专利名称：一种矿渣蒸养砖的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种砖的制备方法，具体为一种矿渣蒸养砖的制备方法。
背景技术：
目前世界上大部分国家仍然是以烧结粘土砖作为最主要的墙体材料，在发展中国家，粘土砖占墙体材料的比例就高达70%以上。全球在建筑行业出现能源缺乏方面的压力增长以及公众环保意识的提高，对建筑材料生产商带来了很大的压力。因为各国政府不断出台新的政策和立法，规定建筑物的能源使用限度和二氧化碳排放量。我国传统的墙体建筑材料红砖，用土量大，烧制一百万块要破坏一亩土地，对于我国这样一个人口众多，耕地资源有限的国家而言，保护和节约每一寸田地意义重大。于是，对免烧砌筑墙体砖的需求显的更加强烈。同时作为世界锰深加工产品的最主要生产国，我国近年来电解锰产量近百万吨，现在的情况是废渣并没有被重视，而是做为废弃物被白白扔掉，简单将其堆放，其堆放占用大量土地资源，增加企业处置费用；其次，电解锰渣含有一定量的有害元素，任其排放将严重污染环境。于是，将锰矿渣用于制作免烧砖使锰矿渣得到合理、有效的利用这一技术难题愈加凸显。目前已有相关人员利用钢渣等工业废渣为原料生产免烧砖，但是产品效果并不是很理想，质量问题比较严重，主要表现在:1.冻融试验问题最为突出；2.抗压强度问题严重；3.吸水率问题不容忽视；4.耐久性差、易老化；5.在实际的生产过程中，很多的企业降低了高压过程中的压强，这样制成的免烧砖的强度会减少，这样就很难使砖的强度达到人们的目标，制出的砖也很容易被损坏；6.在选材上，免烧砖虽然只用到了工业废料，但控制和管理原料的配比不合理，进而无法提高砖的强度；7.在养护方面，虽然在常压下的养护，要比自然条件下的养护更好，但制出的产品，其质量却很难得到真正的提高。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种工艺简单成本低廉利用锰矿渣外加蒸汽氧化制备免烧砖的方法。本发明解决上述技术问题采用以下技术方案:一种矿渣蒸养砖的制备方法，其采用下列步骤:(I)按比例向酸浸锰矿渣中加入生石灰，对酸浸锰矿渣进行预处理；(2)将经过预处理的酸浸锰矿渣、水泥和骨料按一定比例混合后得到混合物；(3)按一定水固比向所述混合物中加入水，并搅拌，得到泥浆状混合料；(4)将所述泥浆状混合料放入自制模具中初步成型，将初步成型的砖坯采用电动油压机压头从上至下单面垂直加压成型，并保压一段时间后得到高强度砖坯；(5)将所述高强度砖坯放置一段时间后放入恒温水浴锅中进行蒸气养护，控制升温速度，到达一定温度时保持恒温一段时间；(6)将经蒸气养护过的砖取出，放置室温环境，采取洒水常温保湿措施进行自然养护28天得到矿渣免烧砖。进一步地，步骤(1)中生石灰与酸浸锰矿渣的比例为1:3 5。进一步地，步骤(2)中所述骨料为经过20目筛子筛之后天然河砂。进一步地，步骤(2)中所述水泥为普通硅酸盐水泥。进一步地，步骤(2)中所述水泥和经过预处理的酸浸锰渣混合比例为1:3.5 8。进一步地，经过预处理的酸浸锰矿渣和水泥的质量总和与河砂混合的质量比例为1:0.67 1.2。进一步地，步骤(3)中所述水固比为2.5 3.5:10。作为优选，步骤(4)中所述加压为20 40MPa，保压时间为90秒。作为优选，步骤(5)中所述升温速度为每分钟10°C，所述一定温度为100°C 120°C，所述一段时间为7 9小时。作为优选，步骤(4)中所述自制模具为一种制备矿渣免烧砖模具，包括上模板、框架和下模板，所述下模板上设置有螺杆，上模板上设置有压力传感器，一螺母通过旋合在穿过上模板和压力传感器的所述螺杆上将免烧砖原料压紧在上模板、框架和下模板围成的空间内，所述压力传感器将压力信号传递至控制器，控制器根据信号控制螺母与螺杆的旋合长度，所述下模板上设有方型凸起块。本发明与现有技术相比具有如下优点:一、制备建筑用免烧砖，摈弃了传统的高温焙烧工艺，不仅避免了硫对环境的二次污染，减少二氧化碳排放量，而且保护耕地，避免毁田，节约能源，降低能耗，对于我国这样一个人口众多、耕地资源有限的国家而言意义重大；二、以酸浸锰矿废渣为原料不仅解决了锰矿加工企业在生产过程中产生大量的含锰废渣因直接将矿渣堆放，占用大量的土地资源的同时，也对环境造成了破坏的难治理问题，而且变废为宝，为企业和社会创造经济价值；三、生石灰的加入可以与锰矿渣中的水分迅速反应并放出大量的热，除去过多的水分可以破坏其原来胶体状，达到分散的效果；四、采用普通硅酸盐水泥使砖组织更加细密，强度更高；五、采用天然河砂充当骨料不仅工业应用简单而且经济成本低；六、合适的配料比有益于免烧砖的成型、强度增加等非常重要的作用；七、合适的压力和持续时间以利被压缩的空气排出和物料粒子的继续移位、错动和填充空隙使塑性变形增加，证了物料颗粒之间的物理化学作用能够高效进行，为后期强度的形成提供了条件；八、采用蒸气养护，对砖坯中的水份进行脱去，使砖坯中的颗粒相互靠紧，这样脱水的过程可以避免由于水份的快速蒸发导致热膨胀而损坏砖坯，除此之外，在蒸气养护过程中，温度逐渐升高，砖坯中可以生成硫酸盐等物质，从而增加了砖坯的强度；九、采用自制模具初步成型，可以使料浆长时间恒压压制，初步成型的砖坯的边角部位坚实，有利于后续高强度压制使其抗压强度显著提高，同时在后期养护时有利于加快水化反应的速度，生成较多的水化产物，且改善水化产物的结晶度，砖的质量得到进一步提高。
图1是本发明的工艺流程示意图；图2是本发明自制模具的结构示意图；图3是本发明的成型压力对免烧砖抗压强度的影响图；图4是本发明的蒸气养护温度对免烧砖强度的影响图5是本发明的蒸气养护时间对免烧砖强度的影响图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐述本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参考图1，本发明的一种矿渣蒸养砖的制备方法，其采用下列步骤:按比例向酸浸锰矿渣中加入生石灰，对酸浸锰矿渣进行预处理；将经过预处理的酸浸锰矿渣、水泥和骨料按一定比例混合后得到混合物；按一定水固比向所述最终混合物中加入水，并搅拌，得到泥浆状混合料；将所述泥浆状混合料放入自制模具中初步成型，将初步成型的砖坯采用电动油压机压头从上至下单面垂直加压成型，并保压一段时间后得到高强度砖坯；将所述高强度砖坯放置一段时间后放入恒温水浴锅中进行蒸气养护，控制升温速度，到达一定温度时保持恒温一段时间；将经蒸气养护过的砖取出，放置室温环境，采取洒水常温保湿措施进行自然养护28天得到矿渣免烧砖。参考图2，本发明采用的自制模具，包括上模板1、框架2和下模板3，所述下模板3上设置有螺杆31，上模板上设置有压力传感器12，一螺母11通过旋合在穿过上模板和压力传感器的所述螺杆上将免烧砖原料压紧在上模板、框架和下模板围成的空间内，所述压力传感器12将压力信号传递至控制器4，控制器根据信号控制螺母与螺杆的旋合长度。向模具中加入料浆时，由于下模板上设有方型凸起块，使得料浆成型出对应的空心，螺母通过旋合在穿过上模板和压力传感器的所述螺杆上将免烧砖料浆压紧在上模板、框架和下模板围成的空间内，所述压力传感器将压力信号传递至控制器，先在控制器上设定好预期的较小压力值，控制器根据信号控制螺母与螺杆的旋合长度，增加压力，使得料浆向四周流动，填充满模具，使料浆更加致密，当控制器接收到压力信号与预期的较小压力值相同时，控制器控制螺母停止旋合，便可保持长时间对料浆的恒压压制，有利于砖坯更好的初步成型，为最终制成合格的砖坯奠定基础，有利于砖坯后续高压压制增加抗压强度，有利于养护加快水化反应的速度，生成较多的水化产物，且改善水化产物的结晶度，使制品在短时间内具有较闻的强。实验1.设计正交实验方案寻找最佳配合比:为了确定酸浸猛洛制备免烧砖原料的最佳配合比，按L16 (43)的正交表进行正交试验，并根据基础试验结果确定因素与水平。由于各原料在一定程度上存在相互影响的作用，本次设计方案以添加酸浸锰渣4kg为参照。因素A 为骨料，其水平 A1=3kg，A2=4.2kg，A3=6.6kg，A4=7kg ；因素B 为水泥，其水平 B1=L 8kg，B2=L 4kg，B3=0.7kg，B4=0.5kg ；因素C 为生石灰，其水平 C1=L 4kg，C2=Ikg, C3=0.8kg，C4=0.6kg ；正交表的试验安排及试验结果见表I及表2:表I正交设计因素水平
权利要求
1.一种矿渣蒸养砖的制备方法，其采用下列步骤: (1)按比例向酸浸锰矿渣中加入生石灰，对酸浸锰矿渣进行预处理； (2)将经过预处理的酸浸锰矿渣、水泥和骨料按一定比例混合后得到混合物； (3)按一定水固比向所述混合物中加入水，并搅拌，得到泥浆状混合料； (4)将所述泥浆状混合料放入自制模具中初步成型，将初步成型的砖坯采用电动油压机压头从上至下单面垂直加压成型，并保压一段时间后得到高强度砖坯； (5)将所述高强度砖坯放置一段时间后放入恒温水浴锅中进行蒸气养护，控制升温速度，到达一定温度时保持恒温一段时间； (6)将经蒸气养护过的砖取出，放置室温环境，采取洒水常温保湿措施进行自然养护28天得到矿渣免烧砖。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(I)中生石灰与酸浸锰矿渣的比例为1:3 5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(2)中所述骨料为经过2 0目筛子筛之后天然河砂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(2)中所述水泥为普通硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(2)中所述水泥和经过预处理的酸浸锰渣混合比例为1:3.5 8。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:经过预处理的酸浸锰矿渣和水泥的质量总和与河砂混合的质量比例为1:0.67 1.2。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(3)中所述水固比为2.5 3.5:10。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(4)中所述加压为20 40MPa，保压时间为90秒。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(5)中所述升温速度为每分钟10°C，所述一定温度为100°C 120°C，所述一段时间为7 9小时。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(4)中所述自制模具为一种制备矿渣免烧砖模具，包括上模板、框架和下模板，所述下模板上设置有螺杆，上模板上设置有压力传感器，一螺母通过旋合在穿过上模板和压力传感器的所述螺杆上将免烧砖原料压紧在上模板、框架和下模板围成的空间内，所述压力传感器将压力信号传递至控制器，控制器根据信号控制螺母与螺杆的旋合长度，所述下模板上设有方型凸起块。
全文摘要
一种矿渣蒸养砖的制备方法，其采用下列步骤按比例向酸浸锰矿渣中加入生石灰，对酸浸锰矿渣进行预处理；将经过预处理的酸浸锰矿渣、水泥和骨料按一定比例混合后得到混合物；按一定水固比向所述最终混合物中加入水，并搅拌，得到泥浆状混合料；将所述泥浆状混合料放入自制模具中初步成型，将初步成型的砖坯采用电动油压机压头从上至下单面垂直加压成型，并保压一段时间后得到高强度砖坯；将所述高强度砖坯放置一段时间后放入恒温水浴锅中进行蒸气养护，控制升温速度，到达一定温度时保持恒温一段时间；将经蒸气养护过的砖取出，放置室温环境，采取洒水常温保湿措施进行自然养护28天得到矿渣免烧砖。
文档编号C04B18/14GK103193441SQ201310149020
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月26日 优先权日2013年4月26日
发明者袁明亮, 李康, 赖颖明, 明宪权, 詹海青, 黎贵亮, 陈南雄, 黄冠汉, 邓永光, 黎建新 申请人:中南大学, 中信大锰矿业有限责任公司