專利名稱：鎂渣免燒磚及其制備方法
技術領域：
本發明涉及免燒磚，具體為一種以鎂渣和粉煤灰為主要原料制備的免燒磚。
背景技術：
免燒磚是通過自然或自然養護制成的墻體材料，既不產生工業廢渣，也不排放有害氣體，且不消耗大量的能量，并且可以摻入其它廢渣，因此其在建筑領域有著重要作用。從近年來看，在制備產品時，節能減排低成本成為人們首要考慮的因素，免燒磚成為了建筑材料的熱點之一。免燒磚能在保證使用性能的前提下降低能源消耗，增加廢渣利用率，因此是 一種很有前途的建筑材料。目前，制備免燒磚的主要原料通常有赤泥與鎂渣復合、礦渣與鎂渣復合以及循環爐渣與鎂渣復合等，采用以上原料制成的免燒磚，或硬化速度較慢，需要較長的養護時間及較苛刻的養護條件，或形成的水化產物結構和性能差別較大，使得產品的部分使用性能不穩定，而且以水淬礦渣為原料，制備成本較高。因此，尋找一種可以使制備過程操作容易、過程簡單、水化較快和廢渣摻量可以提高的免燒磚原料就具有了重要意義。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有的原料制成的免燒磚養護時間較長、養護條件苛亥IJ，原料中C2S水化速度慢、強度增長慢，以及形成的水化產物結構和性能差別較大等問題，而提供一種原料來源廣泛、成本低廉、活性較高、水化速度較快的鎂渣免燒磚及其制備方法。本發明是通過以下技術方案實現的一種鎂渣免燒磚，其原料組分按質量百分比計還原鎂渣24-50%、粉煤灰12-38%、河砂26%、石骨4%、熟料(水泥)6-10%ο所述的還原鎂渣為皮江法煉鎂過程中產生的高溫還原鎂渣出爐后經淋水冷卻處理得到的淋水還原鎂渣。一種鎂渣免燒磚的制備方法，包括如下步驟( I)按上述比例將原料混合均勻；(2)加入原料總量6-10%的水,攪拌至少4分鐘,燜料陳化1-2小時；(3)將經陳化后的物料加入成型模具中，加壓成型(加壓條件為壓力機以0.3KN/s加壓到36. 0ΚΝ)，保壓二分鐘后拆模；(4)拆模后，塑料薄膜覆蓋保濕，養護室自然養護3-7天，即得鎂渣免燒磚。本發明促進水化反應的機理選用工業副產品鎂渣(通過淋水處理)和粉煤灰復合作為主要原料，采用自然養護制取環保型鎂渣免燒磚。一方面，淋水鎂渣主要成分是C2S,還含有較多的氧化鎂和氧化鈣，少量的FeO，淋水鎂渣粉化率低，通過淋水處理的鎂渣β -C2S含量較高，使鎂渣表現出一定的水化活性，使免燒磚具有一定的強度；因為鎂渣淋水處理后，呈多孔疏松結構，水化反應的接觸面較大，吸附性強，水化反應較快；同時，鎂渣易磨性較好，粉磨后顆粒細小，表面積大，活性高，從而加快活性成分的水化反應；火山灰活性高，鎂渣-粉煤灰膠凝材料的強度總體呈上升趨勢。另一方面，鎂渣是富鈣混合物，而粉煤灰是缺鈣混合物，鎂渣和粉煤灰復配，可以互為補充，相互促進，鎂渣水解產生的Ca(OH)2是粉煤灰水化反應的活化劑和物質來源，Ca (OH) 2增加了漿液中0H—和Ca2+離子的濃度，粉煤灰顆粒受漿液中的0H—離子的作用，表面電離出Si044_和A102_離子，SiO44-和A102_離子進一步與漿液中的Ca2+反應，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，粉煤灰消耗了漿液中的Ca2+離子，反過來加速和誘導鎂渣的水解反應。二者成分在水化過程中互相激發，較快生成硫鋁酸鈣、C-S-H凝膠、以及部分水化石榴石等。河砂在鎂渣磚中起骨料作用，可提高磚的強度，防止分層，減少收縮，改善成型時磚坯的排氣性能，增加密實度；石膏能使鎂渣中的活性組分、粉煤灰中的硅、鋁玻璃體水化生成水化硅酸鈣凝膠，活性Al2O3與石膏生成一定數量的針棒狀鈣礬石晶體，增加免燒磚的強度。本發明與現有技術相比，具有如下有益效果·(I)原料來源廣，價格低廉，產品成本低，反應條件溫和，制備過程中無污染，操作簡便，安全系數高；(2)淋水處理的鎂渣比表面積較大，吸附性較強，水化速度較其它的快，所需養護條件溫和，短時間內就可生成水化硅酸鈣，早期強度較高；(3)細粉煤灰表面積大，產生的可溶性Si02、Al203多，相應生成的水化物就多，這有利于提聞磚還強度；(4)雖然鎂渣中Si02、MgO較多，但鎂渣的燒成溫度低，煅燒后的CaO、MgO活性較水泥中的CaO、MgO高,水化速度較快,淋水鎂洛的早期水化產物就表現為致密的結構,還有部分的C-H生成，早期強度較高，制備的鎂渣免燒磚能滿足JC/T 239-2001中M30最高強度指標；(5)能夠通過調整各原料的比例、養護時間等條件，對水化產物的數量、形態、分散程度進行調控，從而獲得性能較好的免燒磚；(6)鎂渣和粉煤灰都是工業固廢，目前回收利用的途徑還很少，以鎂渣和粉煤灰復配作為主要原料生產鎂渣免燒磚既能得到性能較好的產品，也可以防止鎂渣和粉煤灰堆積造成的環境污染。
圖I為本發明所用原料淋水還原鎂渣放大10000倍SEM形貌圖。圖2為本發明所用原料淋水還原鎂渣的XRD圖。圖3為實施例I中制品自然養護3d放大2000倍SEM形貌圖。圖4為實施例I中制品自然養護3d的XRD圖。圖5為實施例I中制品自然養護3d的EDS圖譜。圖6為實施例2中制品自然養護3d放大5000倍SEM形貌圖。圖7為實施例4中制品自然養護3d放大10000倍SEM形貌圖。圖8為實施例6中制品自然養護28d放大5000倍SEM形貌圖。圖9分別為實施例1、2、3、5中制品的不同齡期的抗壓強度(分別自然養護3d、14d、28d)。圖10分別為實施例4、6、7中制品的不同齡期的抗壓強度(分別自然養護3d、14d、28d)。
具體實施例方式以下結合具體實施例及相應附圖對本發明作進一步描述，需要說明的是，以下各實施例僅是說明性的，并不對本發明做任何限定。以下實施例采用的還原鎂渣為皮江法煉鎂過程中產生的高溫還原鎂渣出爐后經淋水冷卻處理得到的淋水還原鎂渣。實施例I鎂渣免燒磚的制備(I)稱取淋水還原鎂渣168、粉煤灰80、河砂104、石膏16、熟料32，將以上原料混合均勻將以上原料混合均勻；(2)加人32克飲用水，使用砂漿攪拌機攪拌4分鐘，將料轉至陳腐池并用塑料薄膜覆蓋，以免水分蒸發，燜料陳化I小時；(3)陳化后的物料加入免燒磚成型模具(套模，直徑5cm，上芯模和下芯模、脫模套筒)中，加壓成型(加壓條件為壓力機以O. 3KN/s加壓到36. 0ΚΝ)，保壓二分鐘后拆模；(4)拆模后將試塊用塑料薄膜覆蓋，放入養護室自然養護3天，得到鎂渣免燒磚。將原料和所得制品分別用XRD、EDS及SEM等進行水化產物成分研究與性能表征。其結果如下圖 圖I為本發明所用原料淋水還原鎂渣的SEM形貌圖，從圖中可以看出淋水鎂渣顆粒大多呈花蕾狀或手指狀，由于冷卻時用水量較少，呈多孔疏松結構，比表面積大，吸附其它物質的能力較強，比其它處理方式的鎂渣有明顯的優勢，水化較快，制成的免燒磚早期強
度較高。圖2為本發明所用原料淋水還原鎂渣的XRD圖譜，從圖中可以看出峰形尖銳，主要礦物成分為 P-C2S、Y-C2S、MgO、CaO、CF 等。圖3為本實施例中制品自然養護3d放大2000倍的SEM形貌圖，可以看到較多細長的針狀物質，分散較均勻，可能是熟料較多的摻入水化較快，水化產物在早期大量生成，早期強度因此提高。圖4為本實施例中制品自然養護3d的XRD圖，可以看出峰形尖銳，主要相為鈣鋁黃長石、C-S-H、水化石榴石，還有少量水化硅酸鈣，應該為熟料引進的硅酸三鈣的水化產物，水化較快，應該為早期強度的主要來源之一，還有游離氧化鈣水解產生的Ca(OH)2及生成的CaCO3以及未水化完的硅酸二鈣。圖5為本實施例中制品的EDS圖譜，經計算，a為C2AS (鈣鋁黃長石)，b為C3ASH4(水石槽石)、CaCO3、MgCO3 ο實施例2-7按下表稱取淋水還原鎂渣、粉煤灰、河砂、石膏、熟料，將以上原料混合均勻；其余條件同實施例1，對實施例2、4、6所得制品分別用SEM等進行形貌結構表征分析，其結果如下圖6、7、8 ;對實施例1-7所得制品進行抗壓性能研究。其結果如圖9、10
表I實施例原料配比表
權利要求
1.一種鎂渣免燒磚，其特征在于，原料組分按質量百分比計還原鎂渣24-50%、粉煤灰12-38%、河砂 26%、石膏 4%、熟料 6-10%。
2.如權利要求I所述的一種鎂渣免燒磚，其特征在于，所述的還原鎂渣為皮江法煉鎂過程中產生的高溫還原鎂渣出爐后經淋水冷卻處理得到的淋水還原鎂渣。
3.如權利要求I所述的一種鎂渣免燒磚的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (O按上述比例將原料混合均勻； (2)加入原料總量6-10%的水，攪拌至少4分鐘，燜料陳化1-2小時； (3)將經陳化后的物料加入成型模具中，加壓成型，保壓二分鐘后拆模； (4)拆模后，塑料薄膜覆蓋保濕，養護室自然養護3-7天，即得鎂渣免燒磚。
全文摘要
本發明針對現有免燒磚養護時間較長、養護條件苛刻，原料中C2S在陳化反應過程中水化速度慢、強度增長慢，以及形成的水化產物結構和性能差別較大等問題，提供了一種環保型鎂渣免燒磚的制備方法，其原料配比還原鎂渣30-50％、粉煤灰12-30％、河砂24-28％、石膏4%、熟料6-10%；制備方法加入原料總量6-10％的水，經混合、壓制成型，自然養護、自然干燥制成。本發明鎂渣免燒磚采用皮江法煉鎂過程中產生的大量還原鎂渣為主要原料，既減輕了工業廢渣對環境的污染，又為建筑工程增加了新材料。本發明具有制作方法簡單、原料易得、生產周期較短、成品磚強度高的特點。
文檔編號C04B28/08GK102942347SQ20121045253
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者韓濤, 楊鳳玲, 程芳琴, 郭彥霞, 薛芳斌, 雷永勝 申請人:山西大學