专利名称：利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种墙体砖及其制备方法。
背景技术：
氟石膏是在氢氟酸生产的过程中，由硫酸与萤石反应产出的以无水硫酸钙为主的废渣，主要产自氢氟酸生产企业。每生产It HF排放约4t氟石膏。目前，我国无水氢氟酸产能近140万吨，产出超过100万吨，氟石膏排放量400万吨以上，数量相当可观。氟石膏从炉内排出时，往往带有残余的硫酸和氢氟酸而呈强酸性，PH = 0. 5 1. 0，按照规定，浸出液 PH < 2或pH > 12. 5的废物即为腐蚀性废物，因此氟石膏具有强腐蚀性。同时酸性气体进入大气环境后会扩散到周围的土壤、水体，从而造成更大范围的污染。新排放的氟石膏为干燥粉粒状固体，在运输与堆放过程中，氟石膏粉末易随风飘散，不但增加了空气中总悬浮颗粒的含量，污染大气环境，而且扩大了危害的面积与范围。氟石膏作为一种II型无水石膏， 虽具有潜在的水化活性，但水化速度缓慢，凝结时间长，早期强度低，且具有很强的酸性，因此不能直接作为胶凝材料使用，造成大量堆积，既加大了企业处理的负担，也对环境造成了一定程度的污染。此外，各种矿山尾矿一直是我国固体废弃物的主体，利用率十分低，不但占用大量土地，尾库坝的安全事故时有发生。因此，综合利用这些废渣，对保护环境，实现可持续发展与循环经济具有重要意义。另一方面，我国经济高速发展，基本建设需要大量的墙体材料。实心粘土砖因消耗大量的耕地资源和燃煤资源，国家已根据各地区的实际发展情况做出了很多禁止使用实心粘土砖的硬性规定。目前，欧盟各国已经完全杜绝了实心粘土砖的生产，全面使用新型墙体砖。其产品已经能够做到种类齐全，功能多样，高度自动化生产。对比欧盟各国新型墙体砖发展情况，我国在这方面才刚刚起步，前景光明，潜力巨大。国内利用工业副产石膏制砖的研究报道及专利主要以二水石膏体系为主，如采用磷石膏、脱硫石膏、石膏尾矿等。利用无水氟石膏体系的多以生产干混砂浆类粉体建材为主。利用氟石膏制砖的研究报道甚少，专利文献CN 1955141A涉及到利用脱硫石膏，磷石膏，氟石膏等工业副产石膏制砖的技术。其中以氟石膏为主要原料的实例中，需加入12%的矿渣粉、3%电石渣作为粘结剂、以11%卵石为骨料，再加入一定量的化学胶粘剂、激发剂、 水混合均勻后，再经机械加压成型，养护成实心或者空心砖。但该方法所选用的水溶性石膏重结晶促进剂和乳化胶粘剂的总量高达2%，一方面造成本势必会很高，不利于工业推广， 同时水溶性石膏重结晶促进剂通常为盐类物质，的高掺量会造成砖的严重泛霜。申请人发表的论文“无水氟石膏砖的研究”(见新型建筑材料2000年02期)是对无水氟石膏利用进行探索。论文中提供的氟石膏砖配方为氟石膏60%、粉煤灰20%、矿渣微15%、生石灰 5%UF1O. 5%、JF214%。与本专利内容相比，前者添加的矿渣微粉与粉煤灰是水泥生产的掺合料，其活性较高，未加入任何骨料与尾矿废渣。而本发明中加入了 20 40%尾矿废渣及 10% 30%其它骨料，在保证高强度的前提下大大降低生产成本，是本发明的重点内容。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖及其制备方法，该墙体砖具有生产成本低的特点。为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖，其特征在于它由固体材料、活性激发剂和水制备而成，活性激发剂为固体材料总质量的0. 2 0. 4%，水为固体材料和活性激发剂总质量的10 15% ；所述固体材料由氟石膏、尾矿废渣、其它骨料和碱性材料组成，固体材料中各原料所占质量百分比为氟石膏20% 60%，尾矿废渣20% 44. 5%，其它骨料10% 30%， 碱性材料5 10%。所用的氟石膏，要求放射性核素限量符合GB6566-2001标准要求，细度为0.2筛余小于10% (质量)。所述的尾矿废渣可以是钒钛尾矿(即钒钛磁铁矿尾矿)、萤石尾矿(萤石矿尾矿)、铁尾矿等中的任意一种或任意二种以上混合物，任意二种以上(含任意二种)混合时为任意配比，其颗粒小于3mm，含水率小于IOwt%。所述的其它骨料可以是高炉重矿渣、沸石、石灰石、卵石等中的任意一种或任意二种以上混合物，任意二种以上(含任意二种)混合时为任意配比；其它骨料经破碎分级后， 颗粒直径小于5mm。所述的碱性材料可以是电石渣、碱渣、生石灰、氢氧化钙等中的任意一种或任意二种以上混合物，任意二种以上(含任意二种)混合时为任意配比。所述的活性激发剂为硫酸盐类激发剂(硫酸盐激发剂)、钾盐系列激发剂、煅烧明矾石矿粉、煅烧工业明矾石、过渡金属硫酸盐中的任意一种或二种以上的混合，二种以上的混合时为任意配比。上述新型墙体砖的制备(制造)方法，其特征在于它包括如下步骤1)、原料处理将氟石膏和其它骨料按照所需要求破碎，过筛或者球磨，备用；2)、将氟石膏、尾矿废渣、其它骨料、碱性材料混合，搅拌均勻(得到固体材料，或称干料)，然后把溶解在水中的活性激发剂加入到搅拌好的干料中，再搅拌一次，得到半干料；3)将搅拌好的半干料静止消化2h，最后将上述物料经机械加压制成砖坯，静置 ld，洒水养护10d，再自然养护至观山得到新型墙体砖。相对于现有技术，本发明的有益效果是1、吃渣量大(氟石膏和尾矿废渣量可占砖体质量的80%以上)，成本低廉，生产过程中不产生二次污染，保护了环境。2、本发明的制备工艺采用半干法压制成型，成型后采用洒水、自然养护，操作简单，成本低廉，完全适合工业化生产。3、本发明制得的墙体砖抗压强度大，可达20MPa以上。各项耐久性能，如耐水性， 抗冻性，体积稳定性，抗碳化性等都能满足国家标准的要求。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖(或称氟石膏免蒸砖)，它由固体材料、 活性激发剂和水制备而成，活性激发剂为固体材料总质量的0. 3%，水为固体材料和活性激发剂总质量的10% ；所述的活性激发剂为硫酸盐类激发剂(金属硫酸盐类激发剂)。所述固体材料由氟石膏、尾矿废渣、其它骨料和碱性材料组成，固体材料中各原料所占质量百分比为氟石膏40%，钒钛尾矿20%，萤石尾矿17.5% (钒钛尾矿和萤石尾矿构成尾矿废渣)，高炉重矿渣(其它骨料)17. 5%，电石渣(碱性材料)5%。所用的氟石膏，要求放射性核素限量符合GB6566-2001标准要求，细度为0.2筛余小于10% (质量)。所述的尾矿废渣是钒钛尾矿(即钒钛磁铁矿尾矿)和萤石尾矿(萤石矿尾矿)，其颗粒小于3mm，含水率小于IOwt%。所述的其它骨料是高炉重矿渣；其它骨料经破碎分级后，颗粒直径小于5mm。所述的碱性材料是电石渣。上述新型墙体砖的制备(制造)方法，它包括如下步骤1)、原料处理将氟石膏和其它骨料按照所需要求破碎，过筛或者球磨，备用；2)、将氟石膏、尾矿废渣、其它骨料、碱性材料混合，搅拌均勻，然后把溶解在水中的活性激发剂加入到搅拌好的干料中，再搅拌一次，得到半干料；3)将搅拌好的半干料静止消化池，最后将上述物料经机械加压制成砖坯(压砖机压制成M0*115*53mm标准砖)，静置ld，洒水养护10d，再自然养护至观山得到新型墙体砖。所得到的新型墙体砖，28d抗折强度7. IMPa, 28d强度27MPa。各项耐久性能，如耐水性，抗冻性，体积稳定性，抗碳化性等都能满足国家标准的要求。实施例2利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖，它由固体材料、活性激发剂和水制备而成，活性激发剂为固体材料总质量的0.4%，水为固体材料和活性激发剂总质量的10% ；所述固体材料由氟石膏、尾矿废渣、其它骨料和碱性材料组成，固体材料中各原料所占质量百分比为氟石膏40%，钒钛尾矿20%，萤石尾矿对.5% (钒钛尾矿和萤石尾矿构成尾矿废渣)，高炉重矿渣(其它骨料)10. 5%，生石灰(碱性材料)5%。所用的氟石膏，要求放射性核素限量符合GB6566-2001标准要求，细度为0.2筛余小于10% (质量)。所述的尾矿废渣是钒钛尾矿(即钒钛磁铁矿尾矿)和萤石尾矿(萤石矿尾矿)，其颗粒小于3mm，含水率小于IOwt%。所述的其它骨料是高炉重矿渣；其它骨料经破碎分级后，颗粒直径小于5mm。所述的碱性材料是生石灰。所述的活性激发剂为硫酸盐类激发剂(硫酸盐复盐类激发剂)。上述新型墙体砖的制备(制造)方法，它包括如下步骤1)、原料处理将氟石膏和其它骨料按照所需要求破碎，过筛或者球磨，备用；2)、将氟石膏、尾矿废渣、其它骨料、碱性材料混合，搅拌均勻，然后把溶解在水中的活性激发剂加入到搅拌好的干料中，再搅拌一次，得到半干料；3)将搅拌好的半干料静止消化池，最后将上述物料经机械加压制成砖坯(压砖机压制成M0*115*53mm标准砖)，静置ld，洒水养护10d，再自然养护至观山得到新型墙体砖。所得到的新型墙体砖，28d抗折强度8. 2MPa，抗压强度30. 7MPa。各项耐久性能，如耐水性，抗冻性，体积稳定性，抗碳化性等都能满足国家标准的要求。实施例3利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖，它由固体材料、活性激发剂和水制备而成，活性激发剂为固体材料总质量的0.2%，水为固体材料和活性激发剂总质量的12% ；所述固体材料由氟石膏、尾矿废渣、其它骨料和碱性材料组成，固体材料中各原料所占质量百分比为氟石膏20 %，尾矿废渣40 %，其它骨料30 %，碱性材料10 %。所用的氟石膏，要求放射性核素限量符合GB6566-2001标准要求，细度为0.2筛余小于10% (质量)。所述的尾矿废渣是铁尾矿，其颗粒小于3mm，含水率小于IOwt%。所述的其它骨料是沸石；其它骨料经破碎分级后，颗粒直径小于5mm。所述的碱性材料是熟石灰(氢氧化钙)。所述的活性激发剂为硫酸盐类激发剂(过渡金属硫酸盐类激发剂)。上述新型墙体砖的制备(制造)方法，它包括如下步骤1)、原料处理将氟石膏和其它骨料按照所需要求破碎，过筛或者球磨，备用；2)、将氟石膏、尾矿废渣、其它骨料、碱性材料混合，搅拌均勻，然后把溶解在水中的活性激发剂加入到搅拌好的干料中，再搅拌一次，得到半干料；3)将搅拌好的半干料静止消化2h，最后将上述物料经机械加压制成砖坯，静置 ld，洒水养护10d，再自然养护至观山得到新型墙体砖。所得到的新型墙体砖，28d抗折强度5. 3MPa，抗压强度21. 2MPa。各项耐久性能，如耐水性，抗冻性，体积稳定性，抗碳化性等都能满足国家标准的要求。实施例4利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖，它由固体材料、活性激发剂和水制备而成，活性激发剂为固体材料总质量的0.4%，水为固体材料和活性激发剂总质量的15% ；所述固体材料由氟石膏、尾矿废渣、其它骨料和碱性材料组成，固体材料中各原料所占质量百分比为氟石膏60 %，尾矿废渣20 %，其它骨料10 %，碱性材料10 %。所用的氟石膏，要求放射性核素限量符合GB6566-2001标准要求，细度为0.2筛余小于10% (质量)。所述的尾矿废渣是钒钛尾矿(即钒钛磁铁矿尾矿)、萤石尾矿(萤石矿尾矿)和铁尾矿的混合物，质量各占1/3，其颗粒小于3mm，含水率小于IOwt%。所述的其它骨是高炉重矿渣、沸石、石灰石和卵石，质量各占1/4 ；其它骨料经破碎分级后，颗粒直径小于5mm。所述的碱性材料是电石渣、碱渣和生石灰，质量各占1/3。所述的活性激发剂为过渡金属硫酸盐和金属硫酸盐，质量各占1/2。上述新型墙体砖的制备(制造)方法，它包括如下步骤
1)、原料处理将氟石膏和其它骨料按照所需要求破碎，过筛或者球磨，备用；2)、将氟石膏、尾矿废渣、其它骨料、碱性材料混合，搅拌均勻，然后把溶解在水中的活性激发剂加入到搅拌好的干料中，再搅拌一次，得到半干料；3)将搅拌好的半干料静止消化2h，最后将上述物料经机械加压制成砖坯，静置 ld，洒水养护10d，再自然养护至观山得到新型墙体砖。所得到的新型墙体砖，28d抗折强度9. IMPa，抗压强度38. 7MPa。各项耐久性能，如耐水性，抗冻性，体积稳定性，抗碳化性等都能满足国家标准的要求。实施例5与实施例1基本相同，不同之处在于所述的活性激发剂为钾盐系列激发剂。所得到的新型墙体砖，28d抗折强度8. OMPa，抗压强度30MPa。各项耐久性能，如耐水性，抗冻性，体积稳定性，抗碳化性等都能满足国家标准的要求。实施例6与实施例1基本相同，不同之处在于所述的活性激发剂为煅烧明矾石矿粉。所得到的新型墙体砖，28d抗折强度7. 6MPa，抗压强度27MPa。各项耐久性能，如耐水性，抗冻性，体积稳定性，抗碳化性等都能满足国家标准的要求。实施例7与实施例1基本相同，不同之处在于所述的活性激发剂为煅烧工业明矾石。所得到的新型墙体砖，28d抗折强度7. 6MPa，抗压强度27MPa。各项耐久性能，如耐水性，抗冻性，体积稳定性，抗碳化性等都能满足国家标准的要求。实施例8与实施例1基本相同，不同之处在于所述的活性激发剂为煅烧工业明矾石和过渡金属硫酸盐，煅烧工业明矾石和过渡金属硫酸盐的质量各占1/2。所得到的新型墙体砖，28d抗折强度7. 9MPa，抗压强度四10^。各项耐久性能，如耐水性，抗冻性，体积稳定性，抗碳化性等都能满足国家标准的要求。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖，其特征在于它由固体材料、活性激发剂和水制备而成，活性激发剂为固体材料总质量的0. 2 0. 4%，水为固体材料和活性激发剂总质量的10 15% ；所述固体材料由氟石膏、尾矿废渣、其它骨料和碱性材料组成，固体材料中各原料所占质量百分比为氟石膏20% 60%，尾矿废渣20% 44. 5%，其它骨料10% 30%，碱性材料5 10%。
2.根据权利要求1所述的利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖，其特征在于所用的氟石膏，要求放射性核素限量符合GB6566-2001标准要求，细度为0. 2筛余小于10%。
3.根据权利要求1所述的利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖，其特征在于所述的尾矿废渣是钒钛尾矿、萤石尾矿、铁尾矿中的任意一种或任意二种以上混合物，任意二种以上混合时为任意配比，其颗粒小于3mm，含水率小于IOwt%。
4.根据权利要求1所述的利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖，其特征在于所述的其它骨料是高炉重矿渣、沸石、石灰石、卵石中的任意一种或任意二种以上混合物，任意二种以上混合时为任意配比；其它骨料经破碎分级后，颗粒直径小于5mm。
5.根据权利要求1所述的利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖，其特征在于所述的碱性材料是电石渣、碱渣、生石灰、氢氧化钙中的任意一种或任意二种以上混合物，任意二种以上混合时为任意配比。
6.根据权利要求1所述的利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖，其特征在于所述的活性激发剂为硫酸盐类激发剂、钾盐系列激发剂、煅烧明矾石矿粉、煅烧工业明矾石、 过渡金属硫酸盐中的任意一种或二种以上的混合，二种以上的混合时为任意配比。
7.如权利要求1所述的新型墙体砖的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)、原料处理将氟石膏和其它骨料按照所需要求破碎，过筛或者球磨，备用；2)、将氟石膏、尾矿废渣、其它骨料、碱性材料混合，搅拌均勻，然后把溶解在水中的活性激发剂加入到搅拌好的干料中，再搅拌一次，得到半干料；3)将搅拌好的半干料静止消化池，最后将上述物料经机械加压制成砖坯，静置ld，洒水养护10d，再自然养护至观山得到新型墙体砖。
全文摘要
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种墙体砖及其制备方法。利用氟石膏和尾矿废渣制造的新型墙体砖，其特征在于它由固体材料、活性激发剂和水制备而成，活性激发剂为固体材料总质量的0.2～0.4％，水为固体材料和活性激发剂总质量的10～15％；所述固体材料由氟石膏、尾矿废渣、其它骨料和碱性材料组成，固体材料中各原料所占质量百分比为氟石膏20％～60％，尾矿废渣20％～44.5％，其它骨料10％～30％，碱性材料5～10％。该墙体砖具有生产成本低的特点。
文档编号C04B28/14GK102503339SQ20111035309
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者刘栋, 李训生, 杨新亚, 黄澄华 申请人:武汉理工大学, 湖北中科博策新材料研究院