專利名稱：新型礦渣磚及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑材料及其制造方法。
硫酸是化工生產(chǎn)的重要產(chǎn)品和原料，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要位置，生產(chǎn)廠家遍布全國，年產(chǎn)約1000萬噸左右，而在硫酸生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)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(chǎng)地周圍，晴天紅塵飛揚(yáng)，雨天紅水四流，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，其危害之重，是全國硫酸生產(chǎn)廠家的沉重負(fù)擔(dān)和老大難問題。國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)人員早對(duì)此進(jìn)行研究，試圖改變其對(duì)環(huán)境的污染，已取得一定成效，但使硫酸礦燒渣應(yīng)用于建筑業(yè)，變廢為寶，從而達(dá)到節(jié)約土地和能源，造福人類，消除污染，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，至今卻未有成功先例。
本發(fā)明的目的就在于打破過去的“秦磚漢瓦”的一統(tǒng)天下，對(duì)舊的磚瓦生產(chǎn)方式進(jìn)行改進(jìn)，利用工業(yè)廢渣生產(chǎn)硫渣系列產(chǎn)品，從而代替粘土、石子、砂子，使廢渣過去占田，現(xiàn)在造田。使之化害為利，變廢為寶，節(jié)約能源，農(nóng)田，減少環(huán)境污染，開辟一條生產(chǎn)建筑材料的新途徑，對(duì)長久無法處理的硫酸工業(yè)廢渣找到了一次性處理的新辦法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，以在硫酸生產(chǎn)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(jīng)過振動(dòng)或加壓成型，自然養(yǎng)護(hù)，可制成硫酸鐵礦渣系列產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)為粘土類礦物質(zhì)，礦石在沸騰爐內(nèi)經(jīng)800-855℃的焙燒，其中FeO2與氧氣的反應(yīng)，放出有用的SO2，與此同時(shí)，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(chǎn)品的有益成份，其含量愈高，活性愈好，它們與石灰化合后的膠凝性能愈好，產(chǎn)品的強(qiáng)度就愈高。硫渣中硫化物是一種影響產(chǎn)品質(zhì)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(huì)造成制品的體積膨脹，酥松或微裂，因此，在硫酸生產(chǎn)中盡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(chǎn)品時(shí)，硫鐵礦燒渣中硫的含量不超過0.4%)，礦渣由沸騰爐排出后，應(yīng)立即用水淬冷，然后堆放10-15天，使之粉化，粉化后的廢渣外觀呈棕紅色沙粒狀。
石灰是制硫渣系列產(chǎn)品中的另一原料，它是硫鐵礦燒渣的堿性激發(fā)劑，它能激發(fā)硫鐵礦燒渣中的活性SiO2、Al2O3和Fe2O3。生成新的水化產(chǎn)物，從而使產(chǎn)品獲得強(qiáng)度，在制硫渣系列產(chǎn)品時(shí)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，由于活性低，消化作用緩慢，含量過高，會(huì)使制品產(chǎn)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(chǎn)品的強(qiáng)度形成主要是硫渣中的活性氧化硅與白灰中的氫氧化鈣及水化合成低堿度水化硅酸鈣，反應(yīng)式如下nCaO+mSiO2+xH2O→nCaO+nSiO2+xH2O石灰與活性Al2O3和SiO2同時(shí)反應(yīng)生成少量石榴子石型水化物，使其生成為水硬性膠凝物質(zhì)，使硫渣系列產(chǎn)品獲得強(qiáng)度。
硫渣中的石灰與水泥的摻量硫渣系列產(chǎn)品是一種墻體、廣場(chǎng)等建筑材料，其質(zhì)量的好壞，主要表現(xiàn)在強(qiáng)度，外觀耐久性及其它物理性能上，其中抗壓強(qiáng)度是它們的主要指標(biāo)，一般情況下，根據(jù)水泥與白灰摻多少調(diào)整強(qiáng)度，其最低強(qiáng)度10Mpa，最高強(qiáng)度達(dá)30Mpa，經(jīng)反復(fù)研究、實(shí)驗(yàn)，當(dāng)石灰用量在5-15%時(shí)，水泥用量在3-30%，產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度最好，石灰用量過小，礦渣中的活性氧化硅和活性氧化鋁不能與石灰中的有效氧化鈣充分結(jié)合，從而使產(chǎn)品的強(qiáng)度達(dá)不到要求，摻量過大，不僅對(duì)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益帶來影響，更重要的是它會(huì)使制品中產(chǎn)生出多余的游離Ca(OH)2，使水化物的堿度增高，從而對(duì)強(qiáng)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(chǎn)品的成型和強(qiáng)度，混合料中含水量過高，多余的水份充滿在顆粒間，使制品的Ca(OH)2濃度降低，從而使水化速度減慢，給強(qiáng)度提高帶來影響。含水量過小，則混合料松散，可塑性差，產(chǎn)品不易成型，經(jīng)過反復(fù)研究實(shí)驗(yàn)，采用震動(dòng)或擠壓成型時(shí)，混合料與水的比例一般控制在1∶5-1∶9為宜。
硫渣產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝為
現(xiàn)對(duì)本發(fā)明生產(chǎn)工藝進(jìn)行詳細(xì)陳述1、原料硫渣產(chǎn)品的主要原料硫鐵礦燒渣從沸騰爐排出后，用自來水淬冷，然后堆放10-15天，使顆粒充分粉化，成細(xì)粉末，使用前必須化驗(yàn)，渣中含硫量超過0.4%不準(zhǔn)使用。
石灰塊可用市售生石灰塊，經(jīng)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于2毫米。
2、配料與干混合料加水?dāng)嚢鑼⒏闪辖?jīng)過計(jì)量混合送入強(qiáng)制式攪拌機(jī)，拌合2-3分鐘，使原料充分混合均勻，再加入水?dāng)嚢?-3分鐘，進(jìn)一步使之細(xì)化、均化、膠體化，從而得到密實(shí)的、富有粘性的便于成型的物料。
3、成型經(jīng)過攪拌的混合料，然后由JZ型8孔壓磚機(jī)制成磚，成型壓力為15-20Mpa，用SZ-100型壓磚機(jī)制成各種人行道板磚，成型壓力為10Mpa，CXJ-A型小型空心砌塊，采用震動(dòng)成型。
4、養(yǎng)護(hù)用草墊或塑料布遮蓋，防止烈日曝曬和風(fēng)吹，以免過快過早地失去水份，影響強(qiáng)度的發(fā)展，一般情況下，自然養(yǎng)護(hù)30天左右即可出廠使用。
下面為本發(fā)明四種實(shí)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、水泥占硫鐵礦燒渣的重量百分比。
硫渣系列產(chǎn)品的性能測(cè)試1、硫渣系列產(chǎn)品的物理力學(xué)性能測(cè)試，硫渣系列產(chǎn)品和其它材料一樣是以抗壓、抗折、強(qiáng)度作為質(zhì)量的主要指標(biāo)，經(jīng)測(cè)試，硫渣系列產(chǎn)品的抗壓值為C10-C30，抗折值為2-6Mpa，評(píng)定強(qiáng)度等級(jí)一般為C10、C15、C20、C25、C30，均達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)要求。
2、硫渣系列產(chǎn)品的耐久性測(cè)試將硫渣產(chǎn)品試樣在50℃溫度下烘烤4小時(shí)，立即人工水淋3小時(shí)，然后在電風(fēng)扇下吹干3小時(shí)，如此為一個(gè)循環(huán)，經(jīng)30個(gè)循環(huán)后，觀察外觀破壞情況，并作抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果表明，硫渣產(chǎn)品試件完整無缺，強(qiáng)度穩(wěn)定，綜合性良好。
總之，本發(fā)明的硫渣系列產(chǎn)品具有較高的抗壓、抗折強(qiáng)度，硫渣磚標(biāo)號(hào)可達(dá)100-200＃，小型空心砌塊標(biāo)號(hào)可達(dá)35-150＃。地面磚標(biāo)號(hào)可達(dá)150-250＃，而且耐水性、抗碳化性、耐腐蝕性和耐大氣穩(wěn)定性等耐久性能是良好的，均能滿足一般墻體材料的要求。硫渣系列產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝簡單，投資小，見效快，不需要蒸壓養(yǎng)護(hù)或蒸汽養(yǎng)護(hù)，可大量節(jié)約能源和降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)品的原料主要是廢渣，可以化害為利，變廢為寶，消除了污染，節(jié)省了農(nóng)田，是一種價(jià)廉優(yōu)質(zhì)的新型墻體建筑材料。
權(quán)利要求
1.一種將礦渣應(yīng)用于建筑行業(yè)而制成的礦渣磚，其特征在于該礦渣磚主要由硫鐵礦燒渣磚、生石灰、水泥組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦渣磚，其特征在于該礦渣中含硫量不超過0.4%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦渣磚，其特征是石灰中有效氧化鈣含量應(yīng)大于60%、過燒石灰和氧化鎂含量不超過5%(重量比)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦渣磚，其特征在于礦渣磚的原料配比為(重量份數(shù))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(jù)權(quán)利要求1所述的礦渣磚，其特征在于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(jù)權(quán)利要求1所述的礦渣磚，其特征在于該礦渣磚是矩形的硫渣磚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦渣磚，其特征在于該礦渣磚為大六角、小六角、四方形、正棱形的硫渣人行道板磚。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦渣磚，其特征在于該礦渣磚為外形是矩形體的硫渣空心磚。
9.一種如權(quán)利要求1所述的礦渣磚，其制造方法為a、將從沸騰爐排出的硫鐵礦燒渣用自來水淬冷，然后堆放10-15天，使顆粒充分粉化，成細(xì)粉末。生石灰塊，經(jīng)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于2毫米。然后將它們與水泥按配比混合，b、將混合料送入強(qiáng)制式攪拌機(jī)，拌合2-3分鐘，使原料充分混合均勻，再加入水?dāng)嚢?-3分鐘，進(jìn)一步得到了細(xì)化、均化、膠體化的物料，c、經(jīng)過攪拌的混合料，然后由壓磚機(jī)制成硫渣磚或硫渣人行道板磚，由震動(dòng)成型制成硫渣空心磚。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種建筑材料及其制造方法的改進(jìn)，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(jīng)過震動(dòng)或加壓成型，自然養(yǎng)護(hù)而成的一種新型墻體、路面建筑材料，它利用工業(yè)廢渣代替粘土，石子，砂子，而且還解決了排放硫渣所占用農(nóng)田。礦渣磚生產(chǎn)工藝簡單，建廠投資小，不需要燒焙，也不需要增壓或蒸汽養(yǎng)護(hù)，節(jié)約能源，成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時(shí)對(duì)消除污染和保護(hù)環(huán)境起到了良好的作用。
文檔編號(hào)C04B18/14GK1064258SQ91100980
公開日1992年9月9日 申請(qǐng)日期1991年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月12日
發(fā)明者叢建新, 鄢福麗, 徐國生, 岳蘊(yùn)通, 孫風(fēng)利, 陳洪云 申請(qǐng)人:河北省南皮縣水泥構(gòu)件廠