CN102795883A - 一种电解锰渣生产高强加气混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解锰渣生产高强加气混凝土砌块及其制备方法，它是由以下原料制成：(1)基本原料：电解锰渣48％-58％、硅砂20-30％、水泥5-10％、生石灰15-25％，所述的百分比为重量百分比；(2)添加剂：以基本原料100％计，铝粉为基本原料的0.5-1.2‰、水玻璃为1-5％、苯磺酸钠类洗衣粉为0.05-0.1‰、助剂总量为0.1-0.4％，所述的百分比为重量百分比；(3)溶剂：溶剂为水，水与基本原料的水料重量比为0.6-0.7。其制备方法是将所述原料预处理后根据需要按比例强制搅拌后得到料浆，再进行静养和蒸压釜蒸汽养护得到产品。利用本发明生产的加气混凝土砌块容重低，强度大，工艺简单、操作方便、没有污染、电解锰渣消耗量大，便于机械化生产。
Description
技术领域
本发明涉及化工制备领域，具体是一种利用电解锰渣生产加气混凝土砌块及其制备方法，属于工业固体废渣综合利用技术。
技术背景
我国是世界最主要的锰金属生产国，年锰产量达世界总产量的90％以上，其产品的获得大部分是通过硫酸化合菱锰矿(主要有效成分为MnCO3)得到电解液硫酸锰后经电解来实现的，由于我国锰矿矿石中MnCO3含量仅在20％以内，矿石中其它矿物组分在化合反应过程中以电解锰渣的形式排出。一般而言，每生产1吨电解金属锰平均产生7-10吨左右的电解锰渣，由于缺乏有效的利用手段，这些含水率达到40％左右的电解锰渣全部堆存在堆场，逐年堆放的排渣已对环境造成了严重污染，主要表现为电解锰渣中含有的大量氨氮、硫酸盐、重金属锰离子等对渣场附近大气、水源、土壤等造成的污染，已成为制约我国电解锰行业发展的最重要的原因。因此，亟待解决电解锰渣资源化利用的难题。长期以来，由于我国对工业生产过程中废弃物污染环境的重视程度不够，加之电解锰渣这种惰性材料资源化利用难度较大，我国电解锰渣的无害化处置仍面临严峻挑战，其资源化利用几乎为空白，关于电解锰渣资源化利用的方法尚处于实验室研究阶段。主要包括：1)用作普通硅酸盐水泥生产的原材料，主要利用电解锰渣属于硅酸盐材料的性质，或是将电解锰渣视为工业石膏作为水泥缓凝剂加以利用，或者是将其用于水泥颜色调节剂。2)将电解锰渣用于生产特种建筑胶凝材料。这种用方式存在诸如原材料处理难度大、材料性能优势发挥不明显等问题，限制了其资源化利用，我国电解锰渣的资源化利用途径少，研究电解锰渣资源化利用是很重要的课题。
通过对我国著名“锰三角”地区的电解锰渣进行化学组成和性能分析测定知：放射性指示达到国家规定要求，电解锰渣属于活性很低的酸性渣。见下表
电解锰渣的放射性检测数据：
| 项目 | GB6566-2000 | 实测值 |
| 内照射指数|re | ≤1 | 0.2 |
| 外照射指数|r | ≤1 | 0.3 |
电解锰渣的主要成分测定如下：(各成份含量％)
| Sio2 | Cao | Mgo | Mno | Fe2o3 | Al2o3 | Na2o | K2o | 其它 | loss | 合计 |
| 32.6 | 11.9 | 1.1 | 4.2 | 12.1 | 5.8 | 0.2 | 0.6 | 少量 | 16.8 | 85.3 |
因此利用现有电解锰渣工业废弃物来制备生产高强新型蒸压加气混凝土砌块的是完全可行的。
发明内容
本发明的目的正是针对上述诸多问题，提供一种工艺简单、操作方便、没有污染、电解锰渣消耗量大，便于机械化生产的产品配方和工艺技术来生产高强新型蒸压加气混凝土砌块。
本发明解决问题所采用的技术方案是：一种电解锰渣生产高强加气混凝土砌块，它是由以下原料制成：
(1)、基本原料：电解锰渣48％-58％、硅砂20-30％、水泥5-10％、生石灰15-25％，所述的百分比为重量百分比；
(2)、添加剂：以基本原料100％计，铝粉为基本原料的0.5-1.2‰、水玻璃为1-5％、苯磺酸钠类洗衣粉0.05-0.1‰、助剂总量为0.1-0.4％，所述的百分比为重量百分比；
(3)、溶剂：溶剂为水，水与基本原料的水料重量比为0.6-0.7。
一种电解锰渣生产高强加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
①、电解锰渣预处理：将电解锰渣中掺和占总量5％-8％的生石灰粉搅拌均匀，待用；
②、细磨：按权利要求1所述比例将经过预处理的电解锰渣与硅砂进行混合细磨，将生石灰破碎，研磨成粉，待用；
③、液体料预先配制：将权利要求1所述比例的水玻璃溶解在需要加入的水中稀释制得；
④、拌料：按权利要求1所述比例将经细磨好的锰渣、硅沙与待用的生石灰、水泥、添加剂中所述的铝粉、苯磺酸钠类洗衣粉及助剂加入配制了水玻璃的液体料中，水料重量比为0.6-0.7，所有原材料混合强制高速搅拌后得到料浆，将料浆注入模框内送入静养室静养1-2小时；
⑤、蒸汽养护：待铝粉发泡完毕后按要求尺寸切割坯体，随即将坯体放入蒸压釜蒸汽养护，养护的方法是：升温2.5小时至大气压达1.25mpa，恒温恒压6小时，再降温降压2.5小时到常温，即得成品。
所述的助剂为烧碱、三乙醇醛和聚乙烯醇醛胶，在助剂总量中均占等量。
所述生石灰的有效Cao含量为70％-80％，溶解速度为8-12分钟，溶解温度为60-80摄氏度。
所述硅砂的Sio2含量大于95％，含泥量低于3％。
所述铝粉的覆水面积大于5000cm/g。
本发明中的硅砂主要是提高锰渣中的含硅量，增加强度；使用的水泥、石灰及添加剂等原材料来提供产品的早期及后期的强度，石灰作为强碱性材料，既能固化电解锰渣中残存的许多金属元素，消除污染，又能与电解锰渣中的许多物质和二氧化硅等发生化学反应增加产品的强度，尤其是经石灰激活后的电解锰渣中各组份更容易被水泥助剂等材料胶结，使其作用得以极大地发挥，产品的强度得以提高；铝粉发泡产生的泡沫在混凝土中生成大量的空隙，降低产品密度，实现轻质的目的；水玻璃是电解锰渣作胶凝材料的活性引发剂和硅酸盐混凝土强度的增强剂，加进的水玻璃能使泡孔周围的混凝土先行固化并排出多余的水份，有助于产品强度的提高，水玻璃等的加入还能适当消除因电解锰渣中二水石膏量太多造成的过度缓凝等不利影响。利用本方法生产的加气混凝土砌块容重低，强度大，成本低，低于粉煤灰蒸压加气砼的成本(详见下表)。
电解锰渣与粉煤灰蒸压加气混凝土技术指标对比：
具体实施方式
下面具体描述本发明的实施例配方和生产过程。
配方1：设计容重为400kg/m3，模具体积为V＝3.024m3(长、宽、高1.2mx4.2mx0.6m)，自重为3.024m3x400kg/m3＝1210kg的蒸压加气混凝土砌块。按本发明所提供的配比，原料各组分的数量如下：
电解锰渣48％：重580kg；硅砂20％：重242kg；水泥7％：重85kg；生石灰25％：303kg；铝粉0.92‰：：重1.11kg；苯磺酸钠类洗衣粉：0.09‰：重108.9g；助剂0.2％：重2.42kg(烧碱、三乙醇醛和聚乙烯醇醛胶各0.807kg)；水玻璃2％：重24kg；水：726kg。
配方2：设计容重为600kg/m3，模具体积为V＝3.024m3(长、宽、高1.2mx4.2mx0.6m)，自重为3.024m3x600kg/m3＝1815kg的蒸压加气混凝土砌块。按本发明所提供的配比，原料各组分的数量如下：
电解锰渣50％：重908kg；硅砂20％：重363kg；水泥5％：重91kg；生石灰25％：453kg；铝粉0.6‰：重1.089kg；苯磺酸钠类洗衣粉：0.09‰：重163g；助剂0.2％：重3.63kg(烧碱、三乙醇醛和聚乙烯醇醛胶各1.21kg混合均匀)；水玻璃1.3％：重24kg；水：1180kg。
电解锰渣生产高强加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤，以配方2为例：
①、电解锰渣预处理：将908kg电解锰渣中掺和8％145.2kg的生石灰粉搅拌均匀待用。
②、细磨：在经过预处理的电解锰渣中，按配方2添加363kg的硅砂进行细磨，细度为70目；将生石灰破碎后，进行研磨，细度为100目，送入石灰库中待用。
③、液体料预先配制：将24kg的水玻璃预先溶解在需要加入的水中稀释制得，根据水料重量比确定水量，水量1180kg。
④、拌料：按配方2将生石灰粉、水泥、细磨后的锰渣和硅砂、铝粉，苯磺酸钠类洗衣粉及助剂加入水玻璃的液体料中，水料重量比为0.65，混合强制搅拌后得到料浆，将料浆注入模框内送入静养室静养1-2小时。
⑤、蒸汽养护：待铝粉发泡完毕后按要求尺寸切割坯体，随即将坯体放入蒸压釜蒸汽养护，养护的方法是：升温2.5小时至大气压达1.25mpa，恒温恒压6小时，再降温降压2.5小时到常温，即得成品。
本发明中使用的少量水泥在原料中主要提供早期强度；生石灰主要作为钙质材料，在湿热条件下可与电解锰渣中的石英反应生成水化硅酸钙凝胶，也提供强度；电解锰渣替代传统加气砼生产中的粉煤灰，电解锰渣中所含二水石膏起到控制和延缓石灰消解的作用，其余作为填充料；铝粉作为发泡剂，其与H2O反应放出氢气，从而在制品内部产生大量空隙，降低密度，实现加气砼的目的。
本发明充分利用了电解锰渣中包含的化学成份：二氧化硅和二水石膏；二氧化硅在制作产品过程中参与化学反应，使得电解锰渣能够替代传统加气砼生产中的粉煤灰使用，二水石膏起到控制处延缓生石灰消解的作用。使用该配方得到的产品质量，特别是产品强度符合国标要求；使用该配方能达到消废、利废的目的。
本发明中选用的主要原材料：生石灰应符合JC/T479-1992的规定，水泥应符合GB175的规定，水玻璃应符合GB/T4209-1996的规定，水泥发泡剂等助剂也应符合国家相关规定。
Claims (6)
1.一种电解锰渣生产高强加气混凝土砌块，其特征于，它是由以下原料制成：
(1)、基本原料：电解锰渣48％-58％、硅砂20-30％、水泥5-10％、生石灰15-25％，所述的百分比为重量百分比；
(2)、添加剂：以基本原料100％计，铝粉为基本原料的0.5-1.2‰、水玻璃为1-5％、苯磺酸钠类洗衣粉为0.05-0.1‰、助剂总量为0.1-0.4％，所述的百分比为重量百分比；
(3)、溶剂：溶剂为水，水与基本原料的水料重量比为0.6-0.7。
2.一种电解锰渣生产高强加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
①、电解锰渣预处理：将电解锰渣中掺和占总量5％-8％的生石灰粉搅拌均匀，待用；
②、细磨：按权利要求1所述比例将经过预处理的电解锰渣与硅砂进行混合细磨，将生石灰破碎，研磨成粉，待用；
③、液体料预先配制：将权利要求1所述比例的水玻璃溶解在需要加入的水中稀释制得；
④、拌料：按权利要求1所述比例将经细磨好的锰渣、硅沙与待用的生石灰、水泥、添加剂中所述的铝粉、苯磺酸钠类洗衣粉及助剂加入配制了水玻璃的液体料中，水料重量比为0.6-0.7，所有原材料混合强制高速搅拌后得到料浆，将料浆注入模框内送入静养室静养1-2小时；
⑤、蒸汽养护：待铝粉发泡完毕后按要求尺寸切割坯体，随即将坯体放入蒸压釜蒸汽养护，养护的方法是：升温2.5小时至大气压达1.25mpa，恒温恒压6小时，再降温降压2.5小时到常温，即得成品。
3.根据权利要求1所述的电解锰渣生产高强加气混凝土砌块，或权利要求2所述的电解锰渣生产高强加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于：所述的助剂为烧碱、三乙醇醛和聚乙烯醇醛胶，在助剂总量中均占等量。
4.根据权利要求1所述的电解锰渣生产高强加气混凝土砌块，或权利要求2所述的电解锰渣生产高强加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于：所述生石灰的有效CaO含量为70％-80％，溶解速度为8-12分钟，溶解温度为60-80摄氏度。
5.根据权利要求1所述的电解锰渣生产高强加气混凝土砌块，或权利要求2所述的电解锰渣生产高强加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于：所述硅砂的SiO2含量大于95％，含泥量低于3％。
6.根据权利要求1所述的电解锰渣生产高强加气混凝土砌块，或权利要求2所述的电解锰渣生产高强加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于：所述铝粉的覆水面积大于5000cm/g。
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