一种铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块及制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，本发明的蒸压加气混凝土砌块包含下列重量份的组分：铁尾矿30~60重量份，钢渣20~30重量份，水30~54重量份，减水分散剂A0.04~0.10重量份，活性助剂B0.5~1.0重量份，生石灰3~5重量份，水泥2~3重量份，铝粉0.033~0.059重量份。本发明采用“湿法磨细-化学激发-余热处理”工艺技术，解决了钢渣的安定性问题，提高了钢渣和尾矿的活性，使钢渣能够作为主要胶凝材料代替部分水泥或生石灰，利用余热蒸汽来处理浆料，降低了生产能耗，节约了生产成本。
【专利说明】一种铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块及其制备方法。
【背景技术】
[0002]我国是矿业和钢铁大国，尾矿和钢渣的排放量巨大。2012年我国粗钢产量7.17亿吨，产生钢渣I亿吨，尾矿堆积总量已达80亿吨；受到利用技术的制约，这两种大宗固体废弃物的利用率都较低。大量的铁尾矿和钢渣的堆积，容易造成大气、土壤和地下水污染，弓丨起生态破坏，甚至造成严重的地质灾害。经过多年的研究，我国在尾矿、钢渣的资源化利用方面取得了一些进展。目前关于铁尾矿的利用技术主要集中在制备建筑材料方面。
[0003]发明专利CN1186782A提供了一种利用尾矿制蒸压砖的技术，初步解决了大掺量尾矿蒸压砖的生产技术问题。发明专利“以铁尾矿为原料生产烧结砖的方法”(专利申请号200510027159)公开了铁尾矿生产建筑材料的方法，但是铁尾矿消纳量较低，而且采用烧结的方法，对环境影响较大。发明专利“一种利用铁尾矿控制铁走向制备加气混凝土的方法”(申请号201210098280.5)公开了利用铁尾矿生产加气混凝土的方法。该技术大量消耗天然硅砂、水泥等，成本也较高。发明专利“一种利用钢渣制成的泡沫混凝土砌块的生产方法”采用干法粉磨钢渣的方法提高钢渣的活性和消除安定性不良的问题，粉磨之前需要烘干，粉磨之后还要加水制浆，能耗较高。此外，钢渣安定性不良的问题难以消除，影响最终产品的体积稳定性。专利201210253375.X公开了一种利用特制矿渣和尾料钢渣生产的加气混凝土砌块，其使用的为一种特制矿渣，因此不具有普遍适用性，而且在其方法中使用了加入含有硅铝相的改性材进行改性，抑制矿渣中游离氧化钙、游离氧化镁的消解，以达到改善钢渣安定性的目的，但该专利申请文件中没有涉及对尾矿和钢渣进行化学活化以提高其活性的方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种利用铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块，可实现对尾矿钢渣的再利用，节能环保，而且解决了尾矿、钢渣活性低和钢渣存在的安定性问题，所制备的蒸压加气混凝土砌块体积稳定性好，干密度及抗压强度高。
[0005]本发明的目的还在于提供一种利用铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块的制备方法，实现尾矿、钢渣的资源化再利用，节能环保，而且解决了尾矿和钢渣活性低和钢渣安定性差的问题，所制备的蒸压加气混凝土砌块体积稳定性好，干密度及抗压强度高。
[0006]本发明所采用的技术方案如下:
本发明的蒸压加气混凝土砌块包含下列重量份的组分:
铁尾矿30-60重量份，
钢渣20-30重量份，
水30-54重量份，
减水分散剂A 0.0r0.10重量份，活性助剂B 0.5^1.0重量份，
生石灰3、重量份，
水泥2~3重量份，
铝粉0.033~0.059重量份，
其中所述的铁尾矿和钢渣湿磨后的干态比表面积为453~507m2/kg，所述的减水分散剂A由油酸三乙醇胺、三乙醇胺或乙二醇中的一种与木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂中的一种组成，前者与后者的重量比为1: (1.5^2.5),
所述的活性助剂B由的磷酸 二氢钙、二水硫酸钙和氯化钠组成，三者的重量比为1:(I~2): (0.5~1.5)。
[0007]进一步的，本发明所述铁尾矿的化学组成中二氧化硅的含量为55.35飞4.92%，湿磨前铁尾矿的最大粒径为2mm。
[0008]进一步的，本发明所述钢渣化学组成中游离氧化钙含量为3.42~5.33%，湿磨前钢洛最大粒径为2mm。
[0009]进一步的，本发明所述的减水分散剂A由油酸三乙醇胺和木质素磺酸钙组成，前者与与后者的重量比为1:2。
[0010]进一步的，本发明所述活性助剂B由的磷酸二氢钙、二水硫酸钙和氯化钠组成，三者的重量比为1:2:1。
[0011]进一步的，本发明所述生石灰为中速生石灰粉，0.08 mm方孔筛筛余量<15%，有效氧化钙含量> 65%，氧化镁含量< 5%。
[0012]本发明蒸压加气混凝土砌块的制备方法包括下述步骤:
步骤一:铁尾矿、钢渣、水、减水分散剂A按重量份数(30~60): (20~30): (30~54): (0.04~0.10)的比例混合均匀，经湿磨制成混合衆,其中混合衆中固体物料的干态比表面积为453~507m2/kg ；
步骤二:将步骤一中的混合浆经浮选除铁后送入消化罐，再加入0.5~1份的活性助剂B混匀，往消化罐中通入蒸汽，在45~60°C温度下保持3~5小时；
步骤三:将步骤二中消化后的混合浆送入搅拌机中，再加入3~5份的生石灰和2~3份的水泥后搅拌30秒，然后加入0.033~0.059份的铝粉快速混匀后得到料浆，料浆经常规工序制得蒸压加气混凝土砌块。
[0013]进一步的，本发明蒸压加气混凝土砌块的制备方法所述的常规工序为所述料浆经浇筑、发气、静停、切割工序得到胚体，胚体用1.2MPa的蒸汽蒸压养护8小时后得到蒸压加气混凝土砌块。
[0014]进一步的，本发明蒸压加气混凝土砌块的制备方法步骤一中所述的蒸汽为加气混凝土砌块制备过程中产生的余热蒸汽。
[0015]本发明采用尾矿-钢渣混合湿磨、安定性处理与活性激发工艺过程制备蒸压加气混凝土砌块。
[0016]在本发明中经湿磨后的铁尾矿和钢渣的混合料干态比表面积为453飞07m2/kg，混合料越细参与水化反应的有效硅越多，越有利于其活性的提高，能够代替部分水泥(或石灰)；但是，混合料越细其暴露出来的游离氧化钙越多，如不对混合料进行改性处理，其中的大量游离氧化钙消解成氢氧化钙体积膨胀，在砌块中这种膨胀应力集中释放时会造成砌块开裂，影响产品质量。添加活性助剂B，有利于进一步激发钢渣的活性，同时促进钢渣中游离氧化钙的消解，改善其安定性。本发明采用湿磨工艺，在湿磨过程中，尾矿和钢渣共磨，在减水分散剂A存在的情况下产生微磨球效应，有利于尾矿的超细化。
[0017]本发明所述的余热蒸汽是指蒸压加气混凝土砌块养护完后从蒸压釜中排出的养护蒸汽。
[0018]本发明的积极效果
本发明采用“湿法磨细-化学激发-余热处理”工艺技术，解决了钢渣的安定性问题，提高了钢渣和尾矿的活性，使钢渣能够作为主要胶凝材料代替部分水泥或生石灰，利用余热蒸汽来处理浆料，降低了生产能耗，节约了生产成本。本发明的蒸压加气混凝土砌块的生产工艺，能够降低20%的生石灰或水泥用量，在实现尾矿(代替天然砂)资源化利用的同时，增加30%的固体废渣用量，从根本上解决了钢渣安定性不良的问题，生产单位体积的加砌块产品节能25%左右。
【具体实施方式】
[0019]本发明实施例中的铁尾矿的化学组成为二氧化硅55.35飞4.92%、三氧化二铝1.84~7.10%、氧化钙6.47~19.05%、氧化镁2.37~14.51%、三氧化二铁5.80~11.96%、烧失量
4.95^12.03%,铁尾矿最大粒径为2mm。对铁尾矿活性影响最大的为二氧化硅的含量，当使用的铁尾矿中二氧化硅的含量满足55.35飞4.92%时，即可使用本发明的组分配比和方法，充分发挥铁尾矿的活性以达到减少水泥或石灰用量，制备性能良好的砌块的目的。
[0020]本发明实施例中 的钢渣化学组成为二氧化硅11.64^18.05%、三氧化二铝
1.28~5.84%、氧化钙46.22~63.76%、氧化镁4.12~9.77%、三氧化二铁11.90~21.41%，其中游离氧化钙含量为3.42~5.33%、游离氧化镁为0.13^0.74%，钢渣最大粒径为2mm。对钢渣安定性影响最大的为游离氧化钙的含量，当使用的钢渣中游离氧化钙的含量满足3.42~
5.33%时，可使用本发明的组分配比和方法，改善钢渣安定性，充分发挥钢渣活性以达到减少水泥或石灰用量，制备性能良好的砌块的目的。
[0021]实施例一 1.混合浆改性
铁尾矿的化学组成为二氧化硅55.35%、三氧化二铝7.10%、氧化钙19.05%、氧化镁
4.01%、三氧化二铁6.37%、烧失量7.67%，钢渣的化学组成为二氧化硅18.05%、三氧化二铝
2.83%、氧化钙46.22%、氧化镁8.36%、三氧化二铁21.41%，其中游离氧化钙含量为3.42、游离氧化镁为0.66%ο
[0022]将60份的铁尾矿、21份的钢渣、48份的水、0.081份的减水分散剂A (减水分散剂A的组成为油酸三乙醇胺:木质素磺酸钠=1:2)按比例称量后送入磨机中磨制成混合浆，其中混合浆中的固体物料的干态比表面积为507m2/kg。将上述混合浆经浮选除铁后送入消化罐中，再加入0.9份的活性助剂B (活性助剂B的组成为磷酸二氢钙:二水硫酸钙:氯化钠=1:2:1);往罐中通入余热蒸汽，在46°C温度下保持3小时。
[0023]2.蒸压加气块生产
将上述消化改性后的混合浆送入混合机中，加入5份的生石灰粉和2份的水泥混合搅拌30秒，再加入0.049份铝粉快速混匀后得到料浆，料浆经浇筑、发气、静停、切割工序得到胚体，胚体用1.2MPa的蒸汽蒸压养护8小时后得到蒸压加气混凝土砌块。[0024]蒸压加气混凝土砌块主要性能:干密度604kg/m3，抗压强度4.8 MPa,其它性能合格。
[0025]实施例二
1.混合浆改性
铁尾矿的化学组成为二氧化硅62.09%、三氧化二铝1.84%、氧化钙9.27%、氧化镁
7.49%、三氧化二铁5.80%、烧失量12.03%，钢渣的化学组成为二氧化硅15.43%、三氧化二铝
5.84%、氧化钙55.87%、氧化镁4.12%、三氧化二铁17.09%，其中游离氧化钙含量为4.78%、游离氧化镁为0.13%。
[0026]将45份的铁尾矿、25份的钢渣、42份的水、0.07份的减水分散剂A (减水分散剂A的组成为油酸三乙醇胺:木质素磺酸钠=1:1.5)按比例称量后送入磨机中磨制成混合浆，其中混合浆中的固体物料的干态比表面积为475m2/kg。将上述混合浆经浮选除铁后送入消化罐中，再加入0.8份的活性助剂B (活性助剂B的组成为磷酸二氢钙:二水硫酸钙:氯化钠=1:1:1.5);往罐中通入余热蒸汽，在53°C温度下保持4小时。
[0027]2.蒸压加气块生产
将上述消化改性后的混合浆送入混合机中，再加入4.2份生石灰和2.4份水泥，混合搅拌30秒，再加入0.042份铝粉，混匀后得到料浆，料浆经浇筑、发气、静停、切割工序得到胚体，胚体用1.2MPa的蒸汽蒸压养护12小时后得到蒸压加气混凝土砌块。
[0028]蒸压加气混凝土砌块主要性能:干密度620kg/m3，抗压强度3.7 MPa,其它性能合格。
[0029]实施例三
1.混合浆改性
铁尾矿的化学组成为二氧化硅57.40%、三氧化二铝4.89%、氧化钙6.47%、氧化镁14.51%、三氧化二铁8.16%、烧失量4.95%，钢渣的化学组成为二氧化硅13.36%、三氧化二铝
1.28%、氧化钙63.76%、氧化镁5.83%、三氧化二铁15.29%，其中游离氧化钙含量为5.33%、游离氧化镁为0.35%。
[0030]将42份的铁尾矿、30份的钢渣、43份的水、0.072份的减水分散剂A (减水分散剂A的组成为油酸三乙醇胺:木质素磺酸钠=1:2.5)按比例称量后送入磨机中磨制成混合浆，其中混合浆中的固体物料的干态比表面积为491m2/kg。将上述混合浆经浮选除铁后送入消化罐中，再加入0.6份的活性助剂B (活性助剂B的组成为磷酸二氢钙:二水硫酸钙:氯化钠=1:2:0.5);往罐中通入余热蒸汽，在58°C温度下保持5小时。
[0031]2.蒸压加气块生产
将上述消化改性后的混合浆送入混合机中，加入3份生石灰和3份水泥混合搅拌30秒，再加入0.043份铝粉快速混匀后得到料浆，料浆经浇筑、发气、静停、切割工序得到胚体，胚体用1.2MPa的蒸汽蒸压养护8小时后得到蒸压加气混凝土砌块。
[0032]蒸压加气混凝土砌块主要性能:干密度612kg/m3，抗压强度3.8 MPa,其它性能合格。
[0033]实施例4
1.混合浆改性铁尾矿的化学组成为二氧化硅64.92%、三氧化二铝3.08%、氧化钙10.45%、氧化镁
2.37%、三氧化二铁11.96%、烧失量5.74%，钢渣的化学组成为二氧化硅11.64%、三氧化二铝
5.05%、氧化钙60.28%、氧化镁9.77%、三氧化二铁11.90%，其中游离氧化钙含量为5.16%、游离氧化镁为0.74%。
[0034]将40份的铁尾矿、30份的钢渣、42份的水、0.040份的减水分散剂A (减水分散剂A的组成为乙二醇:磺化三聚氰胺甲醛树脂=1:2)按比例称量后送入磨机中磨制成混合浆，其中混合浆中的固体物料的干态比表面积为453m2/kg。将上述混合浆经浮选除铁后送入消化罐中，再加入0.5份的活性助剂B (活性助剂B的组成为磷酸二氢钙:二水硫酸钙:氯化钠=1:1.5:0.9);往罐中通入余热蒸汽,在59°C温度下保持3.5小时。
[0035]2.蒸压加气块生产
将上述消化改性后的混合浆送入混合机中，加入3.7份生石灰和2.8份水泥混合搅拌30秒，再加入0.059份铝粉快速混匀后得到料浆，料浆经浇筑、发气、静停、切割工序得到胚体，胚体用1.2MPa的蒸汽蒸压养护8小时后得到蒸压加气混凝土砌块。
[0036]蒸压加气混凝土砌块主要性能:干密度609kg/m3，抗压强度4.2 MPa,其它性能合格。
[0037]实验例
实施例1~4所得砌块外观、强度等各项指标均能满足《蒸压加气混凝土砌块》A3.5B06等级要求；与实施例1~4相对应的未加活性助剂B消化改性的对比例，所得砌块有贯通性裂纹，其外观和强度等指标不能满足`A3.5B06等级要求。
【权利要求】
1.一种铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块，其特征在于其包含下列重量份的组分: 铁尾矿30-60重量份， 钢渣20-30重量份， 水30-54重量份， 减水分散剂A 0.0r0.10重量份， 活性助剂B 0.5^1.0重量份， 生石灰3、重量份， 水泥2~3重量份， 铝粉0.033~0.059重量份， 其中所述的铁尾矿和钢渣湿磨后的干态比表面积为453飞07m2/kg， 所述的减水分散剂A由油酸三乙醇胺、三乙醇胺或乙二醇中的一种与木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂中的一种组成，前者与后者的重量比为1: (1.5^2.5)， 所述的活性助剂B由的磷酸二氢钙、二水硫酸钙和氯化钠组成，三者的重量比为1:(I~2): (0.5~1.5)。
2.根据权利要求1所述的一种铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块，其特征在于所述铁尾矿中二氧化硅含量为55.35~64.92%，湿磨前最大粒径为2 mm。
3.根据权利要求1所述的一种铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块，其特征在于所述钢渣的游离氧化钙含量为3.42~5.33%，湿磨前的最大粒径为2mm。
4.根据权利要求1所述的一种铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块，其特征在于所述的减水分散剂A由油酸三乙醇胺和木质素磺酸钙组成，前者与后者的重量比为1:2。
5.根据权利要求1所述的一种铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块，其特征在于所述活性助剂B由磷酸二氢钙、二水硫酸钙和氯化钠组成，三者的重量比为1:2:1。
6.根据权利要求1所述一种铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块，其特征在于所述生石灰为中速生石灰粉，0.08 mm方孔筛筛余量< 15%，有效氧化钙含量> 65%，氧化镁含量≤5%。
7.一种根据权利要求f 6的任一项所述的铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于其包括下述步骤: 步骤一:铁尾矿、钢渣、水、减水分散剂A按重量份数(30~60): (20~30): (30~54): (0.04~0.10)的比例混合均匀，经湿磨制成混合衆,其中混合衆中固体物料的干态比表面积为453~507m2/kg ； 步骤二:将步骤一中的混合浆经浮选除铁后送入消化罐，再加入0.5~1份的活性助剂B混匀，往消化罐中通入蒸汽，在45~60°C温度下保持3~5小时； 步骤三:将步骤二中消化后的混合浆送入搅拌机中，再加入3~5份的生石灰和2~3份的水泥后搅拌30秒，然后加入0.033~0.059份的铝粉快速混匀后得到料浆，料浆经常规工序制得蒸压加气混凝土砌块。
8.根据权利要求7所述的铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于所述的常规工序为所述料浆经浇筑、发气、静停、切割工序得到胚体，胚体用1.2MPa的蒸汽蒸压养护8小时后得到蒸压加气混凝土砌块。
9.根据权利要求7所述的铁尾矿和钢渣制备的蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于步骤一中所述的蒸汽为加气`混凝土砌块制备过程中产生的余热蒸汽。
【文档编号】C04B28/00GK103693919SQ201310720595
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】刘振齐, 关中正, 赵风清, 张志国, 曹素改, 王荣保 申请人:遵化市中环固体废弃物综合利用有限公司