CN101857413B - 一种利用花岗岩石渣粉制备的鱼礁材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用花岗岩石渣粉制备的鱼礁材料的制备方法，属于环保领域和渔业基础设施技术领域。旨在解决石材生产过程中花岗岩石渣粉不能利用的难题。本发明以天然花岗岩加工过程中所产生的石渣粉为主要原料，制备出抗压强度大于70MPa的无粗骨料混凝土，石渣粉掺入量达到70％，固体废物总体利用率在80％以上，能够适应大高度、大体积、大孔洞率和复杂结构人工鱼礁的建造。利用废弃花岗岩石渣粉制作人工鱼礁，既可为花岗岩石渣粉的综合利用增加一条新途径，又能解决人工鱼礁建设中的原材料缺乏问题，有明显的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于环保和渔业基础设施技术领域，提供一种利用废弃花岗岩石渣粉制备人工鱼礁材料的方法。
背景技术
我国具有丰富的花岗岩资源，其中福建泉州是国内最大的石材加工集散地之一，仅泉州一地每年生产石板材5400万m2，产生荒料54万m3。仅石板材和混凝土骨料这两项，每年就有几十万吨的石渣、石粉被丢弃。这些废弃物大量堆积，或排放到海岸边，成为了新的污染源，严重污染环境，急待采取有效措施加以综合利用。
另一方面，我国沿海地区每年往海洋中投放大量的水泥混凝土人工鱼礁。制造普通混凝土人工鱼礁要消耗大量天然砂石，不但加剧了建筑用砂石的紧张程度，还对自然生态环境有一定的负面影响。
早期的人工鱼礁多采用天然石、砖、植物等原料来建造，后来废旧汽车、轮胎、船、油罐等被大量用于人工鱼礁的建设。这些废弃物人工鱼礁除存在礁体空间布局不合理、体积空间小外，更为严重的这些废弃物可在海水中分解并释放出有害物质，不仅不能提高鱼类产量，而且还会破坏海岸带的生态***。鉴于上述原因，国内外纷纷发展水泥混凝土人工鱼礁。
美国的reefball基金会，开发出一种形同“鸡笼”的人工鱼礁，并拥有名称为reefball的专利(US Pat.5836265)。但普通水泥混凝土碱度高，会破坏对水产资源有益的藻类及微生物的栖息环境，不能直接用来建造鱼类增殖礁。当普通混凝土在海水中长期浸泡时，随着Ca(OH)2的不断溶出，碱性度下降。在此过程中混凝土外侧会附着上耐碱能力强的藤壶等贝壳生物，而影响了微生物的附着与藻类的生长。
公开号为CN101439939的专利描述了一种用于制造混凝土人工鱼礁的低碱度胶凝材料的方法，其特征在于利用高炉水淬矿渣；粉煤灰、炉渣等原料，磨细到一定比表面积，便得到用于制造混凝土人工鱼礁的低碱度胶凝材料。这种胶凝材料水化后不会产生Ca(OH)2，碱度较低。但上述固体废弃物都是普通水泥混凝土常用的固体废弃物。虽然该专利在低碱度方面有所创新，但由于所得鱼礁混凝土的强度限制，还不能用于制备同时具有大体积和大空洞率和形状复杂的人工鱼礁。
公开号为CN101475348的专利描述了一种以冶金渣为主要原料的人工鱼礁制备方法，但此方法制备的人工鱼礁要经高温养护，工艺复杂，成本较高。由于强度限制，大约为40MPa左右，也不能用于制备同时具有大体积和大空洞率的形状复杂的人工鱼礁。
本项发明就是以天然花岗岩加工过程中所产生的废弃石渣粉为主要原料，制备高强度结构材料以适应大高度、大体积、大孔洞率和复杂结构人工鱼礁的建造。用废弃花岗岩石渣粉制作人工鱼礁，既可为工业废渣的综合利用增加一条新途径，又能解决人工鱼礁建设中的原材料缺乏问题，有明显的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明是要充分利用花岗岩石渣粉含有大量石英及长石等硅酸盐矿物的成分特点，对极细的花岗岩石粉部分采用梯级混磨的方法将其进一步磨细直至出现明显的纳米颗粒，并具备一定的胶凝反应活性，同时掺入矿渣、水泥熟料和石膏等制成含有纳米花岗岩石粉的低碱度胶凝材料。这种含有纳米花岗岩石粉的低碱度胶凝材料可用来制备低碱度人工鱼礁混凝土。
本发明一种利用花岗岩石渣粉制备的鱼礁材料的制备方法的具体步骤如下：
1、人工鱼礁混凝土不使用粗骨料，将花岗岩石渣粉用1.2mm(15目)方孔筛进行分级，将筛上较粗部分筛出。将筛下部分烘干至含水率0.01％～1％，再用0.42-0.297mm(40-50目)方孔筛再对其分级。将筛上部分作为人工鱼礁混凝土的细骨料备用。所用花岗石粉中，石英的含量在25％～40％，长石的含量在25％～65％，黑云母或/和角闪石10％～30％，其余矿物不限。
2、将筛下的石粉部分在磨机中磨细至比表面积2000～4000cm2/g，与原始粒级的水淬高炉矿渣进一步混磨至比表面积3000～6000cm2/g，其中水淬高炉矿渣的含水率也要求在0.01％～1％。在混磨过程中，石粉与矿渣的配料比以干基重量百分比计分别为：石粉占50％～70％，高炉水淬矿渣占30％～50％。
3、将上述石粉与水淬高炉矿渣的混合细粉再与水泥熟料和石膏进行配料，水泥熟料与石膏的粒度要求与普通水泥厂的入磨粒度相同。配料按干基重量百分比计分别为：混合粉占60％～80％，水泥熟料占15％～30％，石膏占5％～10％。将配好的料在球磨机中进行第二次混磨，至比表面积4000～7000cm2/g，就得到了含有纳米石粉的鱼礁胶凝材料。
4、将上述步骤1所得细骨料与步骤3得到的胶凝材料进行混合，其中细骨料占混合后质量的40％～60％，鱼礁胶凝材料占混合后质量的40％～60％；混合后，再加入占固体质量分数10％～15％的水和0.5％-1.5％的减水剂，搅拌均匀后经浇注成型和养护，便得到了花岗岩石渣粉人工鱼礁材料。
本发明的有益之处：(1)以花岗岩石渣粉为主要原料的人工鱼礁材料的抗压强度在70MPa以上，强度明显优于其它混凝土人工鱼礁材料。(2)与普通硅酸盐水泥混凝土相比本发明的花岗岩石渣粉混凝土材料中固体废物总体利用率可达80％以上，对节能减排有重要意义。(3)利用花岗岩石渣粉在磨细至纳米级后具备一定的胶凝反应活性的特点，制备成花岗岩石渣粉混凝土，解决了现有技术中花岗岩石渣粉难以利用的难题。(4)由于大幅度降低了水泥熟料的用量，选用矿渣、花岗岩石渣粉等碱性较低的原料，减少了水化产物中Ca(OH)2的含量，可使人工鱼礁混凝土的碱度大幅度降低，有利于提高人工鱼礁的海洋生态相容性。
具体实施方式
实施例1
(1)将花岗岩石渣粉用2.5mm方孔筛网进行分级，将筛上较粗部分筛出，作为建筑用砂出售，将筛下部分进行烘干至含水率0.4％。将烘干后的石渣粉用0.315mm方孔筛分级，筛上部分作为人工鱼礁混凝土的细骨料备用，筛下部分在磨机中磨细至比表面积3000cm2/g。
(2)将步骤1中磨细的石粉与烘干后的水淬高炉矿渣进行混磨至比表面积4000cm2/g，其中入磨的水淬高炉矿渣的含水率为0.6％。在混磨过程中，石粉与矿渣的配料比以干基重量百分比计分别为：石粉占60％，高炉水淬矿渣占40％。
(3)将上述石粉与水淬高炉矿渣的混合细粉再与水泥熟料和石膏进行配料，配料按干基重量百分比计分别为：混合粉占53％，水泥熟料占21％，石膏占6％。将配好的料在球磨机中进行第二次混磨，至比表面积6000cm2/g，就得到了花岗岩石渣粉的人工鱼礁胶凝材料。
(4)将上述步骤1、3所得细骨料与胶凝材料按3∶2的比例混合后再加入占固体质量分数12％的水和0.5％的减水剂，搅拌均匀后进行浇注成型。
(5)将所得人工鱼礁材料试件在标准养护室中带模养护一天后脱模，并在90℃蒸汽中继续养护2天，3天抗压强度达到73.25Mpa，28天抗压强度达到80.64Mpa。
实施例2
(1)将花岗岩石渣粉用1.2mm方孔筛网进行分级，将筛上较粗部分筛出，作为建筑用砂出售，将筛下部分进行烘干至含水率0.6％。将烘干后的石渣粉用0.297mm方孔筛分级，筛上部分作为人工鱼礁混凝土的细骨料备用，筛下部分在磨机中磨细至比表面积4000cm2/g。
(2)将步骤1中磨细的石粉与烘干后的水淬高炉矿渣进行混磨至比表面积5500cm2/g，其中入磨的水淬高炉矿渣的含水率为0.4％。在混磨过程中，石粉与矿渣的配料比以干基重量百分比计分别为：石粉占60％，水淬高炉矿渣占40％。
(3)将上述石粉与水淬高炉矿渣的混合细粉再与水泥熟料和石膏进行配料，配料按干基重量百分比计分别为：混合粉占53％，水泥熟料占21％，石膏占6％。将配好的料在球磨机中进行第二次混磨，至比表面积7000cm2/g，就得到含花岗岩石渣粉的人工鱼礁胶凝材料。
(4)将上述步骤1、3所得细骨料与胶凝材料按2∶3的比例混合后再加入占固体质量分数13％的水和0.7％的减水剂，搅拌均匀后进行浇注成型。
(5)将所得人工鱼礁材料试件在标准养护室中带模养护一天后脱模，并在标准养护室中继续养护，3天抗压强度达到55.42Mpa，28天抗压强度达到78.06Mpa。
Claims (1)
1.一种利用花岗岩石渣粉制备的鱼礁材料的制备方法，其特征在于：所用原料为花岗石渣粉、水淬高炉矿渣、水泥熟料和石膏，其中花岗石渣粉中石英的质量百分含量为25％～40％，长石的质量百分含量为25％～65％，黑云母、角闪石中的一种或两种的质量百分含量为10％～30％，其余矿物不限；
步骤一、将花岗岩石渣粉用1.2mm方孔筛进行分级，将筛上较粗部分筛出舍弃；再用0.42-0.297mm方孔筛再对筛下部分分级，将筛上部分作为人工鱼礁混凝土的细骨料备用；
步骤二、对所用物料采用梯级混磨方式，将步骤一0.42-0.297mm方孔筛筛下的石粉部分在磨机中磨细至比表面积2000～4000cm2/g，与原始粒级的水淬高炉矿渣进一步混磨至比表面积3000～6000cm2/g；在混磨过程中，石粉与矿渣的配料比以干基重量百分比计分别为：石粉占50％～70％，水淬高炉矿渣占30％～50％；
步骤三、将步骤二得到的石粉与水淬高炉矿渣的混合细粉再与水泥熟料和石膏进行配料，配料按干基重量百分比计分别为：混合细粉占60％～80％，水泥熟料占15％～30％，石膏占5％～10％；将配好的料在球磨机中进行第二次混磨，至比表面积4000～7000cm2/g，就得到了含有纳米石粉的鱼礁胶凝材料；
步骤四、将步骤一得到的细骨料与步骤三得到的鱼礁胶凝材料进行混合，其中细骨料占混合后质量的40％～60％，鱼礁胶凝材料占混合后质量的40％～60％；混合后，再加入占细骨料与鱼礁胶凝材料总质量分数10％～15％的水和0.5％～1.5％的减水剂，搅拌均匀后经浇注成型并进行养护，便得到了花岗岩石渣粉人工鱼礁材料。
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