CN102503338A - 一种用工业固体废渣生产建筑干砂浆的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用工业固体废渣生产建筑干砂浆的工艺方法，所述建筑干砂浆由胶凝剂、废型砂和有机高分子材料按比例混合形成，所述胶凝剂由活性剂、脱硫石膏、水泥熟料和矿渣组成，所述活性剂由含氧化铝废渣、石灰渣和碱金属硫酸盐废渣组成，所述矿渣为高炉水渣或高炉水渣与粉煤灰混合物，所述脱硫石膏为烟气脱硫石膏，所述废型砂为铸造型砂废弃物，所述有机高分子材料为可分散乳胶粉。本发明充分利用固体工业废渣，变废为宝，不仅能确保建筑干砂浆的质量，降低建筑干砂浆生产成本，而且不需要消耗燃料，节约了能源和工业原材料，不但不会污染环境，而且消化很多固体废渣，对环境治理有非常大的作用，是一种新型的环保型建筑干砂浆。

Description

一种用工业固体废渣生产建筑干砂浆的工艺方法

技术领域

本发明涉及建筑材料，尤其涉及用工业固体废渣生产建筑干砂浆的工艺方法。

背景技术

建筑干砂浆亦称预混（干）砂浆，它是在工厂经准确配料和均匀混合而制成的砂浆半成品，到施工现场只需加水搅拌即可使用。干混砂浆的生产与应用，是建筑业和建材业的一次新技术革命，是未来材料发展的一个主要方向。

砂浆是各类建筑和构筑工程中应用十分广泛的材料，以其薄层发挥粘结、装饰、防护和衬垫等作用。以粘结功能为主的砂浆主要有砌筑砂浆、墙地砖粘贴砂浆、勾缝砂浆、锚固砂浆等；以装饰修效果为主的砂浆主要有各种抹面砂浆、内外墙腻子、彩色装饰砂浆等；以起防护作用为主的有防水砂浆、各种耐蚀砂浆、地面自流平砂浆、耐磨砂浆、绝热保温砂浆、吸声砂浆、修复砂浆、防霉砂浆、屏蔽砂浆等。

传统砂浆在施工现场拌制使用，需要占用一定的场地，而且粉尘对场地会造成一定的环境污染，同时材料露天堆放在土地上，导致杂质较多，含泥量大，配料计量不准确，和易性难控制，骨科筛分随意性大，导致砂浆空隙率偏高、干缩率大、抗渗性差、最终导致外墙的抹灰出现空鼓、裂缝和渗透等问题发生。相比而言，干混砂浆所有配料在生产车间按照精确的计量、充分混合均匀后，到工地现场按照确定的水灰比加水搅拌即可。它克服了配料计量不准确、污染环境、含水泥量超标等众多问题。同时通过掺加不同的化学外加剂可以改善和优化产品性能。如：强塑性、加速和推迟凝固、稠度、溶解度、发泡性、润滑性、强度、耐腐蚀、不褪色、密封性、抗裂抗渗性等，基本可满足新型墙体材料的要求。

目前建筑干砂浆主要以水泥为主要胶结料与干燥筛分处理的细集料、矿物掺合料、加强材料和外加剂按一定比例混合而成的混合物。生产建筑干砂浆所采用都是工业原材料，成本较高，对消化固体工业废渣没有起到作用。

发明内容

针对上述现有技术中生产建筑干砂浆所存在的问题，本发明提供了一种用工业固体废渣生产建筑干砂浆的方法，既可节约工业原料，降低材料成本，又可解决固体工业废渣对环境的危害。

本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述用固体工业废渣生产建筑干砂浆的工艺方法是：所述建筑干砂浆由胶凝剂、废型砂和有机高分子材料组成，所述胶凝剂由活性剂、脱硫石膏、水泥熟料和矿渣组成，所述活性剂由含氧化铝废渣、石灰渣和碱金属硫酸盐废渣组成，所述矿渣为高炉水渣或高炉水渣与粉煤灰混合物，所述脱硫石膏为烟气脱硫石膏，所述废型砂为铸造型砂废弃物、所述有机高分子材料为可分散乳胶粉，并按下述工艺方法制备而成：

（1） 先将1-50%wt的含氧化铝废渣、1-50%wt的碱金属硫酸盐和2-90%wt的石灰渣分别破碎筛分成粒度小于5mm，再将其混合制成活性剂，

（2） 将高炉水渣或重量比为80～99︰1～20的高炉水渣和粉煤灰分别破碎筛分混合后制成矿渣，

（3） 再将重量比为4︰4﹕8~30﹕84~62的活性剂、脱硫石膏、水泥熟料、矿渣加入球磨机进行研磨，使其表面积达到420~500㎡/g。制成胶凝剂，

（4） 再将废型砂破碎烘干筛分为20~100目作为建筑干砂浆的骨料，

（5） 再取重量比为30~60:38~68：1~3，50：10:2的胶凝剂、废型砂、高分子材料进行充分混合制成建筑干砂浆。

所述含氧化铝废渣优选锻烧铝钒土废渣粉末、氧化铝废渣粉末。

所述碱金属硫酸盐废渣是指无水硫酸钠废渣、无水硫酸钾废渣。

所述高炉水渣由于具有潜在的水硬胶凝性能，可以作为优质的水泥原料；所述粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害；所述含氧化铝废渣优选煅烧铝矾土废渣和氧化铝废除渣，煅烧铝矾土主要用于高铝瓷质耐磨材料，工业陶瓷等，对三氧化二铝含量要求比较高，对影响白度铁含量有严格限制，往往煅烧后三氧化二铝含量低和含铁高的铝矾土就废弃，严重浪费煅烧燃料和影响环境；本发明优选在生成粘胶纤维等化纤或甲酸等产品过程，产生的大量工业废渣硫酸钠。此废渣因纯度偏低或含某些有气味的杂质，影响其再其他领域使用，往往直接填埋或堆放影响环境。

所述的脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫后产生含石膏成分的固体废渣。燃煤电厂烟气SO2对大气污染严重，破坏生态环境和危害人体呼吸***及心血管健康，加大癌症发病率，甚至影响人类基因造成遗传疾病，这是人所共知的。烟气脱硫采用的工业化比较成熟和应用广泛是石灰石－石膏法脱硫工艺，而造成二次污染的脱硫石膏大量堆放分解对气候、土壤、植物和人类健康带来危害。如果石灰石－石膏法继续作为未来烟气脱硫主导工艺的话，脱硫石膏贻患必将成为继二氧化硫、氮氧化物后的又一大污染源。

所述废型砂是铸造后不再作型砂使用的型砂，普通的水玻璃型砂含有硅酸钠，导致土壤碱性，会导致草烧死，鱼不生长，由于大量废弃污染环境。

本发明基本要点利用碱金属硫酸盐废渣的Na2SO4（K2SO4）和CaO在本发明物水化过程发生化学反应生成含有NaOH（KOH）和CaSO4活性剂，NaOH和CaSO4可以激发高炉水渣或粉煤灰具有潜在的水硬胶凝性能，煅烧铝矾土含有大量的活性氧化铝，与Ca(OH)2反应生成铝酸钙，迅速提高本发明物所述胶凝剂材料的早期抗压和抗折等物理强度，脱硫石膏同样含有CaSO4，也能激发高炉水渣或粉煤灰具有潜在的水硬胶凝性能能和调整胶凝剂材料的凝结时间。代替水泥用于建筑干砂浆。

本发明另一要点是在生产建筑干砂浆过程中用铸造废型砂代替普通建筑用砂作为建筑干砂浆骨料。

本发明充分利用固体工业废渣，变废为宝，不仅能确保建筑干砂浆的质量，降低建筑干砂浆生产成本，而且不需要消耗燃料，节约了能源，不但不会污染环境，而且消化很多固体废渣，对环境治理有非常大的作用，是一种新型的环保型建筑干砂浆。

相关部分化学反应方程式如下：

 HCOONa+H2SO4=HCOOH+Na2SO4

 Na2SO4+Ca(OH)2=2NaOH+ CaSO4。

具体实施方式

实施例一：

第一步：将煅烧铝矾土废渣、石灰渣、无水硫酸钠废渣破碎筛分，要求粒径小于5mm。取煅烧铝矾土废渣粉末1kg、含无水硫酸钠废渣1kg 、石灰渣2kg混合均匀， 配制成活性剂，

第二步：取10.0kg干燥的高炉水渣制成矿渣，

第三步：取第一步制成的活性剂0.2kg，脱硫石膏0.2kg，水泥熟料0.5kg和第二步制成的矿渣4.1kg加入试验球磨机进行研磨，使其表面积达到420~500㎡/g并充分均化为32.5级建筑胶凝剂。

抽取本实施例1生产的胶凝剂实验测试：按32.5级矿渣硅酸盐水泥各项物理性能标准测其各项性能指标：

取3.6kg上述制成的建筑胶凝剂与10.8kg标准砂？、1.8kg水做成两组12个标准混凝土试块。

进行细度、SO3含量、MgO含量、烧失量、初凝时间、终凝时间测定，将两组12个标准混凝土试块分两组进行3天、28天的各项性能测试结果如下：

表1（国家标准为矿渣32.5水泥国家标准）

第四步 取废型砂烘干，筛分，制成20~50目和50~100目废型砂为骨料备用，

第五步 取第三步制成的胶凝剂50kg 、第四步制成的20~50目骨料38kg和 50~100目骨料10kg、可分散乳胶粉2kg 充分混合均匀制成建筑干砂浆。该建筑干砂浆可用于墙面抹面、铺贴瓷砖、地面扫平等用途。

第六步 取干砂浆依相应标准检测，测试数据如下：

指标	28天粘结强度	28天收缩率	28天抗压强度
					0.6MPa	0.2%	10MPa

实施例二：

第一步：将氧化铝废渣、石灰渣、无水硫酸钾废渣破碎筛分，要求粒径小于5mm。取氧化铝废渣粉末15kg、无水硫酸钾废渣20kg 、石灰渣40kg混合均匀， 配制成活性剂，

第二步：取按重量比为85﹕10的高炉水渣和粉煤灰破碎筛分混合制成的矿渣10 kg，

第三步：取第一步制成的活性剂1kg，脱硫石膏1kg，水泥熟料5kg和第二步制成的矿渣17kg加入试验球磨机进行研磨，使其表面积达到420~500㎡/g并充分均化为32.5级建筑胶凝剂。

抽取本实施例1生产的胶凝剂实验测试：按32.5级矿渣硅酸盐水泥各项物理性能标准测其各项性能指标：

取3.6kg上述制成的建筑胶凝剂与10.8kg标准砂？、1.8kg水做成两组12个标准混凝土试块。

进行细度、SO3含量、MgO含量、烧失量、初凝时间、终凝时间测定，将两组12个标准混凝土试块分两组进行3天、28天的各项性能测试结果如下：

表2（国家标准为矿渣42.5水泥国家标准）

第四步 取废型砂烘干，筛分，制成20~50目和50~100目废型砂为骨料备用，

第五步 取第三步制成的胶凝剂40kg 、第四步制成的20~50目骨料30kg和 50~100目骨料20kg、可分散乳胶粉1kg 充分混合均匀制成建筑干砂浆。该建筑干砂浆可用于墙面抹面、铺贴瓷砖、地面扫平等用途。

第六步 取干砂浆依相应标准检测，测试数据如下：

指标	28天粘结强度	28天收缩率	28天抗压强度
					0.6MPa	0.2%	10MPa

 本发明所述制备活性剂碱金属硫酸盐废渣也可以是部份或全部硫酸铝、硫酸铝钾、硫酸铝钠、硫酸钠、硫酸钾等工业原料；所述石灰渣也可以是部份或全部氧化钙、氢氧化钙等工业原料。

Claims (4)

1. 一种用工业固体废渣生产建筑干砂浆的工艺方法，其特征在于：所述建筑干砂浆由胶凝剂、废型砂和有机高分子材料组成，所述胶凝剂由活性剂、脱硫石膏、水泥熟料和矿渣组成，所述活性剂由含氧化铝废渣、石灰渣和碱金属硫酸盐废渣组成，所述矿渣为高炉水渣或高炉水渣与粉煤灰混合物，所述脱硫石膏为烟气脱硫石膏，所述废型砂为铸造型砂废弃物，所述有机高分子材料为可分散乳胶粉，并按下述方法步骤制备而成：

（1） 先将1-50%wt的含氧化铝废渣、1-50%wt的碱金属硫酸盐和2-90%wt的石灰渣分别破碎筛分成粒度小于5mm，再将其混合制成活性剂，

（2） 将高炉水渣或重量比为80～99︰ 1～20的高炉水渣和粉煤灰分别破碎筛分混合成矿渣，

（3） 再将重量比为4﹕4﹕8~30﹕84~62的活性剂、脱硫石膏、水泥熟料、矿渣加入球磨机进行研磨，使其表面积达到420~500㎡/g，制成胶凝剂，

（4） 再将废型砂破碎烘干筛分为20~100目作为建筑干砂浆的骨料，

（5）再取重量比为30～60:38～68：1～3的胶凝剂、废型砂、高分子材料进行充分混合制成建筑干砂浆。

2.根据权利要求1所述的一种用工业固体废渣生产建筑干砂浆的工艺方法，其特征在于：所述含氧化铝废渣为锻烧铝钒土废渣或氧化铝废渣。

3.根据权利要求1所述的一种用工业固体废渣生产建筑干砂浆的工艺方法，其特征在于：所述碱金属硫酸盐废渣为无水硫酸钠废渣或无水硫酸钾废渣。

4.根据权利要求1所述的一种用工业固体废渣生产建筑干砂浆的工艺方法，其特征在于：所述脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫后产生含石膏成分的固体废渣。