免蒸磚的性能。通過振動篩將鐵尾礦篩分分為-200目、+200 -30目、+30目三種粒級，并控制各種顆粒級鐵尾礦的重量比例，其中， +30目粗鐵尾礦顆粒作免蒸磚的骨料，+200 -30目作為填充料來高免蒸磚的密實度與力學性能，"200目的細粒用作膠黏材料原料來高免蒸磚的結合強度。如此控制顆粒級配，還能有效提高鐵尾礦在免蒸磚中的加入量達到85%較高含量，有利于鐵尾礦的充分利用。當鐵尾礦中硅鈣重量比控制為1 1時，形成水化硅酸鈣凝膠和針棒狀鈣礬石晶體含量最高， 有效提升磚體自身水化作用，使其強度效果最好。配料操作時，可以根據鐵尾礦中硅鈣實際含量來添加部分石英粉或石灰粉實現調節硅鈣重量到達11的比例。本發明以鐵尾礦為主要原料，取代傳統免蒸磚中的部分骨料和膠黏材料，制備符合國家建材標準的免蒸磚制品。以鐵尾礦代替部分骨料和膠黏材料生產免蒸磚制品，消耗閑置的廢棄鐵尾礦資源，提高尾礦壩安全系數，實現尾礦零排放，極大地提高礦山的經濟和社會效益，而且免蒸磚的組份簡單，力學性能優良。本發明制備方法條件溫和，能源消耗量低，具有較好的工業推廣前景。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明的免蒸磚及其制備方法作進一步詳細說明。實施例1一種免蒸磚，其各組份按重量百分比計為某企業的鐵尾礦顆粒60%，1 3mm河砂18%，425水泥19%，硫酸鈉3%。根據鐵尾礦化驗Si、Ca含量結果，配料前加入-200目石英粉6g調整該鐵尾礦原料的硅鈣重量比至1 1，并控制鐵尾礦原料中-200目顆粒級重量含量為15 %、+200 -30目顆粒重量含量為30 %，+30目顆粒重量含量為55 %。實施例2一種免蒸磚，其各組份按重量百分比計為某企業的鐵尾礦顆粒75%，1 3mm河砂5%，425水泥17. 5%，木質素磺酸鹽1%，水玻璃1.5%。根據鐵尾礦化驗Si、Ca含量結果，配料前加入-200目石英粉3. 6g，調整該鐵尾礦原料的硅鈣重量比至1 1，并控制鐵尾礦中-200目顆粒級重量含量為15%、+200 -30目顆粒重量含量為15%，+30目顆粒重量含量為70%。實施例3一種免蒸磚，其各組份按重量百分比計為某企業的鐵尾礦顆粒85%，1 3mm河砂5 %，425水泥8 %，氯化鈣0. 5 %，尿素0. 5 %，甲基硅酸鈉0.5%，乙基硅酸鈉0.5%。根據鐵尾礦化驗Si、Ca含量結果，配料前加入-200目石灰粉2. 3g，調整該鐵尾礦原料的硅鈣重量比至1 1，并控制鐵尾礦中-200目顆粒級重量含量為20%、+200 -30目顆粒重量含量為30%，+30目顆粒重量含量為50%。實施例4一種免蒸磚，其各組份按重量百分比計為某企業的鐵尾礦顆粒70%，1 3mm河砂9. 5%，425水泥20%，三乙醇胺0.25%，甲基硅酸鈉或0.25%。根據鐵尾礦化驗Si、Ca 含量結果，配料前加入-200目石灰粉1.6g，調整該鐵尾礦原料的硅鈣重量比至1 1，并控制鐵尾礦中-200目顆粒級重量含量為17%、+200 -30目顆粒重量含量為23%，+30目顆粒重量含量為60%。實施例5一種免蒸磚，其各組份按重量百分比計為某企業的鐵尾礦顆粒78%，1 3mm河砂12 %，425水泥8 %，硫酸鈉0.5%，氯化鈣0.5%，多羥基碳水化合物及其衍生物0.5%， 甲基硅酸鈉0.5%。根據鐵尾礦化驗Si、Ca含量結果，配料前加入-200目石英粉3g，調整該鐵尾礦原料的硅鈣重量比至1 1，并控制鐵尾礦中-200目顆粒級重量含量為12.5%、 +200 -30目顆粒重量含量為12，5%，+30目顆粒重量含量為75% ；實施例6一種免蒸磚，其各組份按重量百分比計為某企業的鐵尾礦顆粒69%，1 3mm河砂10. 5%，425水泥17. 5%，三乙醇胺0.8%，羥基梭酸鹽1%，乙基硅酸鈉1.2%。根據鐵尾礦化驗Si、Ca含量結果，配料前加入-200目石灰粉5g，調整該鐵尾礦原料的硅鈣重量比至1 1 ；并控制鐵尾礦中-200目顆粒級重量含量為20%、+200 -30目顆粒重量含量為 25%,+30目顆粒重量含量為55%。實施例7一種免蒸磚，其各組份按重量百分比計為某企業的鐵尾礦顆粒62%，1 3mm河砂15%，425水泥20%，三乙醇胺！^，木質素磺酸鹽！1^，甲基硅酸鈉1%，根據鐵尾礦化驗Si、Ca含量結果，配料前加入-200目石英粉4. 2g，調整該鐵尾礦原料的硅鈣重量比至 1 1，并控制鐵尾礦中-200目顆粒級重量含量為20%、+200 -30目顆粒重量含量為 25%,+30目顆粒重量含量為55%。制備免燒磚時，依次包括以下步驟1)按照各實施例免蒸磚組份的重量百分比含量配制固體原料；2)將所述固體原料和等于固體原料總重量12 16%的水裝入攪拌機進行攪拌混料，攪拌時間控制為20 IOOmin ；3)利用壓磚機將混合好的原料壓制成型，成型壓力控制為10 30MPa ；4)將成型的免蒸磚在自然條件下噴水養護20 30天，及得制備的免蒸磚。然后對上述7個實施例磚的抗壓強度和抗析強度進行檢測實驗，測定上述免蒸磚均為MU25級，表明了本發明的免蒸磚的力學性能優良。
權利要求
1.一種免蒸磚，其特征在于該免蒸磚各組份按重量百分比計為鐵尾礦60 85%， 河砂5 18%，水泥8 20%，外加劑0. 5 3%，其中，所述外加劑為高強膠黏劑、減水劑、 防水劑中的一種或幾種。
2.根據權利要求1所述的免蒸磚，其特征在于所述鐵尾礦中硅、鈣元素的重量含量比為 1 1。
3.根據權利要求1或2所述的免蒸磚，其特征在于所述鐵尾礦由顆粒級分別為-200 目、+200 -30目、+30目的三種級配構成，所述三種級配的顆粒在鐵尾礦中的重量百分比含量依次為15 20%、15 30%、50 70%。
4.根據權利要求1或2所述的免蒸磚，其特征在于所述高強膠黏劑為三乙醇胺、硫酸鈉、氯化鈣或尿素等中的一種或幾種；所述減水劑為木質素磺酸鹽及其衍生物、多環芳基聚合磺酸鹽及其衍生物、羥基梭酸鹽及其衍生物、多羥基碳水化合物及其衍生物或水溶性密胺甲醛樹脂磺酸鹽及其衍生物中的一種或幾種；所述防水劑為三氯化鐵、水玻璃、甲基硅酸鈉或乙基硅酸鈉中的一種或幾種。
5.根據權利要求3所述的免蒸磚，其特征在于所述高強膠黏劑為三乙醇胺、硫酸鈉、 氯化鈣或尿素等中的一種或幾種；所述減水劑為木質素磺酸鹽及其衍生物、多環芳基聚合磺酸鹽及其衍生物、羥基梭酸鹽及其衍生物、多羥基碳水化合物及其衍生物或水溶性密胺甲醛樹脂磺酸鹽及其衍生物中的一種或幾種；所述防水劑為三氯化鐵、水玻璃、甲基硅酸鈉或乙基硅酸鈉中的一種或幾種。
6.一種權利要求1所述免蒸磚的制備方法，包括配料、混料、壓制成型、自然養護的步驟，其特征在于1)按照所述免蒸磚各種組份的重量百分比含量配制固體原料；2)將所述固體原料和等于固體原料總重量12 16%的水裝入攪拌機進行攪拌混料， 攪拌時間控制為20 IOOmin ；3)利用壓磚機將混合好的原料壓制成型，成型壓力控制為10 30MPa；4)將成型的免蒸磚在自然條件下噴水養護20 30天。
全文摘要
本發明公開了一種免蒸磚及其制備方法，該免蒸磚各組份按重量百分比計為鐵尾礦60～85％，河砂5～18％，水泥8～20％，外加劑0.5～3％，其中，所述外加劑為高強膠黏劑、減水劑、防水劑中的一種或幾種。其制備方法包括配料、混料、壓制成型、自然養護的步驟。實踐證明，該免蒸磚的組份簡單、成本低廉、綜合性能優良，而且其制備方法的條件溫和，易于操作。
文檔編號C04B28/00GK102336550SQ20111020321
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月20日 優先權日2011年7月20日
發明者劉博華, 劉曙, 劉祥慶, 宋均平, 隋延力, 顏欽武 申請人:北京科技大學, 武漢鋼鐵(集團)公司