本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種建筑用燒結(jié)磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
普通粘土磚的生產(chǎn)和使用，在我國已有3000多年歷史。現(xiàn)今，建設(shè)工程中使用的墻體材料中，普通粘土磚仍占主導(dǎo)地位。雖然普通粘土磚存在諸多不足，但由于價格低廉、工藝簡單、設(shè)計(jì)和施工技術(shù)成熟以及人們的使用慣性等原因，普通粘土磚在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)，特別是在農(nóng)村，仍然是主要的墻體材料之一。
燒結(jié)普通粘土磚既有一定的強(qiáng)度，又有較好的隔熱、隔聲性能，冬季室內(nèi)墻面不會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，而且價格低廉。雖然不斷出現(xiàn)各種新的墻體材料，但燒結(jié)磚在今后一段時間內(nèi)，仍會作為一種主要材料用于砌筑工程中。
粘土是含沙粒很少、有黏性的土壤，水分不容易從中通過才具有較好的可塑性。一般的粘土都由硅酸鹽礦物在地球表面風(fēng)化后形成。一般在原地風(fēng)化，顆粒較大而成分接近原來的石塊的，稱為原生粘土或者是一次粘土。這種粘土的成分主要為氧化硅與氧化鋁粘土中一般含有：高嶺石(Al2O3·2SiO2·2H2O)、石脂(Al2[(OH)4Si2O5]·nH2O)、水鋁英石(Al2O3·SiO2·2,5H2O)等。
目前我國是世界上最大的電解錳生產(chǎn)國，電解錳產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的98％。我國的錳礦資源主要是以碳酸錳礦為主的菱錳礦，采用電解硫酸錳工藝來生產(chǎn)金屬錳，在獲得金屬錳的同時也產(chǎn)生了大量的酸性濾渣—錳渣。由于近年來對錳礦資源的濫采亂挖，造成了錳礦品味的日益降低，現(xiàn)每生產(chǎn)1噸金屬錳將會產(chǎn)生8～9噸的錳渣。因缺乏有效的再利用技術(shù)，這些大量的錳渣主要以堆放或填埋的形式進(jìn)行處理，逐年堆放的工業(yè)錳渣已對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，主要表現(xiàn)為錳渣中含有的大量氨氮、硫酸鹽、重金屬離子如鎘、鉛、砷、銅、鋅和錳等對渣場附近大氣、地表/地下水源、土壤結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境等造成的污染與破壞，已成為制約我國電解錳產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素。如果經(jīng)過一定的處理和其他混料添加，可以實(shí)現(xiàn)錳渣的有效回收與綜合資源化利用，從而減少對環(huán)境的污染，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
貴州銅仁地區(qū)錳礦資源豐富，是貴州省主要的錳礦生產(chǎn)基地之一，其錳礦主要分布在大龍、松桃，石阡、德江也有少量分布。近年來，當(dāng)?shù)卦诎l(fā)展錳產(chǎn)業(yè)的同時也帶來了大量錳渣，造成了生態(tài)與環(huán)境的嚴(yán)重污染。當(dāng)前，人們對錳渣的回收與資源化利用開展了廣泛的研究，如從錳渣中提取金屬錳、用作水泥緩凝劑、生產(chǎn)灰渣磚和混凝土、制備陶瓷磚、制作蜂窩型煤燃料、生產(chǎn)錳肥、生產(chǎn)釉或微晶玻璃材料、用作建設(shè)材料或路基材料等，這些方法為錳渣的綜合利用開辟了新思路。
根據(jù)對電解錳渣的礦物組成分析，電解錳渣主要含二水硫酸鈣和石英，其化學(xué)組成則主要是Cao、MgO、Al2O3、SiO2等，因此以生產(chǎn)普通燒結(jié)磚的粘土為主要原料，在現(xiàn)有的普通粘土燒結(jié)磚的生坯中適當(dāng)添加一定比例的工業(yè)廢棄物電解錳渣或其他原料來制備普通粘土燒結(jié)磚是完全值得探索和可行的，這有助于改善原普通粘土磚的性能結(jié)構(gòu)和拓展工業(yè)錳渣在建筑材料領(lǐng)域應(yīng)用的新途徑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明針對電解錳渣的現(xiàn)實(shí)危害的問題，將其與粘土結(jié)合，提供了一種建筑用燒結(jié)磚及其制備方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種建筑用燒結(jié)磚，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成：粘土80～90％、電解錳渣5～15％、煤粉5％，以上各組分質(zhì)量百分比之和為100％。
上述建筑用燒結(jié)磚的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：
步驟1，分別將錳渣、粘土、煤搗等凝結(jié)塊搗碎后在80～90℃下干燥24～26h去除原料中的自由水至恒重，然后球磨后過120目篩分別得到錳渣粉、粘土粉、煤粉；
步驟2，按質(zhì)量百分比分別稱取粘土80～90％、電解錳渣5～15％、煤粉5％，以上各組分質(zhì)量百分比之和為100％；
步驟3，將步驟2稱取的粘土、電解錳渣和煤粉混合后在15～20MPa壓力下保壓60s壓制成型，最后經(jīng)過燒結(jié)，得到建筑用燒結(jié)磚。
其中，燒結(jié)以5℃/min的升溫速率先從20℃升溫至100℃并保溫30min、然后升溫至500℃并保溫30min、再升溫至800℃并保溫60min，然后升溫至1060℃并保溫180min，最后隨爐冷卻而得到建筑用燒結(jié)磚。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以獲得包括以下技術(shù)效果：
(1)本發(fā)明所用原料廉價、種類少，本發(fā)明所用原料只有三種，均具有廉價、易采購的優(yōu)點(diǎn)。
(2)本發(fā)明的主要原料為粘土，來源廣，其前期處理工序少而簡單，且利用量大，在配方中的質(zhì)量份數(shù)可達(dá)80～90％。
(3)變廢為寶，資源再利用。電解錳渣為工業(yè)廢渣，排放量大、污染嚴(yán)重，給環(huán)境造成極大危害，本發(fā)明將其作為適當(dāng)添加原料按一定比例添加到粘土中而制備普通粘土燒結(jié)磚，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢棄物的資源化再利用，為電解錳渣的回收再利用問題提供了一種新的途徑。
(4)本發(fā)明建筑用燒結(jié)磚，通過在粘土中添加電解錳渣和煤粉，使得制備的燒結(jié)磚的強(qiáng)度達(dá)到MU25的燒結(jié)磚國家標(biāo)準(zhǔn)，完全可以應(yīng)用在具有一定抗壓、抗折強(qiáng)度要求的建筑材料領(lǐng)域。
當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明通過以下實(shí)施實(shí)例進(jìn)一步詳述，配合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，藉此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達(dá)成技術(shù)功效的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
本發(fā)明所燒結(jié)后的樣品外觀呈黃色略帶褐色，表面粗糙，可見明顯的細(xì)小孔隙，無光澤，質(zhì)地堅(jiān)硬。由于生坯樣品內(nèi)的有機(jī)物、碳酸鹽、結(jié)晶水在升溫的過程中所產(chǎn)生的氣體逸出，加之煤高溫后的助燒與碳化，形成更多的孔隙。加之所添加錳渣在高溫下熔融，因此隨著樣品內(nèi)液相的產(chǎn)生，填補(bǔ)了孔隙，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對燒成品起到了固化效果，從而使其質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度較大，滿足燒結(jié)磚的國家標(biāo)準(zhǔn)，適用于建筑材料領(lǐng)域。
實(shí)施例1：
本實(shí)施例1利用粘土制備建筑燒結(jié)磚的方法，具體按照以下步驟實(shí)施：
步驟1：首選對粘土進(jìn)行預(yù)處理，去除其中的細(xì)石粒、夾雜物后曬干，同時將錳渣、粘土、煤進(jìn)行細(xì)碎處理，然后在80～90℃下干燥，分別進(jìn)行球磨后過120目篩，得到粘土粉、錳渣粉、煤粉；
步驟2：按質(zhì)量百分比分別稱取粘土粉3.15kg(90％)、錳渣粉0.175kg(5％)、煤粉0.175kg(5％)，該兩種組分質(zhì)量百分比之和為100％，總質(zhì)量之和為3.5kg；
步驟3：將步驟2稱取的粘土粉、錳渣粉、煤粉混合，然后在15～20MPa壓力下進(jìn)行壓制，保壓時間60s，壓制成外形為直角六面體生坯塊備燒，其長240mm、寬115mm、高53mm；
步驟4：將步驟3中所壓制的生坯塊在1060℃溫度下燒結(jié)保溫3小時后隨爐自然冷卻而得到普通粘土燒結(jié)磚。
其中，燒結(jié)以5℃/min速率的緩慢加熱、斷續(xù)的方式進(jìn)行，即先從20℃升溫至100℃并保溫30min、再升溫至500℃并保溫30min、再升溫至800℃并保溫60min，最后升溫至1060℃并保溫180min，此后隨爐自然冷卻即得到普通粘土燒結(jié)磚。
經(jīng)測試，本普通粘土燒結(jié)磚的抗折強(qiáng)度為5.7MPa，抗壓強(qiáng)度為27.3MPa，體積密度為2350kg/m3，強(qiáng)度性能達(dá)到了燒結(jié)磚國家標(biāo)準(zhǔn)MU25等級，完全可以作為普通燒結(jié)磚應(yīng)用在建筑材料領(lǐng)域。
實(shí)施例2：
本實(shí)施例2利用粘土制備建筑燒結(jié)磚的方法，具體按照以下步驟實(shí)施：
步驟1：首選對粘土進(jìn)行預(yù)處理，去除其中的細(xì)石粒、夾雜物后曬干，同時將錳渣、粘土、煤進(jìn)行細(xì)碎處理，然后在80～90℃下干燥，分別進(jìn)行球磨后過120目篩，得到粘土粉、錳渣粉、煤粉；
步驟2：按質(zhì)量百分比分別稱取粘土粉2.975kg(85％)、錳渣粉0.35kg(10％)、煤粉0.175kg(5％)，該兩種組分質(zhì)量百分比之和為100％，總質(zhì)量之和為3.5kg；
步驟3：將步驟2稱取的粘土粉、錳渣粉、煤粉混合，然后在15～20MPa壓力下進(jìn)行壓制，保壓時間60s，壓制成外形為直角六面體生坯塊備燒，其長240mm、寬115mm、高53mm；
步驟4：將步驟3中所壓制的生坯塊在1060℃溫度下燒結(jié)保溫3小時后隨爐自然冷卻而得到普通粘土燒結(jié)磚。
其中，燒結(jié)以5℃/min速率的緩慢加熱、斷續(xù)的方式進(jìn)行，即先從20℃升溫至100℃并保溫30min、再升溫至500℃并保溫30min、再升溫至800℃并保溫60min，最后升溫至1060℃并保溫180min，此后隨爐自然冷卻即得到普通粘土燒結(jié)磚。
經(jīng)測試，本普通粘土燒結(jié)磚的抗折強(qiáng)度為5.8MPa，抗壓強(qiáng)度為28.1MPa，體積密度為2230kg/m3，強(qiáng)度性能達(dá)到了燒結(jié)磚國家標(biāo)準(zhǔn)MU25等級，完全可以作為普通燒結(jié)磚應(yīng)用在建筑材料領(lǐng)域。
實(shí)施例3：
本實(shí)施例3利用粘土制備建筑燒結(jié)磚的方法，具體按照以下步驟實(shí)施：
步驟1：首選對粘土進(jìn)行預(yù)處理，去除其中的細(xì)石粒、夾雜物后曬干，同時將錳渣、粘土、煤進(jìn)行細(xì)碎處理，然后在80～90℃下干燥，分別進(jìn)行球磨后過120目篩，得到粘土粉、錳渣粉、煤粉；
步驟2：按質(zhì)量百分比分別稱取粘土粉2.8kg(80％)、錳渣粉0.525kg(15％)、煤粉0.175kg(5％)，該兩種組分質(zhì)量百分比之和為100％，總質(zhì)量之和為3.5kg；
步驟3：將步驟2稱取的粘土粉、錳渣粉、煤粉混合，然后在15～20MPa壓力下進(jìn)行壓制，保壓時間60s，壓制成外形為直角六面體生坯塊備燒，其長240mm、寬115mm、高53mm；
步驟4：將步驟3中所壓制的生坯塊在1060℃溫度下燒結(jié)保溫3小時后隨爐自然冷卻而得到普通粘土燒結(jié)磚。
其中，燒結(jié)以5℃/min速率的緩慢加熱、斷續(xù)的方式進(jìn)行，即先從20℃升溫至100℃并保溫30min、再升溫至500℃并保溫30min、再升溫至800℃并保溫60min，最后升溫至1060℃并保溫180min，此后隨爐自然冷卻即得到普通粘土燒結(jié)磚。
經(jīng)測試，本普通粘土燒結(jié)磚的抗折強(qiáng)度為6.1MPa，抗壓強(qiáng)度為29.4MPa，體積密度為2160kg/m3，強(qiáng)度性能達(dá)到了燒結(jié)磚國家標(biāo)準(zhǔn)MU25等級，完全可以作為普通粘土燒結(jié)磚應(yīng)用在建筑材料領(lǐng)域。
本實(shí)施實(shí)例是在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下而進(jìn)行的，包含了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程。但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。