技术领域
[0001] 本
发明属于
建筑材料技术领域，具体涉及一种蒸压灰砂砖及其制备方法。
背景技术
[0002] 对于含有重金属工业固废的处理采用的稳定化/
固化技术，传统采用焚烧/填埋/固化等技术。然而，焚烧会产生二次污染(主要是氮硫化物，飞灰等)，填埋占用了大量土地资源，投资成本大等。
[0003] 张树光等人(张树光,等，锰
尾矿基胶凝材料配方优化及
水化机理分析[J].
环境工程学报，2017(1)，第535-540页)研究了利用工业固废替代
水泥作胶凝材料是固废资源化利用的发展趋势，但是目前国内外采用矿渣、
粉煤灰制备胶凝材料的研究较多，直接利用尾矿制备胶凝材料的研究较少。
发明内容
[0004] (一)解决的技术问题
[0005] 本发明提供了一种蒸压灰砂砖的石灰基(电石渣)稳定化/固化技术综合利用新方法及新工艺综合利用，通过上述方法可以实现工业固废无害化，又能达到少增容或不增容的效果，解决了工业固废难处理的问题。
[0006] (二)技术方案
[0007] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
[0008] 第一方面，提供一种蒸压灰砂砖，其原料组成包括：粉煤灰，电石粉，尾矿，
骨料，改性剂1和改性剂2；所述骨料由建筑垃圾、粗渣灰和工业
污泥组成；所述改性剂1的组成为，
氧化
钙:0.2％～0.7％，优选为0.5％，三氧化二
铝:0.1％-0.3％，优选为0.2％，游离的钠小于0.04％，其余为
二氧化硅，并且其烧失量为1％～2％，含水率小于0.5％；优选地，所述改性剂1的粒度为应用0.045mm方孔筛筛余,％，细度大于12；所述改性剂2中，三氧化二铝+
二氧化硅：65％～75％，三氧化二
铁：2％～4％，其余为氧化钙，并且烧失量不大于8％，含水率在
13％-16％，优选为15％。
[0009] 优选地，粉煤灰中二氧化硅和三氧化二铝的含量之和≥75％；
[0010] 优选地，粉煤灰中还有其他的钙镁氧化物；
[0011] 优选地，电石粉中氢氧化钙含量在85-95％，最优地，氢氧化钙含量在90％；优选地，电石粉水份小于5％；
[0012] 优选地，骨料中二氧化硅和
碳酸钙的含量大于60％；较优选大于70％；次优选大于80％；最优选大于90％；
[0013] 优选地，骨料粒径大于4.75mm的控制在5％-15％，优选在10％；2.36mm～4.75mm控制在60％-70％，优选在65％；
[0014] 优选地，粗渣灰含碳量在4％-8％，优选在6％；
[0015] 优选地，尾矿中水份控制在20％-30％，优选在25％；尾矿中二氧化硅含量大于或等于75％。
[0016] 优选地，工业污泥含水率控制在20％-30％，优选在25％。
[0017] 第二方面，还提供了利用所述水泥基制备蒸压灰砂砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0018] 将所述各成分混合，压制成砖，在蒸压釜里蒸养，制得蒸压灰砂砖。
[0019] 优选地，应用液压砖机压制成砖；优选地，砖机压
力为120-130bar；优选为125bar；
[0020] 优选地，所述蒸养的工艺为
饱和蒸汽1.0Mpa，
温度：160-200℃，恒压2-5小时；优选地，温度：180℃，恒压4小时。
[0021] (三)技术原理
[0022] 其中，普通
硅酸盐水泥含CaO62％～67％、SiO219％～24％、Al2O34％～7％、Fe2O3 2％～5％，熟料矿物主要为硅酸三钙：3CaO·SiO2(C3S)，硅酸二钙：2CaO·SiO2(C2S)，铝酸三钙：3CaO·Al2O3(C3A)，铁铝酸四钙：4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)。水泥与水
接触时，由于
热力学不稳定，发生水化反应，使水泥浆逐步变稠，最终因水化产物的增多而
凝结硬化。终凝以后强度逐渐提高，形成水泥石。硅酸盐水泥的凝结水化大致可分为初始反应期(诱导前期)、诱导期、凝结期、硬化期4个阶段。本发明仅应用固体废弃物粉煤灰，电石粉、尾矿、骨料等，加上改性剂1和改性剂2同样可以实现上述过程，省去了以往的稳定化/固化技术需要水泥基的
缺陷。
[0023] 上述水化反应分述如下：
[0024] (1)C3S水化反应的产物xCaO·SiO2·y(H2O)(C-S-H)和Ca(OH)2(CH),水化反应表示为2(3CaO·SiO2)+6H2O→3CaO·SiO2·3(H2O)+3Ca(OH)2 (1-1)
[0025] 或
[0026] 3CaO·SiO2+nH2O→xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 (1-2)
[0027] (2)C2S水化反应的产物也是C-S-H和CH，水化反应表示为
[0028] 2(2CaO·SiO2)+4H2O→3CaO·SiO2·3(H2O)+Ca(OH)2 (1-3)
[0029] 或
[0030] 2CaO·SiO2+nH2O→xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 (1-4)
[0031] (3)C3A水化反应的产物为C-A-H，水化反应表示为
[0032] 3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6(H2O) (1-5)
[0033] (4)C4AF水化反应及产物同C3A，只不过水化反应产物分子中Fe2O3、Al2O3共存，且有可能生成Fe(OH)3。
[0034] (四)有益效果
[0035] 本发明提供了一种蒸压灰砂砖，以及制备蒸压灰砂砖的方法，与
现有技术相比，具备以下有益效果：
[0036] 1、将工业固废混合后，压制成蒸压灰砂砖，在蒸压釜里蒸养，废物解离、
水解，优先聚集
吸附到力度较小，表面活性较大的水泥颗粒表面。化学活性较高的水泥矿物吸附废物分子较多。一般认为水泥矿物对废物的吸附能力由强到弱排列如下：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S。诱导期后，水泥基开始水化，水泥基固-液中钙离子浓度不断增大，氢氧化钙逐渐在其浓度较高的区域，如水泥颗粒表面，形成晶核并逐渐增大，使水泥基得
早期强度。随着水泥基水化的进行，水泥基水化产物水化中间产物的表面可能成为废物分子吸附点。工业固废在水泥固化过程中，由于水泥水化形成的强
碱性介质，使重
金属离子生成难溶的氢氧化物沉淀、氧化物沉淀、硅酸盐沉淀及各种类型共沉淀物，并固定到水泥基质中，从而降低其
浸出量，制成蒸压灰砂墙体材料，有效地减少其对人体与生态环境的影响。
[0037] 2、在生产蒸压砖过程中，为了制备符合抗压强度和抗折强度的蒸压砖，通常需要增加
蒸汽压力和温度，如一般需要
饱和蒸汽1.2Mpa，蒸压温度220℃，但是这一方面对设备提出了更严苛的要求；另一方面，较高的温度也需要更多的
能源，导致生产成本增加。本发明的蒸压砖生产过程中，在加入工业固废之外，还加入改性剂，使得其可以在较低的蒸气压和温度下生产高强度的蒸压砖，节约了成本，降低了能耗，并可以进一步保障安全生产，避免蒸汽压力过高导致生产隐患。
[0038] 3、孔隙率降低主要采用德国进口拉斯科液压砖机，砖机压力120bar，增加制品的密实度。
[0039] 4、本
申请采用电石粉(含水率小于5％)作为原料，电石粉主要成分是氢氧化钙，减少了氧化钙与水反应生成氢氧化钙、体积膨胀的过程，解决了膨胀问题。
附图说明
[0040] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041] 图1为不同实施例制得蒸压砖的抗压强度数值对比；
[0042] 图2为不同实施例制得蒸压砖的抗折强度数值对比。
具体实施方式
[0043] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合表格数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044] 所述粉煤灰是火力
发电厂锅炉以
煤粉做
燃料，从其烟气中收集下的灰渣。粉煤灰中的主要活性成分是活性SiO2和Al2O3。
[0045] 所述电石粉是电石渣经过干燥处理后得到的，电石粉的主要成分是氢氧化钙；电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。
[0046] 所述粗渣灰为煤和
焦炭经过燃烧所剩余的残渣，主要成分为氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁和氧化钙等。
[0047] 所述建筑垃圾为混泥土
块、碎石块、砖瓦石块和/或废
砂浆。
[0048] 所述工业污泥是指工业废
水处理站产生的污泥。
[0049] 所述尾矿为选矿中分选作业的产物中有用目标组分含量较低而无法用于生产的部分。
[0050] 实施例1：
[0051] 制备蒸压灰砂砖的原料组成为：20％的粉煤灰，20％的电石渣，5％的改性剂1，8％的改性剂2，12％尾矿以及35％骨料(建筑垃圾+粗渣灰+污泥，骨料中建筑垃圾占50％重量份，粗渣灰占30％重量份，污泥占20％重量份)。
[0052] 所述改性剂1的组成为，氧化钙:0.5％，三氧化二铝:0.2％，游离的钠小于0.04％，其余为二氧化硅，并且其烧失量为2％，含水率小于0.5％；所述改性剂1的粒度为应用0.045mm方孔筛筛余,％，细度大于12；
[0053] 所述改性剂2的组成为，三氧化二铝:40％，二氧化硅:35％，三氧化二铁：4％，其余为氧化钙，并且其烧失量不大于8％，含水率在15％。
[0054] 制备方法为：所述各成分混合，采用德国进口拉斯科液压砖机压制成砖，砖机压力125bar，在蒸压釜里蒸养，制得蒸压灰砂砖。蒸养的工艺为饱和蒸汽1.0Mpa，温度：180℃，恒压4小时。
[0055] 实施例2：
[0056] 制备蒸压灰砂砖的原料组成为：20％的粉煤灰，18％的电石渣，7％的改性剂1，10％的改性剂2，10％尾矿以及35％骨料(建筑垃圾+粗渣灰+污泥，骨料中建筑垃圾占50％重量份，粗渣灰占35％重量份，污泥占15％重量份)。所述改性剂1、改性剂2的组成与实施例
1相同。
[0057] 制备方法为：所述各成分混合，采用德国进口拉斯科液压砖机压制成砖，砖机压力125bar，在蒸压釜里蒸养，制得蒸压灰砂砖。蒸养的工艺为饱和蒸汽1.0Mpa，温度：180℃，恒压4小时。
[0058] 实施例3：
[0059] 制备蒸压灰砂砖的原料组成为：20％的粉煤灰，18％的电石渣，10％的改性剂1，10％的改性剂2，7％尾矿以及35％骨料(建筑垃圾+粗渣灰+污泥，骨料中建筑垃圾占45％重量份，粗渣灰占35％重量份，污泥占20％重量份)。所述改性剂1、改性剂2的组成与实施例1相同。
[0060] 制备方法为：所述各成分混合，采用德国进口拉斯科液压砖机压制成砖，砖机压力125bar，在蒸压釜里蒸养，制得蒸压灰砂砖。蒸养的工艺为饱和蒸汽1.0Mpa，温度：180℃，恒压4小时。
[0061] 实施例4：
[0062] 制备蒸压灰砂砖的原料组成为：20％的粉煤灰，20％的电石渣，12％的改性剂1，8％的改性剂2，7％尾矿以及33％骨料(建筑垃圾+粗渣灰+污泥，骨料中建筑垃圾占50％重量份，粗渣灰占40％重量份，污泥占10％重量份)。所述改性剂1、改性剂2的组成与实施例1相同。
[0063] 制备方法为：所述各成分混合，采用德国进口拉斯科液压砖机压制成砖，砖机压力125bar，在蒸压釜里蒸养，制得蒸压灰砂砖。蒸养的工艺为饱和蒸汽1.0Mpa，温度：180℃，恒压4小时。
[0064] 实施例5：
[0065] 制备蒸压灰砂砖的原料组成为：20％的粉煤灰，18％的电石渣，14％的改性剂1，8％的改性剂2，7％尾矿以及33％骨料(建筑垃圾+粗渣灰+污泥，骨料中建筑垃圾占40％重量份，粗渣灰占40％重量份，污泥占20％重量份)。所述改性剂1、改性剂2的组成与实施例1相同。
[0066] 制备方法为：所述各成分混合，采用德国进口拉斯科液压砖机压制成砖，砖机压力125bar，在蒸压釜里蒸养，制得蒸压灰砂砖。蒸养的工艺为饱和蒸汽1.0Mpa，温度：180℃，恒压4小时。
[0067] 实施例6：
[0068] 制备蒸压灰砂砖的原料组成为：20％的粉煤灰，18％的电石渣，16％的改性剂1，8％的改性剂2，5％尾矿以及33％骨料(建筑垃圾+粗渣灰+污泥，骨料中建筑垃圾占33％重量份，粗渣灰占43％重量份，污泥占24％重量份)。所述改性剂1、改性剂2的组成与实施例1相同。
[0069] 制备方法为：所述各成分混合，采用德国进口拉斯科液压砖机压制成砖，砖机压力125bar，在蒸压釜里蒸养，制得蒸压灰砂砖。蒸养的工艺为饱和蒸汽1.0Mpa，温度：180℃，恒压4小时。
[0070] 实施例7：
[0071] 制备蒸压灰砂砖的原料组成为：18％的粉煤灰，18％的电石渣，18％的改性剂1，7％的改性剂2，6％尾矿以及33％骨料(建筑垃圾+粗渣灰+污泥，骨料中建筑垃圾占25％重量份，粗渣灰占45％重量份，污泥占30％重量份)。所述改性剂1、改性剂2的组成与实施例1相同。
[0072] 制备方法为：所述各成分混合，采用德国进口拉斯科液压砖机压制成砖，砖机压力125bar，在蒸压釜里蒸养，制得蒸压灰砂砖。蒸养的工艺为饱和蒸汽1.0Mpa，温度：180℃，恒压4小时。
[0073] 实施例8：
[0074] 制备蒸压灰砂砖的原料组成为：20％的粉煤灰，20％的电石渣，20％的改性剂1，7％尾矿以及33％骨料(建筑垃圾+粗渣灰+污泥)。所述改性剂1、骨料的组成与实施例4相同。
[0075] 制备方法为：所述各成分混合，采用德国进口拉斯科液压砖机压制成砖，砖机压力125bar，在蒸压釜里蒸养，制得蒸压灰砂砖。蒸养的工艺为饱和蒸汽1.2Mpa，温度：210℃，恒压4小时。
[0076] 实施例9：
[0077] 制备蒸压灰砂砖的原料组成为：20％的粉煤灰，20％的电石渣，20％的改性剂2，7％尾矿以及33％骨料(建筑垃圾+粗渣灰+污泥)。所述改性剂2、骨料的组成与实施例4相同。
[0078] 制备方法为：所述各成分混合，采用德国进口拉斯科液压砖机压制成砖，砖机压力125bar，在蒸压釜里蒸养，制得蒸压灰砂砖。蒸养的工艺为饱和蒸汽1.2Mpa，温度：220℃，恒压4小时。
[0079] 所述各实施例的抗压强度、抗折强度、以及重金属浸出试验的结果如表1所示：
[0080] 表1
[0081]
[0082] 实施例10：
[0083] 根据实施例4的配方比例，调节液压砖机的压力，通过全自动液压砖机压力来调节
压实密度，并且做浸出重金属实验。
[0084] 表2：砖机压力120bar
[0085]
[0086] 表3：砖机压力125bar
[0087]
[0088] 另外按照上述实验操作，做砖机操作压力130bar时对上述实验结果没有明显影响，最终验证确定砖机操作参数设为125bar最为理想。
[0089] 实施例11：
[0090] 根据实施例4的配方比例，调节恒压时间或蒸养温度，并且做浸出重金属实验。
[0091] 表4：恒压时间不变，蒸养温度改变
[0092]
[0093] 表5：恒压时间改变，蒸养温度不变
[0094]
[0095] 结果：从上述实验得出：综合得出结论，蒸压温度180℃，恒压4小时，砖机操作压力为125bar。
[0096] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
