一种蒸压加气砌块及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种蒸压加气砌块及其制备方法，蒸压加气砌块由下列重量份的原料组成：硅质原料65.0～80.0份，污酸渣2.0～5.0份，水泥5.0～15.0份，七水硫酸亚铁0.2～0.5份，生石灰10.0～15.0份，铝粉0.07～0.1份；其中，所述污酸渣中含有水和硫酸钙；以污酸渣的总重量为基准，所述水含量小于35%，所述硫酸钙含量大于25%。本发明的蒸压加气砌块的强度和重金属浸出性能都能达到要求，且本发明采用污酸渣代替石膏，对污酸进行了二次资源利用，减少了对污酸渣进行处理的成本。
【专利说明】一种蒸压加气砌块及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于硅酸盐建材领域，尤其涉及一种蒸压加气砌块及其制备方法。
【背景技术】
[0002]建筑工程中或建筑框架中填充墙,多年来使用粘土砖或水泥砂砖。但是烧制粘土砖破坏耕地，消耗能源，且墙体重、框架负荷大，建筑成本高。
[0003]随着工业化进程的加快，我国粉煤灰、冶金和化工废渣、煤矸石、建筑渣土等大量工业废渣排放量连年增加，我国每年产生各类工业固体废物I亿多吨，综合利用率只有
51.9%，加快发展以粉煤灰、建筑渣土风废料作为新型墙体材料，是提高资源利用率、改善环境、促进循环经济发展的重量途径。
[0004]粉煤灰一水泥一石灰加气混凝土砌块是利用工业废渣制成的性能优良的轻质墙体材料，其质量轻、保温隔热效果好，是加气混凝土砌块家庭中重要的一员。粉煤灰加气混凝土砌块主要是以粉煤灰为基础，以水泥和石灰为胶合剂，石膏为缓凝剂，铝粉为发泡剂，经高温(180°C)高压(1.8个标准大气压)养护8~12个小时而成的轻质、多孔状新型建筑材料，具有质量轻、保温好、可加工和不燃烧等优点。
[0005]在粉煤灰加气混凝土砌块生产中，石膏所起的功能作用是在静停过程中，调节生石灰的消解速度，即作为缓凝剂，在蒸养过程中，抑制水石榴子石的形成，提高粉煤灰加气砌块的韧性。
[0006]在铅锌冶炼烟气洗涤净化过程中会产生大量含重金属、氟、氯离子的污酸，污酸经生物制剂+脱汞剂脱汞后，再采用石灰中和脱除重金属，产出污酸中和渣(以下简称“污酸渣”)。污酸渣水份含量为35%左右，主要矿物化学成分为硫酸钙(即石膏)以及氢氧化钙，还含有少量的重金属镉、砷。因其含有石膏，污酸渣具备替代石膏制作的混凝土砌块可能，但是由于其含有镉、砷，作为石膏替代品直接用于制作混凝土砌块时，其容易浸出而导致二次污染，且水份含量高，运输成本高，增加了水泥生产成本，限制了其在水泥生产中的应用。如何将污酸渣应用到生产混凝土砌块是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，将污酸渣用于生产蒸压加气砌块，该蒸压加气砌块用污酸渣代替石膏，对污酸进行了二次资源利用，减少了对污酸渣进行处理的成本。
[0008]本发明提供了一种蒸压加气砌块，由下列重量份的原料组成:硅质原料65.0~80.0份，污酸渣2.0~5.0份，水泥5.0~15.0份，七水硫酸亚铁0.2~0.5份，生石灰10.0~15.0份，铝粉0.07~0.1份；其中，所述污酸渣中含有水和硫酸钙；以污酸渣的总重量为基准，所述水含量小于35%,所述硫酸钙含量大于25%。
本发明还提供了一种本发明所述的蒸压加气砌块的制备方法，该方法包括如下步骤:
S1、将硅质原料与污酸渣混合，得到硅质浆料；52、将步骤SI的硅质浆料与水泥、硫酸亚铁和生石灰混合得到混合浆料；
53、将步骤S2的混合浆料与铝粉混合得到浇注浆料；
54、将浇注浆料进行浇注、预养护、切割和蒸压养护即得到蒸压加气砌块。
[0009]本发明还提供了一种由上述方法制备得到的蒸压加气砌块。
[0010]本发明与现有的污酸渣资源化利用生产水泥技术相比，其具有很大的技术优点:
1、本发明的蒸压加气砌块，用污酸渣代替石膏，为解决污酸渣中砷、镉的二次污染问题，本发明在原料中加入硫酸亚铁，硫酸亚铁与砷反应生成砷酸铁以固定污酸渣中的砷，使砷盐化后，大大地降低了产品中砷的浸出含量。反应原理为:
4Fe2++02+4H+-^ 4Fe3++2H2C)
2、本发明利用重金属镉与钙性质相似的特性，通过设置蒸压养护步骤，使镉离子在蒸压养护过程中与硅酸盐反应生成偏硅酸镉或硅酸镉，被固化至水石榴子石和托勃莫来石晶体中，因此镉离子能够替代部分钙元素形成托勃莫来石，增加砌块的强度，变害为宝，大大降低了所获得的蒸压加气砌块中的重金属镉的浸出率，达到相关产品的质量要求。
[0011]3、本发明充分利用污酸渣含水率高的特点，将固体硅质原料与含水污酸渣混合得到硅质浆料，无需对污酸渣进行干燥脱水，即省略了对污酸渣进行脱水处理环节，解决因污酸渣含水率高而导致的二次处理成本高的问题，对污酸渣进行了二次资源利用，减少了对污酸渣进行处理的成本，降低了其资源化利用的能源消耗。
[0012]总之，本发明工艺简单，成本低，有效解决了污酸渣用于生产蒸压加气砌块过程中砷、镉污染问题，合理利用污酸渣中的水分，实现了污酸渣资源化利用技术的工业化应用，具有良好的技术经济可行性。
[0013]
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
[0015]本发明提供了一种蒸压加气砌块，由下列重量份的原料组成:硅质原料65.0~80.0份，污酸渣2.0~5.0份，水泥5.0~15.0份，七水合硫酸亚铁0.2~0.5份，生石灰
10.0~15.0份，铝粉0.07~0.1份；其中，所述污酸渣中含有水和硫酸钙；以污酸渣的总重量为基准，所述水含量小于35%,所述硫酸钙含量大于25%。
[0016]根据本发明所提供的蒸压加气砌块，优选地，由下列重量份的原料组成:硅质原料70.0~75.0份，污酸渣4.0~4.5份，水泥8.0~10.0份，硫酸亚铁0.3~0.5份，生石灰12~15份，铝粉0.09份。
[0017]本发明的蒸压加气砌块，用污酸渣代替石膏，为解决污酸渣中砷、镉的二次污染问题，本发明在原料中加入硫酸亚铁，硫酸亚铁与砷反应生成砷酸铁以固定污酸渣中的砷，使砷盐化后，大大地降低了产品中砷的浸出含量。反应原理为:4Fe2++02+4H+-^ 4Fe3++2H2C)
根据本发明所提供的蒸压加气砌块，优选地，污酸渣中，以污酸渣的总重量为基准，所述硫酸钙的含量为25~35%。
[0018]根据本发明所提供的蒸压加气砌块，为了减少污酸渣中的汞、铅、镉和砷对蒸压加气砌块材料质量的不利影响，本发明利用的污酸渣是通过对冶炼污酸中和渣精制而得到，减少了其中汞、镉等重金属杂质含量，优选地，所述污酸渣中还含有汞、铅、镉和砷；以污酸渣的总重量为基准，所述汞、铅、镉和砷的总重量为0.5~3.6克/千克。
[0019]根据本发明所提供的蒸压加气砌块，所述硅质原料没有特别的限制，可以为本领域常用的各种硅质原料，如粉煤灰和/或河沙。
[0020]本发明中，所述铝粉也可以用铝膏来代替。
[0021]本发明还提供了一种本发明所述的蒸压加气砌块的制备方法，该方法包括如下步骤:
51、将硅质原料与污酸渣混合 ，得到硅质浆料；
52、将步骤SI的硅质浆料与水泥、硫酸亚铁和生石灰混合得到混合浆料；
53、将步骤S2的混合浆料与铝粉混合得到浇注浆料；
54、将浇注浆料进行浇注、预养护、切割和蒸压养护即得到蒸压加气砌块。
[0022]本发明利用重金属镉与钙性质相似的特性，通过设置蒸压养护步骤，使镉离子在蒸压养护过程中与硅酸盐反应生成偏硅酸镉或硅酸镉，被固化至水石榴子石和托勃莫来石晶体中，因此镉离子能够替代部分钙元素形成托勃莫来石，增加砌块的强度，变害为宝，大大降低了所获得的蒸压加气砌块中的重金属镉的浸出率，达到相关产品的质量要求。
[0023]本发明充分利用污酸渣含水率高的特点，将固体硅质原料与含水污酸渣混合得到硅质浆料，无需对污酸渣进行干燥脱水，即省略了对污酸渣进行脱水处理环节，解决因污酸渣含水率高而导致的二次处理成本高的问题，对污酸渣进行了二次资源利用，减少了对污酸渣进行处理的成本，降低了其资源化利用的能源消耗。
[0024]根据本发明所提供的制备方法，优选地，步骤SI包括:
511、将硅质原料制备成95.0%细度大于180目的浆料，水固质量比采用0.8~
1.2:1.0 ；
512、向步骤Sll中加入污酸渣，搅拌2.0~4.0小时后，加热至40.0~48.(TC得到硅质原料，同时硫酸亚铁被氧化成硫酸铁，并与大部分砷反应生成砷酸铁。
[0025]根据本发明所提供的制备方法，优选地，步骤S2包括:保持硅质浆料的温度为40.0~48.(TC，加入水泥、硫酸亚铁和生石灰，搅拌混合I~2分钟，得到混合浆料；其中水固质量百分比为0.8~1.2:1.0o
[0026]根据本发明所提供的制备方法，优选地，步骤S3包括将铝粉与硅质混合浆料搅拌混合，搅拌速度为300~400转/分钟，搅拌时间为30.0~50.0秒，得到浇注浆料。
[0027]根据本发明所提供的制备方法，优选地，所述浇注的条件为45.0~50.(TC。
[0028]根据本发明所提供的制备方法，优选地，所述预养护包括将完成浇注的模具进入热静停车预养护，静停车预养护的温度为88.0~90.(TC，静停时间为2.5小时，以使坯体形成初期强度，满足切割要求。
[0029]根据本发明所提供的制备方法，优选地，所述蒸压氧化包括将切割后的产品放入釜内进行蒸压养护，蒸汽压力为1.2~1.310^，温度为180~195°C，恒压蒸养时间为8~12小时，以使其中的硅酸钙盐与铝盐等反应转为托勃莫来石，同时污酸渣中的少量的重金属镉替代钙进入托勃莫来石相，得以固化。
[0030]本发明采用污酸渣生产粉煤灰蒸压加气砌块，不需要对污酸渣干燥，降低了其资源化利用的能源消耗。采用污酸渣生产粉煤灰蒸压加气砌块，其中的重金属镉能够替代部分钙元素形成托勃莫来石，以固定污酸渣中的微量镉元素，降低了产品中镉的浸出含量。采用硫酸亚铁用于生产蒸压加气砌块能固化产品中的砷，大大地降低了产品中砷的浸出含量。采用污酸渣用于生产蒸压加气砌块能更进一步地降低生产成本，并综合利用了工业废渣。
[0031 ] 本发明还提供了一种由上述方法制备得到的蒸压加气砌块。
[0032]下面通过具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
[0033]实施例1
1、材料选用:精制污酸渣含水率质量百分比为35.0%，硫酸钙质量百分比含量为30.0%;粉煤灰中的二氧化硅的质量百分比含量为47.0%，氧化铝的质量百分比含量为27.5%，氧化钙质量百分比含量为4.5%，氧化铁质量百分比含量为3.0% ;生石灰中氧化钙含量为85% ;水合硫酸亚铁为工业级，水合硫酸亚铁含量为95% ;普通硅酸盐水泥。
[0034]2、将粉煤灰与水按质量百分比粉煤灰(已含有5%的水):水为57:43加入球磨机中进行湿磨或搅拌混合，控制颗粒细度，90%以上的颗粒过180目，加入污酸渣，室温下，150转/分下，搅拌2.0小时，制备得硅质浆料备用；
3、将硅质浆料，料浆加热至42°C，然后加入水泥、水合硫酸亚铁、生石灰，进行搅拌混合
1.0分钟后，得到硅质混合浆料；
4、往上述浆料中加入铝粉和水混合悬浮液，搅拌速度为300转/分，搅拌分散42秒；出料进入模具进行浇注，所述浇注的料浆温度50.(TC ；
5、成浇注的模具进入热静停车预养，静停车预养温度90°C，静停时间为
2.5小时，达到切割强度后，进行切割，之后进入釜前静停室养护；
6、将切割好后的坯体拉入釜内进行蒸压养护，蒸汽压力1.2MPa，温度为192°C，恒压蒸养10小时，得到蒸压加气砌块Al。
[0035]其中，硅质原料80.0份，污酸渣3份，水泥5.0份，七水硫酸亚铁0.25份，生石灰
I1.68份，铝粉0.07份。
[0036]实施例2
1、材料选用:精制污酸渣含水率质量百分比为35.0%，硫酸钙质量百分比含量为30.0%;粉煤灰中的二氧化硅的质量百分比含量为47.0%，氧化铝的质量百分比含量为27.5%,氧化钙质量百分比含量为4.5%,氧化铁质量百分比含量为3.0% ;生石灰中氧化钙含量为85% ;水合硫酸亚铁为工业级，水合硫酸亚铁含量为95% ;普通硅酸盐水泥。
[0037]2、将粉煤灰与水按质量百分比粉煤灰:水为57:43加入球磨机中进行湿磨或搅拌混合，控制颗粒细度，90%以上的颗粒过180目，加入污酸渣，室温下，150转/分下，搅拌3.0小时，制备得硅质浆料备用；3、将硅质浆料加热至40°C，然后加入水泥、水合硫酸亚铁、生石灰，进行搅拌混合1.0分钟后，得到硅质混合浆料；
4、往上述浆料中加入铝粉和水混合悬浮液，搅拌速度为400转/分，搅拌分散30秒；出料进入模具进行浇注，所述浇注的料浆温度45.(TC ；
5、成浇注的模具进入热静停车预养，静停车预养温度50°C，静停时间为
2.5小时，达到切割强度后，进行切割，之后进入釜前静停室养护；
6、将切割好后的坯体拉入釜内进行蒸压养护，蒸汽压力1.3MPa，温度为180°C左右，恒压蒸养12小时，得到蒸压加气砌块A2。
[0038]其中，硅质原料65份，污酸渣5份，水泥15份，七水硫酸亚铁0.5份，生石灰14.4份，铝粉0.1份。
[0039]实施例3
1、材料选用:精制污酸渣含水率质量百分比为35.0%，硫酸钙质量百分比含量为30.0%;粉煤灰中的二氧化硅的质量百分比含量为47.0%，氧化铝的质量百分比含量为27.5%,氧化钙质量百分比含量为4.5%,氧化铁质量百分比含量为3.0% ;生石灰中氧化钙含量为85% ;水合硫酸亚铁为工业级，水合硫酸亚铁含量为95% ;普通硅酸盐水泥。
[0040]2、将粉煤灰与水按质量百分比粉煤灰:水为50:50加入球磨机中进行湿磨或搅拌混合，控制颗粒细度，90%以上的颗粒过180目，加入污酸渣，室温下，150转/分下，搅拌4.0小时，制备得硅质浆料备用；
3、将硅质浆料加热至48°C，然后加入水泥、水合硫酸亚铁、生石灰，进行搅拌混合2.0分钟后，得到硅质混合浆料；
4、往上述浆料中加入公斤铝粉和水混合悬浮液，搅拌速度为350转/分，搅拌分散50秒；出料进入模具进行浇注，所述浇注的料浆温度50.(TC ；
5、成浇注的模具进入热静停车预养，静停车预养温度70°C，静停时间为
2、5小时，达到切割强度后，进行切割，之后进入釜前静停室养护；
6、将切割好后的坯体拉入釜内进行蒸压养护，蒸汽压力1.2MPa，温度为190°C，恒压蒸养8小时，得到蒸压加气砌块A3。
[0041 ] 其中，硅质原料72.62份，污酸渣2份，水泥10份，七水硫酸亚铁0.3份，生石灰15份，铝粉0.07份。
[0042]实施例4
1、材料选用:精制污酸渣含水率质量百分比为35.0%，硫酸钙质量百分比含量为30.0%;粉煤灰中的二氧化硅的质量百分比含量为47.0%，氧化铝的质量百分比含量为27.5%,氧化钙质量百分比含量为4.5%,氧化铁质量百分比含量为3.0% ;生石灰中氧化钙含量为85% ;水合硫酸亚铁为工业级，水合硫酸亚铁含量为95% ;普通硅酸盐水泥。
[0043]2、将粉煤灰与水按质量百分比粉煤灰:水为55:45加入球磨机中进行湿磨或搅拌混合，控制颗粒细度，90%以上的颗粒过180目，加入污酸渣，室温下，150转/分下，搅拌2.0小时，制备得硅质浆料备用；
3、将硅质浆料加热至42°C，然后加入水泥、水合硫酸亚铁、生石灰，进行搅拌混合1.0分钟后，得到硅质混合浆料；
4、往上述浆料中加入公斤铝粉和水混合悬浮液，搅拌速度为300转/分，搅拌分散42秒；出料进入模具进行浇注，所述浇注的料浆温度50.(TC ；
5、成浇注的模具进入热静停车预养，静停车预养温度90°C，静停时间为
2、5小时，达到切割强度后，进行切割，之后进入釜前静停室养护；
6、将切割好后的坯体拉入釜内进行蒸压养护，蒸汽压力1.2MPa，温度为192°C，恒压蒸养时间大于10.0小时,得到蒸压加气砌块A4。
[0044]其中，硅质原料75份，污酸渣4.41份，水泥8份，七水硫酸亚铁0.5份，生石灰12份，铝粉0.09份。
[0045]实施例5
1、材料选用:精制污酸渣含水率质量百分比为35.0%，硫酸钙质量百分比含量为30.0%;粉煤灰中的二氧化硅的质量百分比含量为47.0%，氧化铝的质量百分比含量为27.5%,氧化钙质量百分比含量为4.5%,氧化铁质量百分比含量为3.0% ;生石灰中氧化钙含量为85% ;水合硫酸亚铁为工业级，水合硫酸亚铁含量为95% ;普通硅酸盐水泥。
[0046]2、将粉煤灰与水按质量百分比粉煤灰:水为45:55加入球磨机中进行湿磨或搅拌混合，控制颗粒细度，90%以上的颗粒过180目，加入污酸渣，室温下，150转/分下，搅拌2.0小时，制备得硅质浆料备用；
3、将硅质浆料加热至42°C，然后加入水泥、水合硫酸亚铁、生石灰，进行搅拌混合1.0分钟后，得到硅质混合浆料； 4、往上述浆料中加入公斤铝粉和水混合悬浮液，搅拌速度为300转/分，搅拌分散42秒；出料进入模具进行浇注，所述浇注的料浆温度50.(TC ；
5、成浇注的模具进入热静停车预养，静停车预养温度90°C，静停时间为
2.5小时，达到切割强度后，进行切割，之后进入釜前静停室养护；
6、将切割好后的坯体拉入釜内进行蒸压养护，蒸汽压力1.2MPa，温度为192°C，恒压蒸养时间大于10.0小时，得到蒸压加气砌块A5。
[0047]其中，硅质原料69.91份，污酸渣4.5份，水泥10.0份，七水硫酸亚铁0.5份，生石灰15份，铝粉0.09份。
[0048]性能测试
1、本发明生产的蒸压加气砌块Al~A5的力学性能与国标GB50574~2010对照值，结果见表1。
[0049]2、测试本发明生产的蒸压加气砌块Al~A5的重金属浸出性能，由于国家蒸压加气砌块产品标准中没有重金属浸出指标，本发明参照的固体废物生产水泥污染控制标准~征求意见稿~2010,结果见表2。
[0050]表1
【权利要求】
1.一种蒸压加气砌块，其特征在于，由下列重量份的原料组成:娃质原料65.0~80.0份，污酸渣2.0~5.0份，水泥5.0~15.0份，七水硫酸亚铁0.2~0.5份，生石灰10.0~15.0份，铝粉0.07~0.1份；其中，所述污酸渣中含有水和硫酸钙；以污酸渣的总重量为基准，所述水含量小于35%，所述硫酸钙含量大于25%。
2.根据权利要求1所述的蒸压加气砌块，其特征在于，由下列重量份的原料组成:硅质原料70.0~75.0份，污酸渣4.0~4.5份，水泥8.0~10.0份，七水硫酸亚铁0.3~0.5份，生石灰12.0~15.0份，铝粉0.09份。
3.根据权利要求1所述的蒸压加气砌块，其特征在于，污酸渣中，以污酸渣的总重量为基准，所述硫酸钙的含量为25~35%。
4.根据权利要求1所述的蒸压加气砌块，其特征在于，所述污酸渣中还含有汞、铅、镉和砷；以污酸渣的总重量为基准，所述汞、铅、镉和砷的总重量为0.5~3.6克/千克。
5.根据权利要求1所述的蒸压加气砌块，其特征在于，所述硅质原料为粉煤灰和/或河沙。
6.—种权利要求1~5任意一项所述的蒸压加气砌块的制备方法,其特征在于，该方法包括如下步骤: 51、将硅质原料与污酸渣混合，得到硅质浆料； 52、将步骤SI的硅 质浆料与水泥、硫酸亚铁和生石灰混合得到混合浆料； 53、将步骤S2的混合浆料与铝粉混合得到浇注浆料； 54、将浇注浆料进行浇注、预养护、切割和蒸压养护即得到蒸压加气砌块。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤SI包括: 511、将硅质原料制备成95.0%细度大于180目的浆料，水固质量比为0.8~1.2:1.0 ; 512、向步骤Sll中加入污酸渣，搅拌2.0~4.0小时后，加热至40.0~48.(TC得到硅质原料。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S2包括:保持硅质浆料的温度为40.0~48.(TC，加入水泥、硫酸亚铁和生石灰，搅拌混合I~2分钟，得到混合浆料；其中水固质量百分比为0.8~1.2:1.0。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S3包括将铝粉与硅质混合浆料搅拌混合，搅拌速度为300~400转/分钟，搅拌时间为30.0~50.0秒，得到浇注浆料。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述浇注的条件为料浆温度45.0 ~50.(TC。
11.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述预养护包括将完成浇注的模具进入热静停车预养护，静停车预养护的温度为50.0~90.(TC，静停时间为2.5小时。
12.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述蒸压氧化包括将切割后的产品放入釜内进行蒸压氧护，蒸汽压力为1.2~1.3MPa，温度为180~195°C，恒压蒸养时间为8~12小时。
13.一种由权利要求6-12所述的方法制备得到的蒸压加气砌块。
【文档编号】C04B38/02GK104177123SQ201410402905
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】窦传龙, 胡舜钦, 林文军, 李正明, 魏文武, 廖贻鹏 申请人:株洲冶炼集团股份有限公司