专利名称：免蒸砖及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑材料技术领域，具体是指一种免蒸砖及其制备方法。
背景技术：
免蒸砖是以工业废渣为基料、水泥等为胶结料，配以外加剂在压制成型后经自然养护而成，免蒸砖不仅质量轻、保温性能好、吸音隔音效果好，而且具有一定的强度和可加工的性能，是目前使用的重要新型墙体建筑材料。常用的免蒸砖是以粘土、粉煤灰、建筑垃圾和非金属弃渣等为基料，使用氧化镁或氯化镁溶液作为胶结材料，制备出免烧建筑用砖。 但是这些产品不具备实质性的抗水保护作用，从而限制了产品的应用范围，并且长期使用过程中，由于水化产物收到潮湿大气和雨水的侵蚀，导致产品吸潮、返卤和泛霜最终导致产品粉化、丧失强度而失去使用价值。因此人们在不断的尝试采用新的基料制作免蒸砖的方法。铁尾矿是选矿后的废弃物，它是一种复合矿物原料，除了含有少量金属组分外，主要矿物组分是脉石矿物，如石英、辉石、长石、石榴石、角闪石及其蚀变矿物；其化学成分主要以铁、硅、镁、钙、铝的氧化物为主，并伴有少量的磷、硫等。截至2007年底，我国铁尾矿堆存高达45亿吨以上。大量铁尾矿的堆存不仅占用了土地，耗费资金修建和维护铁尾矿库， 同时还污染环境，造成安全隐患。在矿石日趋贫化、资源日渐枯竭、环境意识日益增强的今天，解决困扰的根本出路必须依赖于二次资源的开发利用，铁尾矿综合利用已成为矿山可持续发展的必然选择。铁尾矿的直接利用主要是用做矿山膏体充填材料、铺路材料、黄沙替代品、水泥制品、加气混凝土制品等。由于铁尾矿储量大，如何低成本的大量消耗尾矿并替代传统材料是十分重要的问题。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种组份简单、成本低廉、综合性能优良的免蒸砖，而且其制备方法的条件温和，易于操作。为实现上述目的，本发明的一种免蒸砖，其各组份按重量百分比计为铁尾矿 60 85%，河砂5 18%，水泥8 20%，外加剂0. 5 3%，其中，所述外加剂为高强胶黏剂、减水剂、防水剂中的一种或几种。进一步的，所述铁尾矿中硅、钙元素的重量含量比为1 1，该比例可以通过向铁尾矿中加入适量-200目的石英粉或石灰粉调整而成。再进一步的，所述铁尾矿由粒级分别为-200目、+200 -30目、+30目的三种颗粒级配构成，所述三种颗粒在铁尾矿中的重量百分含量依次为15 20%、15 30%、50 70%。还进一步的，所述高强胶黏剂为三乙醇胺、硫酸钠、氯化钙或尿素等中的一种或几种；所述减水剂为木质素磺酸盐及其衍生物、多环芳基聚合磺酸盐及其衍生物、羟基梭酸盐及其衍生物、多羟基碳水化合物及其衍生物或水溶性密胺甲醛树脂磺酸盐及其衍生物中的一种或几种；所述防水剂为三氯化铁、水玻璃、甲基硅酸钠或乙基硅酸钠中的一种或几种。所述免蒸砖的制备方法，包括配料、混料、压制成型、自然养护的步骤，其特征在于1)按照所述免蒸砖各种组份的重量百分比含量配制固体原料；2)将所述固体原料和等于固体原料总重量12 16%的水装入搅拌机进行搅拌混料，搅拌时间控制为20 IOOmin ；3)利用压砖机将混合好的原料压制成型，成型压力控制为10 30MPa ；4)将成型的免蒸砖在自然条件下喷水养护20 30天。本发明的免蒸砖各组份的选择原理及其制备方法原理如下本发明选用来源丰富的铁尾矿作为免蒸砖的基料，并配以河沙、水泥和外加剂，在制砖过程中，水泥水化生成的Ca (OH) 2离解出Ca2+满足盐基交换作用后，并且促使铁尾矿以及部分河沙中所含的Si02、Al2O3、！^e2O3等氧化物的潜在活性得以发挥，提高免蒸砖的强度。 同时铁矿尾矿中硅铝玻璃体参与石灰和水泥中的水化反应，生成水化硅酸钙凝胶和针棒状钙矾石晶体，从而形成铁尾矿砖的强度，增强免蒸砖的力学强度。进一步的，本发明通过从铁尾矿的粒度以及含量中硅、钙比例角度来调节免蒸砖的性能。通过振动筛将铁尾矿筛分分为-200目、+200 -30目、+30目三种粒级，并控制各种颗粒级铁尾矿的重量比例，其中， +30目粗铁尾矿颗粒作免蒸砖的骨料，+200 -30目作为填充料来高免蒸砖的密实度与力学性能，"200目的细粒用作胶黏材料原料来高免蒸砖的结合强度。如此控制颗粒级配，还能有效提高铁尾矿在免蒸砖中的加入量达到85%较高含量，有利于铁尾矿的充分利用。当铁尾矿中硅钙重量比控制为1 1时，形成水化硅酸钙凝胶和针棒状钙矾石晶体含量最高， 有效提升砖体自身水化作用，使其强度效果最好。配料操作时，可以根据铁尾矿中硅钙实际含量来添加部分石英粉或石灰粉实现调节硅钙重量到达11的比例。本发明以铁尾矿为主要原料，取代传统免蒸砖中的部分骨料和胶黏材料，制备符合国家建材标准的免蒸砖制品。以铁尾矿代替部分骨料和胶黏材料生产免蒸砖制品，消耗闲置的废弃铁尾矿资源，提高尾矿坝安全系数，实现尾矿零排放，极大地提高矿山的经济和社会效益，而且免蒸砖的组份简单，力学性能优良。本发明制备方法条件温和，能源消耗量低，具有较好的工业推广前景。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明的免蒸砖及其制备方法作进一步详细说明。实施例1一种免蒸砖，其各组份按重量百分比计为某企业的铁尾矿颗粒60%，1 3mm河砂18%，425水泥19%，硫酸钠3%。根据铁尾矿化验Si、Ca含量结果，配料前加入-200目石英粉6g调整该铁尾矿原料的硅钙重量比至1 1，并控制铁尾矿原料中-200目颗粒级重量含量为15 %、+200 -30目颗粒重量含量为30 %，+30目颗粒重量含量为55 %。实施例2一种免蒸砖，其各组份按重量百分比计为某企业的铁尾矿颗粒75%，1 3mm河砂5%，425水泥17. 5%，木质素磺酸盐1%，水玻璃1.5%。根据铁尾矿化验Si、Ca含量结果，配料前加入-200目石英粉3. 6g，调整该铁尾矿原料的硅钙重量比至1 1，并控制铁尾矿中-200目颗粒级重量含量为15%、+200 -30目颗粒重量含量为15%，+30目颗粒重量含量为70%。实施例3一种免蒸砖，其各组份按重量百分比计为某企业的铁尾矿颗粒85%，1 3mm河砂5 %，425水泥8 %，氯化钙0. 5 %，尿素0. 5 %，甲基硅酸钠0.5%，乙基硅酸钠0.5%。根据铁尾矿化验Si、Ca含量结果，配料前加入-200目石灰粉2. 3g，调整该铁尾矿原料的硅钙重量比至1 1，并控制铁尾矿中-200目颗粒级重量含量为20%、+200 -30目颗粒重量含量为30%，+30目颗粒重量含量为50%。实施例4一种免蒸砖，其各组份按重量百分比计为某企业的铁尾矿颗粒70%，1 3mm河砂9. 5%，425水泥20%，三乙醇胺0.25%，甲基硅酸钠或0.25%。根据铁尾矿化验Si、Ca 含量结果，配料前加入-200目石灰粉1.6g，调整该铁尾矿原料的硅钙重量比至1 1，并控制铁尾矿中-200目颗粒级重量含量为17%、+200 -30目颗粒重量含量为23%，+30目颗粒重量含量为60%。实施例5一种免蒸砖，其各组份按重量百分比计为某企业的铁尾矿颗粒78%，1 3mm河砂12 %，425水泥8 %，硫酸钠0.5%，氯化钙0.5%，多羟基碳水化合物及其衍生物0.5%， 甲基硅酸钠0.5%。根据铁尾矿化验Si、Ca含量结果，配料前加入-200目石英粉3g，调整该铁尾矿原料的硅钙重量比至1 1，并控制铁尾矿中-200目颗粒级重量含量为12.5%、 +200 -30目颗粒重量含量为12，5%，+30目颗粒重量含量为75% ；实施例6一种免蒸砖，其各组份按重量百分比计为某企业的铁尾矿颗粒69%，1 3mm河砂10. 5%，425水泥17. 5%，三乙醇胺0.8%，羟基梭酸盐1%，乙基硅酸钠1.2%。根据铁尾矿化验Si、Ca含量结果，配料前加入-200目石灰粉5g，调整该铁尾矿原料的硅钙重量比至1 1 ；并控制铁尾矿中-200目颗粒级重量含量为20%、+200 -30目颗粒重量含量为 25%,+30目颗粒重量含量为55%。实施例7一种免蒸砖，其各组份按重量百分比计为某企业的铁尾矿颗粒62%，1 3mm河砂15%，425水泥20%，三乙醇胺！^，木质素磺酸盐！1^，甲基硅酸钠1%，根据铁尾矿化验Si、Ca含量结果，配料前加入-200目石英粉4. 2g，调整该铁尾矿原料的硅钙重量比至 1 1，并控制铁尾矿中-200目颗粒级重量含量为20%、+200 -30目颗粒重量含量为 25%,+30目颗粒重量含量为55%。制备免烧砖时，依次包括以下步骤1)按照各实施例免蒸砖组份的重量百分比含量配制固体原料；2)将所述固体原料和等于固体原料总重量12 16%的水装入搅拌机进行搅拌混料，搅拌时间控制为20 IOOmin ；3)利用压砖机将混合好的原料压制成型，成型压力控制为10 30MPa ；4)将成型的免蒸砖在自然条件下喷水养护20 30天，及得制备的免蒸砖。然后对上述7个实施例砖的抗压强度和抗析强度进行检测实验，测定上述免蒸砖均为MU25级，表明了本发明的免蒸砖的力学性能优良。
权利要求
1.一种免蒸砖，其特征在于该免蒸砖各组份按重量百分比计为铁尾矿60 85%， 河砂5 18%，水泥8 20%，外加剂0. 5 3%，其中，所述外加剂为高强胶黏剂、减水剂、 防水剂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的免蒸砖，其特征在于所述铁尾矿中硅、钙元素的重量含量比为 1 1。
3.根据权利要求1或2所述的免蒸砖，其特征在于所述铁尾矿由颗粒级分别为-200 目、+200 -30目、+30目的三种级配构成，所述三种级配的颗粒在铁尾矿中的重量百分比含量依次为15 20%、15 30%、50 70%。
4.根据权利要求1或2所述的免蒸砖，其特征在于所述高强胶黏剂为三乙醇胺、硫酸钠、氯化钙或尿素等中的一种或几种；所述减水剂为木质素磺酸盐及其衍生物、多环芳基聚合磺酸盐及其衍生物、羟基梭酸盐及其衍生物、多羟基碳水化合物及其衍生物或水溶性密胺甲醛树脂磺酸盐及其衍生物中的一种或几种；所述防水剂为三氯化铁、水玻璃、甲基硅酸钠或乙基硅酸钠中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的免蒸砖，其特征在于所述高强胶黏剂为三乙醇胺、硫酸钠、 氯化钙或尿素等中的一种或几种；所述减水剂为木质素磺酸盐及其衍生物、多环芳基聚合磺酸盐及其衍生物、羟基梭酸盐及其衍生物、多羟基碳水化合物及其衍生物或水溶性密胺甲醛树脂磺酸盐及其衍生物中的一种或几种；所述防水剂为三氯化铁、水玻璃、甲基硅酸钠或乙基硅酸钠中的一种或几种。
6.一种权利要求1所述免蒸砖的制备方法，包括配料、混料、压制成型、自然养护的步骤，其特征在于1)按照所述免蒸砖各种组份的重量百分比含量配制固体原料；2)将所述固体原料和等于固体原料总重量12 16%的水装入搅拌机进行搅拌混料， 搅拌时间控制为20 IOOmin ；3)利用压砖机将混合好的原料压制成型，成型压力控制为10 30MPa；4)将成型的免蒸砖在自然条件下喷水养护20 30天。
全文摘要
本发明公开了一种免蒸砖及其制备方法，该免蒸砖各组份按重量百分比计为铁尾矿60～85％，河砂5～18％，水泥8～20％，外加剂0.5～3％，其中，所述外加剂为高强胶黏剂、减水剂、防水剂中的一种或几种。其制备方法包括配料、混料、压制成型、自然养护的步骤。实践证明，该免蒸砖的组份简单、成本低廉、综合性能优良，而且其制备方法的条件温和，易于操作。
文档编号C04B28/00GK102336550SQ20111020321
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者刘博华, 刘曙, 刘祥庆, 宋均平, 隋延力, 颜钦武 申请人:北京科技大学, 武汉钢铁(集团)公司