一種加氣混凝土砌塊及其制備方法
【專利摘要】本發明提供一種加氣混凝土砌塊及其制備方法。該加氣混凝土砌塊由脫硫灰渣、硅質校正原料、石灰、水泥、及鋁粉組成，所述加氣混凝土砌塊中各種物料的干基重量百分比為：脫硫灰渣40%～65%，硅質校正原料為10%～35%，石灰10%～20%，水泥5%～15%，鋁粉為0.1～0.2%。本發明將加氣混凝土砌塊中脫硫灰渣的摻量為40%～65%，砌塊中固廢的利用率高，產品的質量穩定性好，生產的加氣混凝土砌塊性能優良。而且，其在制備過程中原料不需要經過烘干處理，保持正常的澆筑和靜停溫度，降低生產成本和提高企業效益，制備過程不產生二次污染，具有綠色、環保的特點。
【專利說明】一種加氣混凝土砌塊及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于固體廢棄物資源化利用領域，尤其涉及一種加氣混凝土砌塊及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國不斷加強SO2污染的控制，越來越多的燃煤電廠或冶煉行業采用脫硫工藝處理排放煙氣。干法、半干法脫硫工藝具有占地面積小、運行效率高、維護費用低、無廢酸廢水排放等優點，在我國鋼鐵、火力發電等行業得到廣泛應用。
[0003]脫硫灰渣是干法、半干法脫硫產生的固體廢棄物，歐洲對脫硫灰的研究較早，目前已經基本上實現全部資源化利用，主要用于建筑工業回填，少量用于土壤修復、路基材料和水泥工業中。根據美國煤燃燒協會(ACAA)對脫硫灰的分類統計表明，美國90%脫硫灰已經資源化利用，其中半數以上用于煤礦回填區域用于廢物穩定和固化。
[0004]我國脫硫工作開展較晚，對脫硫灰的綜合利用研究尚處于起步階段，由于脫硫灰含有大量亞硫酸鈣和游離鈣，并且化學成分極其不穩定，以脫硫灰替代天然石膏作緩凝劑生產水泥，或者替代粉煤灰水泥制品，都對水泥或制品的質量造成嚴重影響，難以利用。目前我國脫硫灰主要采用堆放或填埋的方式處理，不但占用大量土地，而且造成環境污染，因此急需解決脫硫灰的資源化利用問題。
[0005]加氣混凝土砌塊，以其輕質、隔音、保溫、抗震的優越性能，已成為我國大力推廣的新型環保的建筑圍護材料。粉煤灰加氣混凝土砌塊的原料主要是粉煤灰，約占70%。由于我國近年來基礎設施建設不斷加快，粉煤灰作為優質摻合料在商品混凝土中大量使用，使很多地區都出現了粉煤灰短缺、價格不斷攀升的情況，導致加氣混凝土企業生產成本增加，因此急需開發出新的廉價原料`及配套生產技術。因此利用脫硫灰渣制備加氣混凝土砌塊，不但能消納固廢，而且能獲得優質的建筑材料。
[0006]目前我國關于脫硫灰渣制備加氣混凝土砌塊的相關文獻和專利并不多見，近期公布的專利有以下幾個:
[0007]上海寶田新型建材有限公司《一種含燒結脫硫灰的蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊及其制備方法》(CN103304262)，涉及的制備方法對脫硫灰并沒有進行任何特殊處理，所以只能采用10%~25%的脫硫灰制備加氣混凝土砌，粉煤灰仍然是其主要原料(占40~55%)。
[0008]煙臺大學《用垃圾焚燒爐渣和脫硫灰渣生產加氣混凝土的方法》(CN103387412)，提供一種用垃圾焚燒爐渣和固硫灰渣生產加氣混凝土的方法，原料質量百分比為固硫灰渣35%~65%，硅酸鹽水泥5%~15%，生石灰10%~20%，垃圾焚燒爐渣10%~40%，利用了垃圾焚燒爐渣中少量的金屬鋁成分作為加氣混凝土的發氣劑制備加氣混凝土砌塊。所用固硫灰渣需要先經過烘干和粉磨至80微米以下，制備料漿用60°C熱水，澆筑后需要在60°C環境下靜停。該專利雖然設計采用35%~60%的固硫灰渣制備加氣混凝，但固硫灰渣首先需要經過烘干然后粉磨80微米以下處理，然后用60°C熱水制漿，澆筑之后的靜停溫度也為60°C，與常規制備方法相比需要添置烘干機，且制漿、靜停溫度均明顯提高。這不但增加了企業的生產成本，而且較高的物料和環境溫度給工人的日常生產操作也帶來一定困難。
[0009]利用脫硫灰制備加氣混凝土的相關的文獻報道有:河北工程大學單俊鴻的研究表明，脫硫渣可以替代石膏和粉煤灰用于生產加氣混凝土，但對其摻量要加以限制，只能摻入15%，否則強度下降，難以生產出合格產品。
[0010]河南理工大學劉素霞的研究發現，脫硫灰替代粉煤灰生產加氣混凝土砌塊，會造成靜停時間延長和砌塊強度降低，脫硫灰摻入量能達到干料質量的35%，但普通粉煤灰仍需加入40%，才能生產出合格的產品。
[0011]綜上所述，由于干法和半干法脫硫灰渣物理性質復雜、化學成分不穩定、活性低等問題，按常規方法在大量用于生產加氣混凝土砌塊時，產品的產量、質量和生產的穩定性均受到嚴重影響。為提高脫硫灰渣在加氣混凝土砌塊中的摻量，必須進行原料組配和處理，并結合現有的生產條件實現工藝優化，提出經濟可行的解決方案，達到降低成本、提高質量的目的。
【發明內容】
[0012]本發明所要解決的技術問題是:提供一種加氣混凝土砌塊及其制備方法。脫硫灰渣在加氣混凝土砌塊中的摻量按干基重量計達40%~65%，根據GBl 1968《加氣混凝土砌塊》進行檢測，砌塊的干容重為B06級別，抗壓強度能夠達到A3.5強度級別的要求，該方法工藝簡單，成本低，能大量消納固廢。
[0013]本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為:
[0014]一種加氣混凝土砌塊，其由脫硫灰渣、硅質校正原料、石灰、水泥、及鋁粉組成，所述加氣混凝土砌塊中各種物料`的干基重量百分比為:脫硫灰渣40%~65%，硅質校正原料為10%~35%，石灰10%~20%，水泥5%~15%，鋁粉為0.1~0.2%。
[0015]上述方案中，所述加氣混凝土砌塊中各種物料的干基重量百分比優選為:脫硫灰渣50%~55%，硅質校正原料20%~25%，所述脫硫灰渣和硅質校正原料兩種物料之和為75% ;石灰15%，水泥9.9%，鋁粉0.1%。
[0016]上述方案中，所述脫硫灰渣為煙氣干法或者半干法脫硫的產物，化學組成由亞硫酸鈣、硫酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣、氯化鈣、氟化鈣以及粉煤灰組成，SO3含量5%~25%，水分含量I~10%的粉狀物料。
[0017]上述方案中，所述硅質校正原料為石英砂、尾礦砂、或石屑中的一種或者兩種以上的混合，所述娃質校正原料中的SiO2的質量百分含量大于70%。
[0018]上述方案中，所述石灰為活性CaO含量大于80%的生石灰或消石灰，粉磨至0.08mm方孔篩篩余〈15%。
[0019]上述方案中，所述水泥為32.5等級以上的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、或復合硅酸鹽水泥。
[0020]上述方案中，所述鋁粉為鋁含量大于90%以上的鋁粉或者鋁粉膏。
[0021]加氣混凝土砌塊的制備方法，先將脫硫灰渣與硅質校正原料采用濕法粉磨工藝制備成料漿，再與石灰、水泥、鋁粉攪拌，澆筑到模具中靜停、切割后在蒸壓釜中養護得到加氣混凝土砌塊，所述靜停環境溫度為25~45°C，靜停時間為2~3小時。
[0022]上述方案中，將脫硫灰渣與硅質校正原料喂入濕法粉磨設備中制成料漿，料漿的粉磨細度為0.08mm方孔篩的篩余〈15%，料漿的水料比為0.55~0.65，所加入的水為常溫水；其具體步驟為將脫硫灰渣、硅質校正原料和水按照設定比例加入濕法球磨機中粉磨制成料漿，固體物料配料比例按照砌塊的干基配合比計算配料，例如脫硫灰渣為50%、硅質校正原料為25%時，脫硫灰渣與硅質校正原料按照2:1喂料，濕法粉磨時的加水量按照水料比為0.55~0.65，料漿的粉磨細度控制為0.08mm方孔篩篩余〈15%。
[0023]上述方案中，所述蒸壓釜養護的壓力為1.0~1.5MPa，養護時間為6~10h。
[0024]本發明的原理為:本發明采用將脫硫灰渣與少量石英砂、尾礦或者石屑等校正原料混合濕法粉磨制漿的方法，脫硫灰渣在加氣混凝土中摻量能提高到40%~65%，而制漿水溫和靜停溫度與一般加氣混凝土生產過程相同，其原理為:
[0025](I)激發脫硫灰渣活性:粉磨過程中通過磨機中研磨體和石英砂尾礦、尾礦或者石屑等其他耐磨物料對脫硫灰渣的研磨作用，破壞了原來脫硫灰渣表面的脫硫產物覆蓋層，提高脫硫灰渣的水化活性，從而克服了原來加氣混凝土中使用脫硫灰渣造成胚體強度下降、切割破損率高，蒸壓后脆裂等產品質量問題；
[0026](2)調整料漿化學組分: 脫硫灰渣中CaO含量高，而SiO2含量較低，通過原料組配加入SiO2含量>70%的石英砂、尾礦砂、石屑等校正原料，可提高料漿中SiO2含量，使砌塊中的硅鈣比更為合理，在蒸壓過程中通過水熱合成反應可形成更多的托勃莫來石結晶產物，從而提高了加氣混凝土砌塊的強度；
[0027](3)提高了原料適應性:采用濕法粉磨的工藝處理脫硫灰渣，工業化生產時對脫硫灰渣等原料的水分、細度適應性強，不但可以處理粉狀物料，也可以處理已經板結的陳放灰，物料水分、粒度變化不影響生產，原料的適應性增強。
[0028](4)提高產品質量的穩定性:通過粉磨過程中調整和控制料漿的水分、細度，還可通過調整脫硫灰和校正原料比例來控制料漿的化學成分，大大減少了脫硫灰渣水分、細度、比表面積、化學成分等波動及其對產品質量的影響，提高了加氣混凝土砌塊生產過程的穩定性。
[0029]本發明的有益效果為:
[0030]I)本發明將加氣混凝土砌塊中脫硫灰渣的摻量為40%~65%，砌塊中固廢的利用率高，產品的質量穩定性好，生產的加氣混凝土砌塊按照GB11968《加氣混凝土砌塊》檢測，干容重為B06，強度可達到A3.5等級合格品的要求。
[0031]2)本發明中除了可大量利用脫硫灰渣，還可再利用10%~35%的石屑、尾礦砂等固廢，大大拓寬了加氣混凝土企業的原料范圍，制備過程中各種原料都不需要經過烘干處理，保持正常的澆筑和靜停溫度，降低生產成本和提高企業效益，制備過程不產生二次污染，具有綠色、環保的特點。
【具體實施方式】
[0032]下面結合實施例對本發明作進一步的描述，當然下述實施例不應理解為對本發明的限制。
[0033]實施例1:
[0034]脫硫灰渣取自廣東梅州梅縣發電廠，為含少量水分的粉狀固體，SO3含量為8.32% ；尾礦砂取自廣東梅縣南口鎮，為直徑為小于Imm的細砂狀固體，SiO2含量為82.60%。[0035]料漿制備:將脫硫灰渣、尾礦砂按照砌塊的干基配合比進行配料，在濕法球磨機中與常溫水粉磨制備成料漿，料漿水料比為0.58，細度為0.08mm篩余為12%。
[0036]將料漿與42.5普通硅酸鹽水泥(梅州塔牌水泥)和石灰按照設計比例在攪拌機內攪拌120秒，待料漿溫度達到40°C后加入計量好的鋁粉再攪拌45秒，澆筑到模具中，在40°C環境中靜停2h后，脫模并切割，再置于1.2MPa的蒸壓釜中養護8小時，制得加氣混凝土砌塊。
[0037]將砌塊按照GB11968《蒸壓加氣混凝土砌塊》進行檢測，測定砌塊的干容重和抗壓強度。不同試樣的配合比和干容重、抗壓強度測定結果見表1所示。
[0038]表1不同砌塊的配合比與干容重、抗壓強度測定結果
【權利要求】
1.一種加氣混凝土砌塊，其特征在于，其由脫硫灰渣、硅質校正原料、石灰、水泥、及鋁粉組成，所述加氣混凝土砌塊中各種物料的干基重量百分比為:脫硫灰渣40%~65%，硅質校正原料為10%~35%，石灰10%~20%，水泥5%~15%，鋁粉為0.1~0.2%。
2.如權利要求1所述的加氣混凝土砌塊，其特征在于，所述加氣混凝土砌塊中各種物料的干基重量百分比為:脫硫灰渣50%~55%，硅質校正原料20%~25%，所述脫硫灰渣和硅質校正原料兩種物料之和為75% ;石灰15%，水泥9.9%，鋁粉0.1%。
3.如權利要求1所述的加氣混凝土砌塊，其特征在于，所述脫硫灰渣為煙氣干法或者半干法脫硫的產物，化學組成由亞硫酸鈣、硫酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣、氯化鈣、氟化鈣以及粉煤灰組成，SO3含量5%~25%，水分含量I~10%的粉狀物料。
4.如權利要求1所述的加氣混凝土砌塊，其特征在于，所述硅質校正原料為SiO2質量百分含量大于70%的石英砂、尾礦砂或石屑等一種或者兩種以上原料的混合。
5.如權利要求1所述的加氣混凝土砌塊，其特征在于，所述石灰為活性CaO含量大于80%的生石灰或消石灰，粉磨至0.08mm方孔篩篩余〈15%。
6.如權利要求1所述的加氣混凝土砌塊，其特征在于，所述水泥為32.5等級以上的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、或復合硅酸鹽水泥。
7.如權利要求1所述的加氣混凝土砌塊，其特征在于，所述鋁粉為鋁含量大于90%以上的招粉或者招粉膏。
8.如權利要求1所述的加氣混凝土砌塊的制備方法，其特征在于，先將脫硫灰渣與硅質校正原料采用濕法粉磨工藝制備成料漿，再與石灰、水泥、鋁粉攪拌，澆筑到模具中靜停、切割后在蒸壓釜中養護得到加氣混凝土砌塊，所述靜停環境溫度為25~45°C。
9.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，將脫硫灰渣與硅質校正原料喂入濕法粉磨設備中制成料漿，料漿的粉磨細度為0.08mm方孔篩的篩余〈15%，料漿的水料比為0.55~0.65，所加入的水為常溫水。
10.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述蒸壓釜養護的壓力為1.0~1.5MPa，養護時間為6~IOh0
【文檔編號】C04B28/10GK103755378SQ201310716501
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】黃赟, 鄒挺方 申請人:武漢理工大學, 梅縣金蔡蒸壓粉煤灰磚廠