新型礦渣磚及其製造方法
2023-05-28 18:10:26
專利名稱：新型礦渣磚及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種建築材料及其製造方法。
硫酸是化工生產的重要產品和原料，在國民經濟中佔有重要位置，生產廠家遍布全國，年產約1000萬噸左右，而在硫酸生產過程中，每生產一噸硫酸就要排出1.5-2.0噸的廢棄物-硫酸礦燒渣。在硫渣場地周圍，晴天紅塵飛揚，雨天紅水四流，造成嚴重的環境汙染，其危害之重，是全國硫酸生產廠家的沉重負擔和老大難問題。國內外有關技術人員早對此進行研究，試圖改變其對環境的汙染，已取得一定成效，但使硫酸礦燒渣應用於建築業，變廢為寶，從而達到節約土地和能源，造福人類，消除汙染，創造經濟效益，至今卻未有成功先例。
本發明的目的就在於打破過去的「秦磚漢瓦」的一統天下，對舊的磚瓦生產方式進行改進，利用工業廢渣生產硫渣系列產品，從而代替粘土、石子、砂子，使廢渣過去佔田，現在造田。使之化害為利，變廢為寶，節約能源，農田，減少環境汙染，開闢一條生產建築材料的新途徑，對長久無法處理的硫酸工業廢渣找到了一次性處理的新辦法。
本發明是這樣實現的，以在硫酸生產過程中的廢棄物-硫酸礦燒渣為主要原料，加適量水泥、白灰、水拌制，經過振動或加壓成型，自然養護，可製成硫酸鐵礦渣系列產品硫鐵礦燒渣磚，硫鐵礦燒渣小型空心砌塊，硫鐵礦燒渣人行道板磚。
硫鐵礦燒渣是以硫鐵礦石為原料，是在生產硫酸過程中排放的廢渣。硫鐵礦石有用的成分為FeO2，主要雜質為粘土類礦物質，礦石在沸騰爐內經800-855℃的焙燒，其中FeO2與氧氣的反應，放出有用的SO2，與此同時，排出大量的以FeO2、SiO2和Al2O3礦物為主的廢渣-即為硫礦燒渣，其中礦渣中的SiO2和Al2O3是制硫渣系列產品的有益成份，其含量愈高，活性愈好，它們與石灰化合後的膠凝性能愈好，產品的強度就愈高。硫渣中硫化物是一種影響產品質量的有害成份，其含量的增加，除造成石灰的用量增大外，還會造成製品的體積膨脹，酥鬆或微裂，因此，在硫酸生產中儘可能地提高硫的燒出率，使礦渣中的殘硫降到最低限度，(在制硫渣系列產品時，硫鐵礦燒渣中硫的含量不超過0.4%)，礦渣由沸騰爐排出後，應立即用水淬冷，然後堆放10-15天，使之粉化，粉化後的廢渣外觀呈棕紅色沙粒狀。
石灰是制硫渣系列產品中的另一原料，它是硫鐵礦燒渣的鹼性激發劑，它能激發硫鐵礦燒渣中的活性SiO2、Al2O3和Fe2O3。生成新的水化產物，從而使產品獲得強度，在制硫渣系列產品時石灰中有效氧化鈣含量越多越好，石灰中的過燒石灰和氧化鎂，由於活性低，消化作用緩慢，含量過高，會使製品產生裂縫，一般過燒石灰，氧化鎂的含量以不超過3-5%為好。
硫鐵礦燒渣系列產品的強度形成主要是硫渣中的活性氧化矽與白灰中的氫氧化鈣及水化合成低鹼度水化矽酸鈣，反應式如下nCaO+mSiO2+xH2O→nCaO+nSiO2+xH2O石灰與活性Al2O3和SiO2同時反應生成少量石榴子石型水化物，使其生成為水硬性膠凝物質，使硫渣系列產品獲得強度。
硫渣中的石灰與水泥的摻量硫渣系列產品是一種牆體、廣場等建築材料，其質量的好壞，主要表現在強度，外觀耐久性及其它物理性能上，其中抗壓強度是它們的主要指標，一般情況下，根據水泥與白灰摻多少調整強度，其最低強度10Mpa，最高強度達30Mpa，經反覆研究、實驗，當石灰用量在5-15%時，水泥用量在3-30%，產品的抗壓強度最好，石灰用量過小，礦渣中的活性氧化矽和活性氧化鋁不能與石灰中的有效氧化鈣充分結合，從而使產品的強度達不到要求，摻量過大，不僅對產品的經濟效益帶來影響，更重要的是它會使製品中產生出多餘的游離Ca(OH)2，使水化物的鹼度增高，從而對強度造成一定的影響。
硫渣混合料與水的比例混合料中含水量的多少，直接影響著產品的成型和強度，混合料中含水量過高，多餘的水份充滿在顆粒間，使製品的Ca(OH)2濃度降低，從而使水化速度減慢，給強度提高帶來影響。含水量過小，則混合料鬆散，可塑性差，產品不易成型，經過反覆研究實驗，採用震動或擠壓成型時，混合料與水的比例一般控制在1∶5-1∶9為宜。
硫渣產品的生產工藝為
現對本發明生產工藝進行詳細陳述1、原料硫渣產品的主要原料硫鐵礦燒渣從沸騰爐排出後，用自來水淬冷，然後堆放10-15天，使顆粒充分粉化，成細粉末，使用前必須化驗，渣中含硫量超過0.4%不準使用。
石灰塊可用市售生石灰塊，經潑水消化，使之成為消石灰粉，用滾筒篩篩去未分解的核心和不能消化的過燒顆粒，過篩的消石灰最大顆粒不得大於2毫米。
2、配料與幹混合料加水攪拌將乾料經過計量混合送入強制式攪拌機，拌合2-3分鐘，使原料充分混合均勻，再加入水攪拌2-3分鐘，進一步使之細化、均化、膠體化，從而得到密實的、富有粘性的便於成型的物料。
3、成型經過攪拌的混合料，然後由JZ型8孔壓磚機製成磚，成型壓力為15-20Mpa，用SZ-100型壓磚機製成各種人行道板磚，成型壓力為10Mpa，CXJ-A型小型空心砌塊，採用震動成型。
4、養護用草墊或塑料布遮蓋，防止烈日曝曬和風吹，以免過快過早地失去水份，影響強度的發展，一般情況下，自然養護30天左右即可出廠使用。
下面為本發明四種實施例的配方(重量組份)
注以上石灰、水泥的重量百分比為石灰、水泥佔硫鐵礦燒渣的重量百分比。
硫渣系列產品的性能測試1、硫渣系列產品的物理力學性能測試，硫渣系列產品和其它材料一樣是以抗壓、抗折、強度作為質量的主要指標，經測試，硫渣系列產品的抗壓值為C10-C30，抗折值為2-6Mpa，評定強度等級一般為C10、C15、C20、C25、C30，均達到建築結構要求。
2、硫渣系列產品的耐久性測試將硫渣產品試樣在50℃溫度下烘烤4小時，立即人工水淋3小時，然後在電風扇下吹乾3小時，如此為一個循環，經30個循環後，觀察外觀破壞情況，並作抗壓強度試驗，測試結果表明，硫渣產品試件完整無缺，強度穩定，綜合性良好。
總之，本發明的硫渣系列產品具有較高的抗壓、抗折強度，硫渣磚標號可達100-200＃，小型空心砌塊標號可達35-150＃。地面磚標號可達150-250＃，而且耐水性、抗碳化性、耐腐蝕性和耐大氣穩定性等耐久性能是良好的，均能滿足一般牆體材料的要求。硫渣系列產品的生產工藝簡單，投資小，見效快，不需要蒸壓養護或蒸汽養護，可大量節約能源和降低生產成本，產品的原料主要是廢渣，可以化害為利，變廢為寶，消除了汙染，節省了農田，是一種價廉優質的新型牆體建築材料。
權利要求
1.一種將礦渣應用於建築行業而製成的礦渣磚，其特徵在於該礦渣磚主要由硫鐵礦燒渣磚、生石灰、水泥組成。
2.根據權利要求1所述的礦渣磚，其特徵在於該礦渣中含硫量不超過0.4%。
3.根據權利要求1所述的礦渣磚，其特徵是石灰中有效氧化鈣含量應大於60%、過燒石灰和氧化鎂含量不超過5%(重量比)。
4.根據權利要求1所述的礦渣磚，其特徵在於礦渣磚的原料配比為(重量份數)硫鐵礦渣100份、生石灰5-15份，水泥3-30份，硫鐵礦渣、水泥、生石灰混合料與水的比例控制在1∶5-1∶9。
5.根據權利要求1所述的礦渣磚，其特徵在於原料的配比為硫鐵礦渣100份，生石灰10份，水泥10份，硫鐵礦渣、水泥、生石灰混合料與水的比例控制在1∶7。
6.根據權利要求1所述的礦渣磚，其特徵在於該礦渣磚是矩形的硫渣磚。
7.根據權利要求1所述的礦渣磚，其特徵在於該礦渣磚為大六角、小六角、四方形、正稜形的硫渣人行道板磚。
8.根據權利要求1所述的礦渣磚，其特徵在於該礦渣磚為外形是矩形體的硫渣空心磚。
9.一種如權利要求1所述的礦渣磚，其製造方法為a、將從沸騰爐排出的硫鐵礦燒渣用自來水淬冷，然後堆放10-15天，使顆粒充分粉化，成細粉末。生石灰塊，經潑水消化，使之成為消石灰粉，用滾筒篩篩去未分解的核心和不能消化的過燒顆粒，過篩的消石灰最大顆粒不得大於2毫米。然後將它們與水泥按配比混合，b、將混合料送入強制式攪拌機，拌合2-3分鐘，使原料充分混合均勻，再加入水攪拌2-3分鐘，進一步得到了細化、均化、膠體化的物料，c、經過攪拌的混合料，然後由壓磚機製成硫渣磚或硫渣人行道板磚，由震動成型製成硫渣空心磚。
全文摘要
本發明涉及一種建築材料及其製造方法的改進，這種礦渣磚是以硫鐵礦燒渣為主要原料，加適量水泥、生石灰、水拌制，經過震動或加壓成型，自然養護而成的一種新型牆體、路面建築材料，它利用工業廢渣代替粘土，石子，砂子，而且還解決了排放硫渣所佔用農田。礦渣磚生產工藝簡單，建廠投資小，不需要燒焙，也不需要增壓或蒸汽養護，節約能源，成本低，經濟效益顯著，同時對消除汙染和保護環境起到了良好的作用。
文檔編號C04B18/14GK1064258SQ91100980
公開日1992年9月9日 申請日期1991年2月12日 優先權日1991年2月12日
發明者叢建新, 鄢福麗, 徐國生, 嶽蘊通, 孫風利, 陳洪雲 申請人:河北省南皮縣水泥構件廠