CN112390585A - 一种环保砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于资源再利用技术领域，具体涉及一种环保砖及其制备方法。本发明的环保砖，按重量份数计，包括：淤泥10‑25份、水泥20‑32份、粉煤灰15‑30份、钢渣8‑25份、减水剂2.5‑5.5份。本发明的环保砖抗压强度大于36MPa，冻融后强度损失率小于17％，各项指标均符合GB 28635‑2012《混凝土路面砖》规定的要求。

Description

一种环保砖及其制备方法

技术领域

本发明属于资源再利用技术领域，具体涉及一种环保砖及其制备方法。

背景技术

砖是建筑行业中必不可少的材料之一，目前在我国，常用的生产砖的方法是在水泥中掺配原煤、煤矸石等作内燃料研制的砖，但原煤和煤矸石的开采本身就是对自然环境的一种破坏，对地下的生态环境产生了极大的负面影响。

以粉煤作为燃料的发电厂或其他工业企业产生大量废渣，钢厂也产生了大量的废弃钢渣，这些废渣如果能很好地利用起来不仅减少了处理费用，同时又为建材工业生产开辟了新的资源，变废为宝，发展了循环经济。

如何利用粉煤灰、钢渣等废弃物来生产一种环保砖是本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种环保砖及其生产方法。

一方面，本发明的环保砖，按重量份数计，包括：淤泥10-25份、水泥20-32份、粉煤灰15-30份、钢渣8-25份、减水剂2.5-5.5份。

上述的环保砖，按重量份数计，包括：淤泥12-20份、水泥23-28份、粉煤灰18-28份、钢渣12-20份、减水剂3-5份。

上述的环保砖，按重量份数计，所述环保砖还包括铁的氧化物1.3-2.0份。

上述的环保砖，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

上述的环保砖，按重量百分比计，所述淤泥包括SiO₂ 50％、Al₂O₃ 10％、Fe₂O₃15％、CaO 5％-10％、MgO 15％。

上述的环保砖，所述环保砖的尺寸为200mm×100mm×60mm。

另一方面，本发明提供了一种环保砖的制备方法，包括以下步骤：

(1)淤泥经陈化处理后，按重量比与水泥、粉煤灰、钢渣、减水剂混合均匀，同时加入水使混合物料的含水率为0.5％-2.0％(重量)；

(2)将所述混合物料进行压制，得到坯样；

(3)所述坯样经干燥、焙烧得到环保砖。

上述的环保砖的制备方法，所述粉煤灰的粒径小于6mm，所述钢渣的粒径小于6mm。

上述的环保砖的制备方法，所述压制的压力为2-15MPa。

上述的环保砖的制备方法，所述干燥为于42-50℃的温度下干燥30-46小时；所述焙烧为于850-900℃下焙烧46-53小时。

本发明的技术方案具有如下的有益效果：

(1)本发明的环保砖抗压强度大于36MPa，冻融后强度损失率小于17％，各项指标均符合国家相关规定的要求；

(2)本发明的环保砖具有自重轻、单位体积用料量少、成本低、生产工艺简单，易于控制、施工速度快等优势；

(3)本发明的环保砖由于孔洞的存在，且有粉煤灰内燃料的作用，使砖坯内部焙烧均匀，烧成率高，能够保证产品的内在质量和外观质量，同时又节省外投煤量，能降低工程造价8％-15％；

(4)本发明环保砖所用原料为自然废料和工业废渣，符合“节土、节地、节能、节约资源、综合利用、保护环境和改善建筑性能、增加建筑功能、提高建筑质量”的发展要求，由于该种材料强度高、耐久性好、尺寸标准、外形完整、色泽均一，具有古朴自然的外观，因此，完全符合可持续发展战略，具有广阔的发展前景。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

本发明要解决的技术问题在于利用对生态环境不产生破坏的原料来生产一种环保砖，其既成本低、施工速度快、生产工艺简单、易于控制，又符合“节土、节地、节能、节约资源、综合利用、保护环境和改善建筑性能、增加建筑功能、提高建筑质量”的发展要求、可持续发展是当前亟需解决的事情。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用淤泥、水泥、粉煤灰和钢渣为主要原料的环保砖及其生产方法。粉煤灰由于经过高温急冷后，灰分具有活性。而煤炭不具活性。掺入粉煤灰和钢渣后，可以提高砖的抗压强度，降低砖的可塑性，降低砖坯的废品率。

具体的，本发明的环保砖，按重量份数计，包括：淤泥10-25份、水泥20-32份、粉煤灰15-30份、钢渣8-25份、减水剂2.5-5.5份。本发明的环保砖中各组分的作用如下：

淤泥主要由高岭石、钠长石、钙长石、铁矿石、石灰石等矿物组成，按重量百分比计，淤泥包括SiO₂ 50％、Al₂O₃ 10％、Fe₂O₃ 15％、CaO 5％-10％、MgO 15％。从淤泥沙的基本特性看，它是适宜做粘土质砖瓦的理想原料，并具备很大的优势。颗粒较细，无需破碎，且纯净、杂质少，无料礓石、植物根茎等。用其生产烧结空心砖，可节省原料前期处理的投资5％-12％，并利于成型焙烧。

水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料，本发明通过在环保砖中加入水泥提高砖的强度和耐水性能，经浸水后环保砖不开裂。本发明采用的水泥优选为普通硅酸盐水泥。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。粉煤灰经过高温急冷后，灰分具有活性，而煤炭不具活性。在环保砖中掺入粉煤灰，可以提高砖的抗压强度，降低砖的可塑性，降低砖坯的废品率。

钢渣是炼钢排出的渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。本发明在环保砖中钢渣后，可以提高砖的抗压强度，降低砖坯的废品率。

减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。本发明中，减水剂对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性能，减少单位用水量，改善拌合物的流动性并减少单位水泥用量，节约水泥。优选的，本发明采用的减水剂为聚羧酸减水剂。

可选的，按重量份数计，本发明的环保砖还包括铁的氧化物(三氧化二铁)1.3-2.0份。在环保砖中加入铁的氧化物可以改变烧成后环保砖的颜色，如：当加入高价铁氧化物时，环保砖的颜色为红色，当加入低价铁氧化物时，环保砖的颜色为蓝色。

氧化钙对砖的质量影响较大，它吸收环境中的水分转化成氢氧化钙时产生的体积膨胀，会使砖开裂，故制砖原料中应尽量降低氧化钙的含量，质量份数控制在1份以下。

本发明的环保砖所用的原料为自然废料和工业废渣，通过特定比例的淤泥、水泥、粉煤灰、钢渣和减水剂的协同作用，使环保砖的抗压强度大于41MPa，冻融后强度损失率小于7％，各项指标均符合GB 28635-2012《混凝土路面砖》规定的要求。而且，本发明的环保砖具有自重轻、单位体积用料量少、成本低的优势。优选的，按重量份数计，环保砖中包含淤泥12-20份、水泥23-28份、粉煤灰18-28份、钢渣12-20份、减水剂3-5份时，环保砖的性能最佳。

本发明的环保砖对成型机械装备要求不高，200mm宽的砖比以前常用的370mm和240mm的砖更符合经济性、适用性的要求。至于规格尺寸，从建筑设计要求、生产工艺条件和施工方法等方面综合考虑，确定选用200mm×100mm×60mm。同时又便于设计施工。本发明的环保砖的吸水率为5.9，符合国家要求的吸水率≤6.5标准。

另一方面，本发明提供了一种环保砖的制备方法，包括以下步骤：

(1)将淤泥经陈化处理后，按重量比与水泥、粉煤灰、钢渣、减水剂混合均匀，同时加入水使混合物料的含水率为0.5％-2.0％(重量)；

(2)将所述混合物料进行压制，得到坯样；

(3)所述坯样经干燥、焙烧得到环保砖。

本发明的环保砖制备方法具有生产工艺简单，易于控制、施工速度快等优势。

在一些优选的实施方式中，本发明的环保砖的制备方法包括以下步骤：

(1)将淤泥经陈化处理后，按重量比与水泥、粉煤灰、钢渣、减水剂混合均匀，同时加入水使混合物料的含水率为0.5％-2.0％(重量)。

其中，环保砖各原料的重量份数为：淤泥10-25份、水泥20-32份、粉煤灰15-30份、钢渣8-25份、减水剂2.5-5.5份；优选为：淤泥12-20份、水泥23-28份、粉煤灰18-28份、钢渣12-20份、减水剂3-5份。其中，淤泥的陈化是本发明环保砖生产中不可缺少的工序。本发明采取5天的风化陈化、多次翻倒(使其风化、陈化充分)、加强搅拌等措施，取得了良好的效果。其目的是使淤泥水分均匀，促进物料的疏解细化，增加胶体的含量。这对提高物料的可塑性有良好的作用。

优选的，在混合物料过程中，淤泥的含水量不宜过高，一般为8％-9％左右，以粉碎时不扬尘为宜，过高会使粉碎困难，也会增加淤泥含水率。

优选的，所述粉煤灰的粒径小于6mm，所述钢渣的粒径小于6mm。

在一个具体实施方式中，先将原煤从堆料棚运入细碎机粉碎成4-6mm的煤粉，钢渣过滤到6mm以下。淤泥风化、陈化5天，再由皮带机送入进料仓，进料仓下设有圆盘喂料机，由圆盘喂料机按计量同破碎过滤后的淤泥沙、水泥、粉煤灰和钢渣、水、减水剂同时喂入双轴搅拌机进行搅拌混合。

混合物料的含水率是确保环保砖制品外观质量和成品率的必要条件。如果含水量不足，不易挤压密实，制品容易产生裂缝；相反，若含水量过多，则会导致半成品粘模、变形和强度降低等。影响物料含水率的因素很多，因此，应及时测定各组分的含水率，使混合物料的含水率控制在0.5％-2％之间。

(2)将所述混合物料进行压制，得到坯样。

优选的，所述压制的压力为2-15MPa。

进一步优选的，采用真空液压挤砖机组在2-15MPa下压制制料，得到200mm×100mm×60mm的坯样。

(3)所述坯样经干燥、焙烧得到环保砖。

优选的，所述干燥为于42-50℃的温度下干燥30-46小时；所述焙烧为于850-900℃下焙烧46-53小时。

优选的，所述干燥在隧道式干燥窑中进行，所述焙烧在隧道窑中进行。

焙烧挤出成型时水分为0.3％-1.7％，焙烧周期为46-53h，焙烧温度为850℃-900℃。进窑焙烧时水分小于0.5％-2.0％。

焙烧是决定砖的强度、吸水率、色泽及其均匀程度和耐久性的关键工序。温度控制不好，会出现欠火砖或过火砖，不仅影响多孔砖的强度，而且影响其外观颜色和尺寸。再经过卸车、产品检验分级后就可以堆放到货场储存。

通过本发明制备方法生产的环保砖的抗压强度大于36MPa，可以达到国家标准要求的平均值≥40.0MPa的要求。环保砖冻融后强度损失率小于17％，可以达到国家标准要求的△R≤20.0的要求。各项指标均符合国家标准的要求。

实施例

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。

实施例1

先将原煤从堆料棚运入细碎机粉碎成小于6mm的煤粉，钢渣过滤到粒径6mm以下，淤泥风化、陈化5天。由皮带机送入进料仓，进料仓下设有圆盘喂料机，由圆盘喂料机按计量同破碎过滤后的淤泥沙、水泥、粉煤灰和钢渣、水、减水剂同时喂入双轴搅拌机进行搅拌混合，混合物料的含水率为1.6％(重量)。其中，按重量份数计，淤泥12份、水泥30.4份、粉煤灰15份、钢渣23份、减水剂3份。采用真空液压挤砖机组对混合物料于8MPa下进行压制，得到坯样。坯样经过隧道式干燥窑在48℃的温度下干燥40小时，随后进入隧道窑焙烧，焙烧挤出成型时水分为0.4％，焙烧周期为50h，焙烧温度为870℃，进窑焙烧时水分为1.3％。卸车后进行产品检验。

实施例2

先将原煤从堆料棚运入细碎机粉碎成小于6mm的煤粉，钢渣过滤到粒径6mm以下，淤泥风化、陈化5天。由皮带机送入进料仓，进料仓下设有圆盘喂料机，由圆盘喂料机按计量同破碎过滤后的淤泥沙、水泥、粉煤灰和钢渣、水、减水剂同时喂入双轴搅拌机进行搅拌混合，混合物料的含水率为2％(重量)。其中，按重量份数计，淤泥10份、水泥32份、粉煤灰30份、钢渣22.5份、减水剂5.5份。采用真空液压挤砖机组对混合物料于15MPa下进行压制，得到坯样。坯样经过隧道式干燥窑在50℃的温度下干燥46小时，随后进入隧道窑焙烧，焙烧挤出成型时水分为1.7％，焙烧周期为53h，焙烧温度为900℃，进窑焙烧时水分为2％。卸车后进行产品检验。

实施例3

先将原煤从堆料棚运入细碎机粉碎成小于6mm的煤粉，钢渣过滤到粒径6mm以下，淤泥风化、陈化5天。由皮带机送入进料仓，进料仓下设有圆盘喂料机，由圆盘喂料机按计量同破碎过滤后的淤泥沙、水泥、粉煤灰和钢渣、水、减水剂同时喂入双轴搅拌机进行搅拌混合，混合物料的含水率为0.5％(重量)。其中，按重量份数计，淤泥20份、水泥25份、粉煤灰25份、钢渣24.5份、减水剂5.5份。采用真空液压挤砖机组对混合物料于2MPa下进行压制，得到坯样。坯样经过隧道式干燥窑在42℃的温度下干燥30小时，随后进入隧道窑焙烧，焙烧挤出成型时水分为0.3％，焙烧周期为46h，焙烧温度为850℃，进窑焙烧时水分为0.5％。卸车后进行产品检验。

性能测试

按照GB 28635-2012《混凝土路面砖》中的试验方法对实施例1-3制备的环保砖进行检验。具体试验方法在此不再赘述，检验结果见下表：

表1实施例1-3制备的环保砖性能检测结果汇总

检验结论：经检验，按照本发明的环保砖的制备方法得到的环保砖的各项指标均符合GB 28635-2012《混凝土路面砖》规定的要求。

本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种环保砖，其特征在于，按重量份数计，包括：淤泥10-25份、水泥20-32份、粉煤灰15-30份、钢渣8-25份、减水剂2.5-5.5份。

2.根据权利要求1所述的环保砖，其特征在于，按重量份数计，包括：淤泥12-20份、水泥23-28份、粉煤灰18-28份、钢渣12-20份、减水剂3-5份。

3.根据权利要求1或2所述的环保砖，其特征在于，按重量份数计，所述环保砖还包括铁的氧化物1.3-2.0份。

4.根据权利要求1或2所述的环保砖，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

5.根据权利要求1或2所述的环保砖，其特征在于，按重量百分比计，所述淤泥包括SiO₂50％、Al₂O₃ 10％、Fe₂O₃ 15％、CaO 5％-10％、MgO 15％。

6.根据权利要求1或2所述的环保砖，其特征在于，所述环保砖的尺寸为200mm×100mm×60mm。

7.权利要求1-6任一项所述的环保砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)淤泥经陈化处理后，按重量比与水泥、粉煤灰、钢渣、减水剂混合均匀，同时加入水使混合物料的含水率为0.5％-2.0％(重量)；

(2)将所述混合物料进行压制，得到坯样；

(3)所述坯样经干燥、焙烧得到环保砖。

8.根据权利要求7所述的环保砖的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰的粒径小于6mm，所述钢渣的粒径小于6mm。

9.根据权利要求7所述的环保砖的制备方法，其特征在于，所述压制的压力为2-15MPa。

10.根据权利要求7所述的环保砖的制备方法，其特征在于，所述干燥为于42-50℃的温度下干燥30-46小时；所述焙烧为于850-900℃下焙烧46-53小时。