CN109761555B - 一种石英尾渣保温砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是一种石英尾渣保温砖及其制备方法，经过采用水泥、碎石、轻骨料、石英尾渣粉，使得采用石英尾渣粉替代传统保温砖制备过程采用的粉煤灰，使得保温砖在制备过程中，原料中有效成分相互作用，并在石英尾渣砖中硅成分含量较高的前提下，促进砖体在蒸压釜中进行硅酸盐水化反应，增强保温砖的强度，经过采用石英尾渣粉，相比粉煤灰来说，其与水泥砂浆的相容性较优，能够保障彼此之间牢固持久的结合，提高砖体粘结性能，避免开裂和脱落现象，并且对石英尾渣进行充分利用，实现了废弃物的回收利用，降低了成本。

Description

一种石英尾渣保温砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是一种石英尾渣保温砖及其制备方法。

背景技术

石英尾渣是尾矿资源中的一种，是化工厂从莹石矿中提取氟化钙排出的废渣，而大量的废渣被作为废物堆放，不仅造成了环境污染，而且还使得废渣中大量有益成分得不到综合的利用，造成化工厂原料以及中间产物的浪费，使得地球上的资源得不到合理的开发与利用。

为此，有研究者对化工厂排除的废渣进行综合分析与研究，将其利用与建筑行业，使得化工厂的废渣得到了较好的综合利用，不但解决了废渣的长期堆放对环境的威胁，而且还使废渣中的有益成分得到了综合利用，节约了原材料，使得自然资源得到了合理的开发与利用。但是，化工厂排除的废渣产品种类数不胜数，而且将其用于制备建筑行业的产品种类也较多，但大多集中在建筑砖、建筑砌块等领域。例如：专利号为201410195090.4中公开了针对建筑砖具有易吸水、易收缩，并且抗折抗压强度不理想的缺陷，采用石英尾渣作为原料制备建筑砖产品，经过石英尾渣：生石灰：辅料＝65-75:5-7:23-25，而其中采用的辅料时粉煤灰或砂等成分，经过调整配料、级配，加强蒸压，促进化合反应，双液压成型，彻底解决了石英尾渣砖容易收缩的技术问题，改善了石英尾渣砖的抗压强度、抗折强度和抗冻性能。再例如：专利号为201510739959.1中公开了石英尾渣保温砌块及其制备，通过空心砌块与填充材料进行组合制备，并对空心砌块与填充材料的原料中均包括有石英尾渣粉，石英尾渣粉是采用石英尾渣研磨而成的细粉，促使适应为扎粉与生石灰、铝粉或者水泥之间发生协同功效，降低原料中的放射性物质，提高保温砌块的品质，使得空心砌块的冻后抗压强度达到5.1-5.8MPa，使得保温砌块的冻后抗压强度达到5.4-6.1MPa，在一定程度上，经过空心砌块中填充填充料，使得冻后抗压强度得到了改善，改善了传热系数。但是，对于建筑材料制备过程，尤其是保温砖或者保温砌块制备过程中，对产品性能的优化追求，依然是本领域技术人员不断努力的方向，尤其是抗折抗压强度、保温性能以及放射性等。

鉴于此，本研究者结合多年来对石英尾渣在建筑材料领域应用的研究，将石英尾渣作为原料制备保温砖，改善保温砖性能，提高保温砖品质作出更进一步的研究，为石英尾渣保温砖制备提供了一种新思路。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种石英尾渣保温砖及其制备方法。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

石英尾渣保温砖，原料以质量百分比计为水泥8-14％，碎石40-45％，轻骨料5-8％，石英尾渣粉35-40％。

优选，所述的原料以质量百分比计为水泥13.4％，碎石42.8％，轻骨料6.4％，石英尾渣粉37.4％。

优选，所述的原料以质量百分比计为水泥9％，碎石43％，轻骨料8％，石英尾渣粉40％。

优选，所述的原料以质量百分比计为水泥11％，碎石44％，轻骨料6％，石英尾渣粉39％。

优选，所述的原料以质量百分比计为水泥8％，碎石45％，轻骨料8％，石英尾渣粉39％。

优选，所述的轻骨料采用的是膨胀玻化微珠，玻化率达到60％，并在膨胀玻化微珠外掺占膨胀玻化微珠质量3-8％的聚氨酯材料。

优选，所述的原料成分中还添加有淀粉醚。所述的淀粉醚添加量占原料成分总重量1-10％。

上述的石英尾渣保温砖制备方法，包括以下步骤：

(1)将碎石与石英尾渣粉进行配制，得到生料混合物；将轻骨料、水泥配比混合，加水质量占比为10-15％水后，再与生料混合物充分搅拌，得熟料；

(2)将熟料经过输送机送入缓冲料斗，经双向液压压砖机进行双向液压成型，脱模，经码坯机码在蒸养车上，送入蒸压釜中，采用水蒸气维持蒸压压力为0.9-1.4MPa，温度为180-190℃下蒸压养护处理6-9h，检验，即得。

本发明创造未尽事宜的其他技术参数，可以参照专利号为201410195090.4中所公开的技术内容以及技术参数进行操作，例如：经过液压压砖机进行双液压成型时，按照温度为151℃，压力为0.5MPa的1kg水蒸气的焦耳热量来算，其产生的压力为700t-1000t水蒸气；其中最优选是将压力控制在800t水蒸气。

与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：

经过采用水泥、碎石、轻骨料、石英尾渣粉，使得采用石英尾渣粉替代传统保温砖制备过程采用的粉煤灰，使得保温砖在制备过程中，原料中有效成分相互作用，并在石英尾渣砖中硅成分含量较高的前提下，促进砖体在蒸压釜中进行硅酸盐水化反应，增强保温砖的强度，经过采用石英尾渣粉，相比粉煤灰来说，其与水泥砂浆的相容性较优，能够保障彼此之间牢固持久的结合，提高砖体粘结性能，避免开裂和脱落现象，并且对石英尾渣进行充分利用，实现了废弃物的回收利用，降低了成本。

经过将碎石与石英尾渣粉单独进行预混合，将轻骨料、水泥配合加水质量占比为10-15％水后，再与生料混合物充分搅拌，得熟料；使得石英尾渣粉中的有效成分与碎石中氧化钙等成分发生预先作用，再经过双向液压成型，使得制备的保温砖砖体结构紧密，强度高，水渗透能力弱，传热系数较低，提高了保温性能和防水性能，并且能够充分利用化工厂排出来的石英尾渣，使得尾渣得到综合利用，避免尾渣排放，降低污染。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

本发明创造的工艺流程是：石英尾渣粉替代传统的粉煤灰(胶凝作用)，并与水泥、碎石、轻骨料作为原料，经过石英尾渣粉与碎石混合作用；水泥与轻骨料混合作用，再将石英尾渣粉成分加入，实现多级配料，并由胶带输机输送至行星式强制搅拌机搅拌，搅拌好的熟料经胶带输送机不送入或者送入消化仓进行消解处理，之后再经胶带输送机送入或者不送入轮碾机碾压处理，经胶带输送机送入缓冲料斗，经全自动液压压砖机成型，然后经码坯机把砖码在蒸养车上，送入蒸压釜进行蒸压养护，合格后由卷扬机拉出釜，进入成品堆场。具体详细的制备操作工艺可以参照现有技术中的其他相关工艺的操作，例如：专利号为201410195090.4中所公开的技术内容。本发明创造的突出实质性贡献的特征在于采用了石英尾渣粉来代替传统的粉煤灰，促进胶凝成分能够快速形成，并结合其他原料成分的配入以及加入顺序的控制，使得制备的石英尾渣保温砖的保温性能大幅度的增强，而且强度得到优化，尤其是抗冻融性能得到大幅度的改善，不仅实现了废弃物资源的综合利用，而且还改善了产品的品质，降低了制备成本，提高了合格率。至于本发明创造中采用上述原料经过配制之后，将其用于制备石英尾渣保温砖，为何具有上述技术效果，在此本研究者也未得到明确的作用原理，但是：本研究者在处理过程中，对原料配制过程以及处理过程均作出了以下优化方案的操作和调整，具体参见以下实施例的详尽阐述：

实施例1

石英尾渣保温砖，原料以质量百分比计为水泥8％，碎石45％，轻骨料8％，石英尾渣粉39％。轻骨料采用的是膨胀玻化微珠，玻化率达到60％，并在膨胀玻化微珠外掺占膨胀玻化微珠质量3％的聚氨酯。石英尾渣粉是将萤石尾矿废渣研磨，过100目筛的粉末；碎石是采用砂石粉碎至2mm颗粒度。水泥采用的硅酸盐水泥。

制备方法，包括以下步骤：

(1)将碎石与石英尾渣粉进行配制，得到生料混合物；将轻骨料、水泥配合加水质量占比为10-15％水后，再与生料混合物充分搅拌，得熟料；

(2)将熟料经过输送机送入缓冲料斗，经双向液压压砖机进行双向液压成型，脱模，经码坯机码在蒸养车上，送入蒸压釜中，采用水蒸气维持蒸压压力为0.9MPa，温度为180℃下蒸压养护处理6h，检验，即得。

实施例2-9

在实施例1的基础上，其他均同实施例1的操作方法进行操作，原料成分配制按照下表1中的变化进行调整：

表1

实施例10-14

在实施例1的基础上，其他均同实施例1，并对实施例1中采用的相关参数做以下表2中的调整：

表2

	实施例10	实施例11	实施例12	实施例13	实施例14
						碎石颗粒度(mm)	1	3	4	3.5	5
石英尾渣粉过筛(目)	50	150	200	210	220
						聚氨酯外掺量(％)	8	5	8	2	3

实施例15-20

在实施例1的基础上，其他均同实施例1，在其中还添加有淀粉醚，并且淀粉醚的添加量占原料总重量百分比为变化情况如下表3所示：

表3

	实施例15	实施例16	实施例17	实施例18	实施例19	实施例20
							淀粉醚(％)	4	3	5	7	9	10

实施例21-26

在实施例1的基础上，其他均同实施例1，在制备过程中，搅拌混合时间、蒸压压力、蒸压温度、养护时间变化如下表4所示：

表4

	实施例21	实施例22	实施例23	实施例24	实施例25	实施例26
							搅拌混合时间(h)	8	9	10	11	12	13
蒸压压力(MPa)	1.4	1.2	1.3	1.1	0.9	1.0
							蒸压温度(℃)	180	185	190	188	183	184
养护时间(h)	7	6	9	8	8.5	7.6

以实施例1-26制备的石英尾渣保温砖作为试验样品，并对样品在贵州省建筑材料科学设计研究院进行如下试验操作并检测：

试验1：原料与产品的放射性检测对比

1.1试验原料以及产品处理

选取石英尾渣，按照实施例1的处理方式研磨成粉；选取碎石，按照实施例1的处理方法调整其颗粒度；选取水泥、轻骨料；并将选取的原料按照实施例1的配制方法以及处理方式制备成保温砖。

并以粉煤灰替代石英尾渣粉作为原料制备保温砖作为对照组产品。

1.2试验方法

经过贵州省建筑材料科学研究设计院分别对石英尾渣保温砖进行放射性检测，结果分别如表5所示：

表5石英尾渣保温砖放射性

由表5的数据显示可见，本发明创造采用石英尾渣粉替代了传统的粉煤灰制备成保温砖，其放射性强度明显下降，而且制备的保温砖产品的放射性指标均符合要求。除此之外，本研究者在研究之前，还对石英尾渣中的放射性指数进行了检测，其结果如下表6所示：

表6

将表5、表6的数据结合来看，本发明创造经过其他原料成分的加入与配制，根据实施例1的制备方法制备成的石英尾渣保温砖，其能够在一定程度上降低石英尾渣中的放射性指数，提高石英尾渣保温砖的品质较优。

综上可见，本发明创造经过对石英尾渣粉的选取，替代粉煤灰制备保温砖产品，其能够大幅度降低保温砖的放射性指数，提高保温砖的品质。

试验2：抗冻强度、抗压强度、抗折强度与标准数据对比试验

2.1试验原料准备

以实施例1-26的石英尾渣保温砖作为试验样品；在实施例1的基础上，将石英尾渣粉采用粉煤灰等质量替代制备保温砖作为对照组1；在实施例1的基础上，将石英尾渣粉采用粉煤灰进行部分替代，使得形成石英尾渣粉与粉煤灰混合的混合物，混合比为等量比，按照实施例制备方法制备保温砖作为对照组2。

2.2试验方法

将试验原料中各组样品生产并按照每组选取20块石英尾渣保温砖，按照GB/T4111-1997《混凝土小型空心砌块检验方法》进行抗冻性试验；按照GB/T2542-2003《砌墙砖试验方法》进行抗压强度、抗折强度试验；试验结果数据如下表7所示。

2.3试验结果

表7样品以及对照组产品抗折、抗压、抗冻强度检测

由表7数据显示可见，并结合现有技术对蒸压砖的抗压强度、抗折强度、抗冻强度等要求，例如GB11945-1999中的要求，本发明创造经过石英尾渣粉经过处理之后，按照本发明创造的配制方法以及保温砖制备方法进行处理，其能够极大程度的改善石英尾渣保温砖的抗冻性、抗压强度、抗折强度，并且相对于加入粉煤灰制备来说，能够更大程度的提高其抗折抗压强度，提高保温砖的品质，具有预料不到的技术效果。

试验3：吸水率、收缩率、体积密度、导热系数测试试验

3.1试验原料

采用本发明创造实施例1、实施例18、实施例25制备的保温砖样品。

3.2试验方法

将试验原料烘干、恒重后，置于空气中冷却，称其干重，并置于常温环境中放置，定期称量其重量，直至试验原料重量恒定或者变化不大为止，记录终止质量；再根据试验原料的长宽高一级干燥前后质量变化情况，计算平均值，进而得出相应的测试结果。

3.3试验结果

表8

由表8的数据可见，本发明创造经过采用石英尾渣粉完全替代粉煤灰制备石英尾渣保温砖，使得石英尾渣保温砖综合性能得到改善，降低了导热系数，提高了保温砖的保温性能。

除此之外，本研究者将上述实施例1制备的石英尾渣保温砖在养护完成并出厂之后，将其堆放置于自然环境中，并对放置时间进行如下优化调整，其抗折抗压强度变化如下表9所示：

表9

由表7、表9数据结合来看，本发明创造的石英尾渣保温砖养护完成之后，将其置于自然环境中放置一定时间内，其抗折抗压强度能够得到改善，尤其是其同批次产品抗折抗压强度得到均匀化，有助于保证同批次产品的整体合格。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种石英尾渣保温砖，其特征在于，原料以质量百分比计为水泥8-14％，碎石40-45％，轻骨料5-8％，石英尾渣粉35-40％；

所述的轻骨料采用的是膨胀玻化微珠，玻化率达到60％，并在膨胀玻化微珠外掺占膨胀玻化微珠质量3-8％的聚氨酯材料。

2.如权利要求1所述的石英尾渣保温砖，其特征在于，所述的原料以质量百分比计为水泥13.4％，碎石42.8％，轻骨料6.4％，石英尾渣粉37.4％。

3.如权利要求1所述的石英尾渣保温砖，其特征在于，所述的原料以质量百分比计为水泥9％，碎石43％，轻骨料8％，石英尾渣粉40％。

4.如权利要求1所述的石英尾渣保温砖，其特征在于，所述的原料以质量百分比计为水泥11％，碎石44％，轻骨料6％，石英尾渣粉39％。

5.如权利要求1所述的石英尾渣保温砖，其特征在于，所述的原料以质量百分比计为水泥8％，碎石45％，轻骨料8％，石英尾渣粉39％。

6.如权利要求1或2或3或4或5所述的石英尾渣保温砖，其特征在于，所述的原料成分中还添加有淀粉醚。

7.如权利要求6所述的石英尾渣保温砖，其特征在于，所述的淀粉醚添加量占原料成分总重量1-10％。

8.如权利要求1-7任一项所述的石英尾渣保温砖制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将碎石与石英尾渣粉进行配制，得到生料混合物；将轻骨料、水泥配比混合，加水质量占比为10-15％水后，再与生料混合物充分搅拌，得熟料；

(2)将熟料经过输送机送入缓冲料斗，经双向液压压砖机进行双向液压成型，脱模，经码坯机码在蒸养车上，送入蒸压釜中，采用水蒸气维持蒸压压力为0.9-1.4MPa，温度为180-190℃下蒸压养护处理6-9h，检验，即得。