本發(fā)明屬于建筑墻體材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用鉬尾礦、赤泥制備蒸壓加氣混凝土制品及其制備方法。
背景技術(shù)：
蒸壓加氣混凝土砌塊是以硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料為主要原料，摻入發(fā)氣劑，經(jīng)加水?dāng)嚢?，由化學(xué)反應(yīng)形成孔隙，通過(guò)澆注成型、預(yù)養(yǎng)切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)等工藝過(guò)程制成輕質(zhì)多孔的新型建筑墻體材料。蒸壓加氣混凝土多采用粉煤灰—水泥—石灰系列或石英砂—水泥—石灰系列，粉煤灰約占比為60%，石灰約占比為15%以上。根據(jù)國(guó)家相關(guān)政策，關(guān)停了部分電廠，粉煤灰的產(chǎn)量驟減，石英砂價(jià)格相對(duì)較高。
鉬尾礦是在開(kāi)采、分選礦石之后排放的，且暫時(shí)不能被利用的固體或粉狀廢料，鉬礦生產(chǎn)行業(yè)的尾礦產(chǎn)量大，堆放過(guò)程中占用空間大，還容易造成環(huán)境污染。我國(guó)鉬尾礦絕大多數(shù)長(zhǎng)期積存在尾礦庫(kù)、河溝及原野等而沒(méi)有被有效利用。其占用大量土地、污染環(huán)境、構(gòu)成潛在地質(zhì)災(zāi)害。隨著鉬礦開(kāi)采不斷推進(jìn)，鉬尾礦對(duì)環(huán)境和社會(huì)的影響也在加劇，再加上尾礦庫(kù)的坍塌事故多發(fā)，對(duì)人民生活、國(guó)民生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了很大的影響。合理充分利用鉬尾礦是鉬礦開(kāi)采企業(yè)亟待解決的社會(huì)難題。經(jīng)分析，尾礦中石英含量不低，可以作為硅質(zhì)材料制備蒸壓加氣混凝土，但其他成分不利于制品性能的提高，摻入部分黃河沙，正好相互均衡，優(yōu)化產(chǎn)品性能。實(shí)現(xiàn)對(duì)鉬尾礦的綜合利用，變廢為寶。
赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢棄物，隨著鋁工業(yè)的發(fā)展和鋁土礦石品位的降低，赤泥量將越來(lái)越大。目前大量赤泥廢棄物主要采用露天筑壩濕法堆存，赤泥的自然堆存不僅占用大量土地、耗費(fèi)較多的堆場(chǎng)建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，而且強(qiáng)堿性、高鹽度的赤泥廢棄物長(zhǎng)期堆存，滲漏滲透造成土壤嚴(yán)重堿化、沼澤化、污染地表、地下水源。另外，赤泥堆存場(chǎng)表面風(fēng)干的赤泥揚(yáng)塵則造成空氣懸浮顆粒污染，直接影響區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量。對(duì)生態(tài)環(huán)境、人類(lèi)生活環(huán)境造成直接或間接的危害。因此，赤泥資源化的應(yīng)用已成為國(guó)家眾多部門(mén)所關(guān)心和迫在眉睫解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種鉬尾礦、赤泥蒸壓加氣混凝土及其制備方法，鉬尾礦替代部分硅質(zhì)材料，赤泥中含有大量的β-硅酸二鈣和無(wú)定形硅鋁酸鹽，此類(lèi)物質(zhì)具有一定的水硬性，有利于提高產(chǎn)品強(qiáng)度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種鉬尾礦、赤泥蒸壓加氣混凝土，該混凝土由干料和輔料制成，其中，干料由下述重量百分比的組分組成：鉬尾礦1～29%，赤泥16～25%，黃河沙25～60%，水泥12～25%，生石灰5～11%，脫硫石膏0～2.9%，余量為廢料，所述廢料為蒸壓加氣混凝土砌塊生產(chǎn)過(guò)程中切割產(chǎn)生的下腳料；輔料包括鋁粉膏、穩(wěn)泡劑和減水劑；鋁粉膏占干料重量的0.08～0.12%，穩(wěn)泡劑占干料重量的0～0.03%，減水劑占干料重量的0～0.05%。
所述鉬尾礦為鉬礦開(kāi)采所排的廢棄物，SiO2含量在45%以上。具體的，本發(fā)明所用鉬尾礦取自河南欒川鉬礦區(qū)，其SiO2含量在55%左右， Al2O3含量在6%左右，F(xiàn)e2O3在11%左右，CaO含量在 12%左右，MgO含量在7.5%左右，均指重量百分比。
所述赤泥為鋁土礦經(jīng)燒結(jié)法或聯(lián)合法提取鋁所排的廢棄物。具體的，本發(fā)明所用赤泥取自中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司中州分公司，SiO2含量在15%以上，CaO含量在35%以上，Na2O含量小于4%。燒結(jié)法或聯(lián)合法提取鋁所產(chǎn)生的赤泥氧化鈣含量高，且其本身自帶堿性，可以幫助鋁粉發(fā)氣，有利于澆注穩(wěn)定；同時(shí)高附加值利用黃河沙，提高資源利用率。
具體的，所述黃河沙取自鄭州黃河段，其SiO2含量在60~75%之間、有機(jī)物不高于 2.5%、含泥量不高于2.0 %，均指重量百分比。
所述水泥為P·O 42.5水泥；所述脫硫石膏為電廠脫硫石膏，可取代天然石膏作為調(diào)節(jié)劑，能有效地抑制生石灰的消解和料漿的凝結(jié)稠化，使之與鋁粉發(fā)氣相匹配。所述鋁粉膏為水劑型鋁粉膏，用作發(fā)氣劑，過(guò)0.075 mm 篩篩余不大于 3 %。
具體的，所述穩(wěn)泡劑由體積比為1：3：40的油酸、三乙醇胺和水在常溫下混合配制而成，用以降低氣泡表面張力，加固氣泡膜機(jī)械強(qiáng)度，使其澆注穩(wěn)定。所述減水劑為聚羧酸減水劑，減水率≥25%，密度為1.41±0.02g/ml，固含97±2%。
上述黃河沙蒸壓加氣混凝土的制備方法，其包括以下步驟：
1）將鉬尾礦和黃河沙分別磨至0.08mm方孔篩篩余不大于15%，將生石灰磨至0.08mm方孔篩篩余不大于10%的粉體；
2）將磨過(guò)的鉬尾礦、赤泥和黃河沙加水混合攪拌，攪拌過(guò)程中加入脫硫石膏和廢料，控制漿體擴(kuò)散度在在32~40mm，比重在1.53~1.65，溫度在38~45℃，攪拌速率在120~140r/min，攪拌時(shí)間2~4h；
3）將鋁粉膏和穩(wěn)泡劑加入鋁粉攪拌罐中攪拌均勻，攪拌速率為200~250 r/min，備用；
4）將水泥、生石灰、減水劑加入到步驟 2）所得物料中攪拌混勻，控制漿體擴(kuò)散度在 16~19cm，溫度在 38~50℃，攪拌速率600~700 r/min；然后再加入步驟 3）所得物料攪拌30~60s 即進(jìn)行澆注，澆注后送進(jìn)溫度 45~55℃、濕度 55~70% 的靜停室中靜停養(yǎng)護(hù)1-3h，使其稠化；
5）靜止養(yǎng)護(hù)結(jié)束后進(jìn)行脫模、切割得到所要求規(guī)格尺寸的坯體；然后將坯體移送至蒸壓釜中進(jìn)行蒸養(yǎng)；在升溫升壓前，預(yù)先抽真空 30~50 min 以使釜內(nèi)真空度保持在﹣0.06~﹣0.07 MPa；蒸壓釜中的養(yǎng)護(hù)制度為：在 1.5~2 h 內(nèi)進(jìn)氣升壓升溫至 1.0~1.25 MPa、180~190℃，恒壓恒溫保持 5~10 h 后，于 1.5~2 h 內(nèi)排氣降溫降壓；出釜后檢驗(yàn)、打包入庫(kù)，自然養(yǎng)護(hù)7天得成品。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明蒸壓加氣混凝土砌塊的優(yōu)點(diǎn)在于：原料中以鉬尾礦和黃河沙為硅質(zhì)材料。這樣可以解決鉬尾礦堆存所引起的環(huán)境問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，同時(shí)利用黃河沙，降低生產(chǎn)成本，對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展起到良好的效應(yīng)。制備所得的混凝土砌塊具有良好的物理力學(xué)性能和耐久性，產(chǎn)品性能滿足國(guó)標(biāo)要求，可根據(jù)不同配比及工藝制度生產(chǎn)04級(jí)、 05 級(jí)、06 級(jí)、07級(jí)混凝土砌塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
下述各實(shí)施例中，所述鉬尾礦取自河南欒川鉬礦區(qū)，其SiO2含量在55%左右， Al2O3含量在6%左右，F(xiàn)e2O3在11%左右，CaO含量在 12%左右，MgO含量在7.5%左右，均指重量百分比。所述赤泥取自中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司中州分公司，燒結(jié)法赤泥，SiO2含量在15%以上，CaO含量在35%以上，Na2O小于4%。黃河沙取自鄭州黃河段，其SiO2含量在60~75%之間、有機(jī)物不高于 2.5%、含泥量不高于2.0 %。水泥為 P·O 42.5 水泥。所述脫硫石膏為電廠脫硫石膏。鋁粉膏為水劑型鋁粉膏，過(guò)0.075 mm 篩，篩余不大于 3 %。穩(wěn)泡劑由體積比為1：3：40的油酸、三乙醇胺和水在常溫下混合配制而得。減水劑為聚羧酸減水劑，減水率≥25%，密度為1.41±0.02g/ml，固含97±2%。
實(shí)施例1
一種鉬尾礦、赤泥蒸壓加氣混凝土，該混凝土由干料和輔料制成，其中，干料由下述重量百分比的組分組成：鉬尾礦29%，赤泥16%，黃河沙34%，水泥12%，生石灰5%，脫硫石膏0%，廢料4%，所述廢料為蒸壓加氣混凝土砌塊生產(chǎn)過(guò)程中切割產(chǎn)生的下腳料；輔料包括鋁粉膏、穩(wěn)泡劑和減水劑；鋁粉膏占干料重量的0.11%，穩(wěn)泡劑占干料重量的0.03%，減水劑占干料重量的0.03%。
上述鉬尾礦、赤泥蒸壓加氣混凝土砌塊的制備方法，其包括以下步驟：
1）將鉬尾礦和黃河沙分別磨至0.08mm方孔篩篩余不大于15%，將生石灰磨至0.08mm方孔篩篩余不大于10%的粉體；
2）將磨過(guò)的鉬尾礦、赤泥和黃河沙加水混合攪拌，攪拌過(guò)程中加入脫硫石膏和廢料，控制漿體擴(kuò)散度在在32~40mm，比重在1.53~1.65，溫度在38~45℃，攪拌速率在120~140r/min，攪拌時(shí)間2~4h；
3）將鋁粉膏和穩(wěn)泡劑加入鋁粉攪拌罐中攪拌均勻，攪拌速率為200~250 r/min，備用；
4）將水泥、生石灰、減水劑加入到步驟 2）所得物料中攪拌混勻，控制漿體擴(kuò)散度在 16~19cm，溫度在 38~50℃，攪拌速率600~700 r/min；然后再加入步驟 3）所得物料攪拌30~60s 即進(jìn)行澆注，澆注后送進(jìn)溫度 45~55℃、濕度 55~70% 的靜停室中靜停養(yǎng)護(hù)1-3h，使其稠化；
5）靜止養(yǎng)護(hù)結(jié)束后進(jìn)行脫模、切割得到所要求規(guī)格尺寸的坯體；然后將坯體移送至蒸壓釜中進(jìn)行蒸養(yǎng)；在升溫升壓前，預(yù)先抽真空 30~50 min 以使釜內(nèi)真空度保持在﹣0.06~﹣0.07 MPa；蒸壓釜中的養(yǎng)護(hù)制度為：在 1.5~2 h 內(nèi)進(jìn)氣升壓升溫至 1.0~1.25 MPa、180~190℃，恒壓恒溫保持 5~10 h 后，于 1.5~2 h 內(nèi)排氣降溫降壓；出釜后檢驗(yàn)、打包入庫(kù)，自然養(yǎng)護(hù)7天得成品。
參照GB/T11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》及 GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定 防護(hù)熱板法》測(cè)試實(shí)施例1所得蒸壓加氣混凝土的干密度為 502 kg/ m3，抗壓強(qiáng)度為 2.8 MPa，干燥收縮值為0.45 mm/m，抗凍性質(zhì)量損失為1.8%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.11W/(m·k)。
實(shí)施例 2
一種鉬尾礦、赤泥蒸壓加氣混凝土，該混凝土由干料和輔料制成，其中，干料由下述重量百分比的組分組成：鉬尾礦20%，赤泥25%，黃河沙30%，水泥15%，生石灰7%，脫硫石膏1%，廢料2%，所述廢料為蒸壓加氣混凝土砌塊生產(chǎn)過(guò)程中切割產(chǎn)生的下腳料；輔料包括鋁粉膏、穩(wěn)泡劑和減水劑；鋁粉膏占干料重量的0.11%，泡劑占干料重量的0.03%，減水劑占干料重量的0.04%。
上述黃河沙蒸壓加氣混凝土砌塊的制備方法參照實(shí)施例1。
參照GB/T11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》及 GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定 防護(hù)熱板法》測(cè)試實(shí)施例2所得蒸壓加氣混凝土的干密度為520 kg/m3，抗壓強(qiáng)度為 3.6MPa，干燥收縮值為0.40 mm/m，抗凍性質(zhì)量損失為1.5%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.11W/(m·k)。
實(shí)施例 3
一種鉬尾礦、赤泥蒸壓加氣混凝土，該混凝土由干料和輔料制成，其中，干料由下述重量百分比的組分組成：鉬尾礦25%，赤泥20%，黃河沙35%，水泥12%，生石灰7%，脫硫石膏1%，廢料0%，所述廢料為蒸壓加氣混凝土砌塊生產(chǎn)過(guò)程中切割產(chǎn)生的下腳料；輔料包括鋁粉膏、穩(wěn)泡劑和減水劑；鋁粉膏占干料重量的0.10%，泡劑占干料重量的0%，減水劑占干料重量的0.04%。
上述黃河沙蒸壓加氣混凝土砌塊的制備方法參照實(shí)施例1。
參照GB/T11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》及 GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定 防護(hù)熱板法》測(cè)試實(shí)施例 3 所得蒸壓加氣混凝土的干密度為593 kg/ m3，抗壓強(qiáng)度為 3.8 MPa，干燥收縮值為 0.4 mm/m，抗凍性質(zhì)量損失為 1.2 %，導(dǎo)熱系數(shù)為 0.14 W/(m·k)。
實(shí)施例 4
一種鉬尾礦、赤泥蒸壓加氣混凝土，該混凝土由干料和輔料制成，其中，干料由下述重量百分比的組分組成：鉬尾礦15%，赤泥25%，黃河沙35%，水泥12%，生石灰8%，脫硫石膏1%，廢料4%，所述廢料為蒸壓加氣混凝土砌塊生產(chǎn)過(guò)程中切割產(chǎn)生的下腳料；輔料包括鋁粉膏、穩(wěn)泡劑和減水劑；鋁粉膏占干料重量的0.09%，泡劑占干料重量的0%，減水劑占干料重量的0.04%。
上述黃河沙蒸壓加氣混凝土砌塊的制備方法參照實(shí)施例1。
參照 GB/T11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》及 GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定防護(hù)熱板法》測(cè)試實(shí)施例 4 所得蒸壓加氣混凝土的干密度為 698 kg / m3，抗壓強(qiáng)度為5.1MPa，干燥收縮值為 0.37mm/m，抗凍性質(zhì)量損失為1.1%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.15 W/(m·k)。
實(shí)施例 5
一種鉬尾礦、赤泥蒸壓加氣混凝土，該混凝土由干料和輔料制成，其中，干料由下述重量百分比的組分組成：鉬尾礦15%，赤泥18%，黃河沙42%，水泥12%，生石灰8%，脫硫石膏1%，廢料4%，所述廢料為蒸壓加氣混凝土砌塊生產(chǎn)過(guò)程中切割產(chǎn)生的下腳料；輔料包括鋁粉膏、穩(wěn)泡劑和減水劑；鋁粉膏占干料重量的0.12%，泡劑占干料重量的0.03%，減水劑占干料重量的0.05%。
上述黃河沙蒸壓加氣混凝土砌塊的制備方法參照實(shí)施例1。
參照 GB/T11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》及GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定防護(hù)熱板法》測(cè)試實(shí)施例 5 所得蒸壓加氣混凝土的干密度為411 kg/m3，抗壓強(qiáng)度為2.3MPa，干燥收縮值為0.35mm/m，抗凍性質(zhì)量損失為3.5%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.10 W/(m·k)。