CN114573318A - 一种加气混凝土专用混合料及制备方法 - Google Patents

一种加气混凝土专用混合料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加气混凝土专用混合料及制备方法，属于胶凝材料技术领域，解决了现有技术中加气混凝土原料波动大，质量不稳定，能耗高、CO2排放高，环境影响大的问题。本发明的制备方法包括：配制混合料生料，生料包括30％～40％的电石渣，56％～68％的硅质煤矸石以及2％‑4％的工业副产石膏；将混合料生料煅烧，得到混合料熟料；在熟料中掺入分散剂，混合粉磨制得加气混凝土专用混合料。本发明还公开了上述方法制得的加气混凝土专用混合料。本发明方法一步解决了加气混凝土制备所需的钙质、硅质和硫质材料的同时供应，简化了加气混凝土原料配制工艺，降低了原料配制控制难度。本发明所用原材料均为大宗固体废物，节能环保。

Description

一种加气混凝土专用混合料及制备方法
技术领域
本发明属于胶凝材料技术领域，具体涉及一种加气混凝土专用混合料及制备方法。
背景技术
加气混凝土是以钙质材料(石灰、水泥)和硅质材料(石英砂、河砂、粉煤灰及含硅尾矿等)为基本组分，通过掺加石膏调节剂，铝粉(铝粉膏)引气剂，与水拌合后，以化学反应方式获得气体，通过配料、搅拌、浇筑、预养、切割、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品，是集轻质、保温、防火、吸声、环保等诸多优点于一身的新型建筑材料。常规加气混凝土生产，需分别采购石灰、水泥、石膏、硅质材料等原料，购置的原料中硅质材料需要先分别粉磨入库，再与石灰、水泥、石膏等钙质材料以及拌合水等进行配料混合搅拌制备浆体，配料控制难度高、工艺复杂。特别是购置的石灰、石膏、硅质材料等品质波动大，造成加气混凝土产品性能和质量波动大。此外，加气混凝土原料中，水泥和石灰生产均需要高温煅烧和大量石灰石，能耗高、CO2排放高，环境影响大。
有鉴于此，有必要设计一种加气混凝土专用混合料及其制备方法，专用混合料中应同时含有合适组成的石灰(CaO)、石膏、硅质材料，降低原材料质量波动以及减小配料工艺难度；同时，专用混合料制备原料应使用碳酸盐含量低的钙、硅、硫质固体废弃物，降低专用混合料制备的天然矿物资源消耗、能耗、CO2排放等，提高产品绿色低碳含量。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种加气混凝土专用混合料的制备方法，解决现有技术中加气混凝土原料波动大，质量不稳定，能耗高、CO2排放高，环境影响大的问题。
本发明的目的之二在于，提供采用该制备方法制得的加气混凝土专用混合料。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的提供的一种加气混凝土专用混合料的制备方法，包括以下步骤：
S1.配制混合料生料，生料包括以质量百分比计的30％～40％的电石渣，56％～68％的硅质煤矸石以及2％-4％的工业副产石膏；
S2.熟料煅烧，将混合料生料煅烧，得到混合料熟料；
S3.混合料制成，在S2得到的熟料中掺入分散剂，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
本发明的部分实施方案中，在配制混合料生料前，将生料各原料预破碎至颗粒粒径＜15mm。
本发明的部分实施方案中，所述电石渣中Ca(OH)2含量＞85wt％，附着水含量＜3wt％。
本发明的部分实施方案中，所述硅质煤矸石中SiO2含量＞60wt％，Al2O3含量＜20wt％，化合水含量＜10wt％。
本发明的部分实施方案中，所述工业副产石膏包括脱硫石膏、磷石膏、钛石膏、芒硝石膏中的至少一种，工业副产石膏中CaSO4.2H2O含量＞85wt％，附着水含量＜5wt％。
本发明的部分实施方案中，所述分散剂包括三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二醇单异丙醇胺中的至少一种。
本发明的部分实施方案中，所述S2中，于550-650℃条件下煅烧20-60min；优选地，煅烧30min。
本发明的部分实施方案中，分散剂的用量为熟料质量0.01-0.1％，优选为0.05％。
本发明提供的上述加气混凝土专用混合料的制备方法制得的加气混凝土专用混合料。
本发明的部分实施方案中，所述加气混凝土专用混合料包括25～35wt％的CaO，45～55wt％的SiO2以及1.5～2.5wt％的SO3。
本发明加气混凝土专用混合料中钙质材料(石灰，CaO)来源于电石渣煅烧。电石渣中的化学成分以Ca(OH)2为主，煅烧失水产生CaO。这不同于传统石灰通过煅烧石灰石制备得到，且本发明中电石渣煅烧脱水温度低、不排放CO2，产生的CaO活性更高，能够充分保证加气混凝土的钙质材料需求和要求。
本发明加气混凝土专用混合料中硅质材料(SiO2)来源于硅质煤矸石煅烧。硅质煤矸石中SiO2存在于石英和黏土矿物中，硅质煤矸石煅烧过程中，黏土矿物脱水分解后释放部分活性更高的无定型SiO2，提高了硅质材料与钙质材料的反应活性，有助于加气混凝土质量提升。
现有技术中，加气混凝土制备过程中还需要加入石膏调节石灰消解速度、浆体稠度和凝结时间，同时石膏也能促进硅质和钙质材料在水热条件下生成更多的托勃莫来石等有益矿物。但是，以CaSO4.2H2O为主的工业副产石膏中可溶性磷、氟化合物较多，会降低加气混凝土浆体性能以及产品性能。本发明的制备方法，将工业副产石膏作为原料，经煅烧，使CaSO4.2H2O转变为稳定的、活性的无水CaSO4，同时，磷、氟化合物在煅烧过程中挥发去除，避免了杂质对加气混凝土质量影响。
本发明的加气混凝土专用混合料制备加气混凝土时，直接与水、铝粉膏拌合用于各等级加气混凝土生产。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计科学，构思巧妙，采用本发明方法制备得到的加气混凝土专用混合料，无需再单独配入石灰、水泥、粉煤灰、石英砂、石膏等物料，可直接与水、铝粉膏拌合用于各等级加气混凝土生产，克服了加气混凝土生产过程中原料质量控制、配料工艺复杂、产品质量不稳定难题。
本发明的制备方法，在煅烧过程中同步实现了电石渣脱水生成活性CaO、硅质煤矸石脱水生成活化SiO2以及工业副产石膏脱水生成活性无水石膏和有害杂质去除，一步解决了加气混凝土制备所需的钙质、硅质和硫质材料的同时供应，简化了加气混凝土原料配制工艺，降低了原料配制控制难度。
本发明所用原材料电石渣、硅质煤矸石和工业副产石膏均为大宗固体废物，本发明的加气混凝土不需要掺加其他天然矿石资源，充分体现了节能环保理念。
具体实施方式
在下文中，将利用实施例详细地描述根据本发明的一种加气混凝土专用混合料及其制备方法。
一种加气混凝土专用混合料的制备方法，包括以下步骤：
S1.配制混合料生料，生料包括以质量百分比计的30％～40％的电石渣，56％～68％的硅质煤矸石以及2％-4％的工业副产石膏；
S2.熟料煅烧，将混合料生料煅烧，得到混合料熟料；
S3.混合料制成，在S2得到的熟料中掺入分散剂，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
在配制混合料生料前，将生料各原料预破碎至颗粒粒径＜15mm。
所述电石渣中Ca(OH)2含量＞85wt％，附着水含量＜3wt％。
所述硅质煤矸石中SiO2含量＞60wt％，Al2O3含量＜20wt％，化合水含量＜10wt％。
所述工业副产石膏包括脱硫石膏、磷石膏、钛石膏、芒硝石膏中的至少一种，工业副产石膏中CaSO4.2H2O含量＞85wt％，附着水含量＜5wt％。
所述分散剂包括三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二醇单异丙醇胺中的至少一种。
所述S2中，于550-650℃条件下煅烧20-60min；优选地，煅烧30min。
分散剂的用量为熟料质量0.01-0.1％，优选为0.05％。
所述加气混凝土专用混合料的制备方法制得的加气混凝土专用混合料。
所述加气混凝土专用混合料包括25～35wt％的CaO，45～55wt％的SiO2以及1.5～2.5wt％的SO3。
本发明的加气混凝土专用混合料制备加气混凝土时，直接与水、铝粉膏拌合用于各等级加气混凝土生产。
本发明实施例中所用的Ca(OH)2含量＞85wt％，附着水含量＜3wt％。
本发明实施例中所用的硅质煤矸石中SiO2含量＞60wt％，Al2O3含量＜20wt％，化合水含量＜10wt％。
本发明实施例中所用的工业副产石膏中CaSO4.2H2O含量＞85wt％，附着水含量＜5wt％。
实施例1
本实施例公开了本发明的加气混凝土专用混合料的制备方法，具体为：
1)将电石渣、硅质煤矸石、工业副产石膏磷石膏分别预破碎至颗粒粒径＜15mm；
2)配制混合料生料，生料包括30wt％的电石渣，67wt％的硅质煤矸石以及3wt％的工业副产石膏；
3)熟料煅烧，混合料生料在650℃电热炉中煅烧30分钟，得到混合料熟料；
4)混合料制成，熟料中掺入占熟料质量0.05％的分散剂三乙醇胺，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
实施例2
1)将电石渣、硅质煤矸石、工业副产石膏脱硫石膏分别预破碎至颗粒粒径＜15mm；
2)配制混合料生料，生料包括35wt％的电石渣，62wt％的硅质煤矸石以及3wt％的工业副产石膏；
3)熟料煅烧，混合料生料在600℃电热炉中煅烧30分钟，得到混合料熟料；
4)混合料制成，熟料中掺入占熟料质量0.05％的分散剂三异丙醇胺，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
实施例3
1)将电石渣、硅质煤矸石、工业副产石膏芒硝石膏分别预破碎至颗粒粒径＜15mm；
2)配制混合料生料，生料包括40wt％的电石渣，57wt％的硅质煤矸石以及3wt％的工业副产石膏；
3)熟料煅烧，混合料生料在550℃电热炉中煅烧30分钟，得到混合料熟料；
4)混合料制成，熟料中掺入占熟料质量0.05％的分散剂乙二醇单异丙醇胺，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
实施例4
1)将电石渣、硅质煤矸石、工业副产石膏钛石膏分别预破碎至颗粒粒径＜15mm；
2)配制混合料生料，生料包括30wt％的电石渣，68wt％的硅质煤矸石以及2wt％的工业副产石膏；
3)熟料煅烧，混合料生料在650℃电热炉中煅烧30分钟，得到混合料熟料；
4)混合料制成，熟料中掺入占熟料质量0.05％的分散剂三乙醇胺，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
实施例5
1)将电石渣、硅质煤矸石、工业副产石膏磷石膏分别预破碎至颗粒粒径＜15mm；
2)配制混合料生料，生料包括35wt％的电石渣，63wt％的硅质煤矸石以及2wt％的工业副产石膏；
3)熟料煅烧，混合料生料在600℃电热炉中煅烧30分钟，得到混合料熟料；
4)混合料制成，熟料中掺入占熟料质量0.05％的分散剂三乙醇胺，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
实施例6
1)将电石渣、硅质煤矸石、工业副产石膏磷石膏分别预破碎至颗粒粒径＜15mm；
2)配制混合料生料，生料包括40wt％的电石渣，58wt％的硅质煤矸石以及2wt％的工业副产石膏；
3)熟料煅烧，混合料生料在550℃电热炉中煅烧30分钟，得到混合料熟料；
4)混合料制成，熟料中掺入占熟料质量0.05％的分散剂乙二醇单异丙醇胺，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
实施例7
1)将电石渣、硅质煤矸石、工业副产石膏磷石膏分别预破碎至颗粒粒径＜15mm；
2)配制混合料生料，生料包括以30wt％的电石渣，66wt％的硅质煤矸石以及4wt％的工业副产石膏；
3)熟料煅烧，混合料生料在650℃电热炉中煅烧30分钟，得到混合料熟料；
4)混合料制成，熟料中掺入占熟料质量0.05％的分散剂三异丙醇胺，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
实施例8
1)将电石渣、硅质煤矸石、工业副产石膏脱硫石膏分别预破碎至颗粒粒径＜15mm；
2)配制混合料生料，生料包括以35wt％的电石渣，61wt％的硅质煤矸石以及4wt％的工业副产石膏；
3)熟料煅烧，混合料生料在600℃电热炉中煅烧30分钟，得到混合料熟料；
4)混合料制成，熟料中掺入占熟料质量0.05％的分散剂，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
实施例9
1)将电石渣、硅质煤矸石、工业副产石膏钛石膏分别预破碎至颗粒粒径＜15mm；
2)配制混合料生料，生料包括40wt％的电石渣，56wt％的硅质煤矸石以及4wt％的工业副产石膏；
3)熟料煅烧，混合料生料在550℃电热炉中煅烧30分钟，得到混合料熟料；
4)混合料制成，熟料中掺入占熟料质量0.05％的分散剂三乙醇胺，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
对比例1
本对比例与实施例1相比，煅烧温度为540℃，其余条件均相同。
对比例2
本对比例与实施例1相比，煅烧温度为680℃，其余条件均相同。
对实施例1-9及对比例1-2制得的加气混凝土专用混合料各成分进行测定，结果如下表所示：
表1为实施例1-9及对比例1-2的混合料生料组成和煅烧温度。
表1
Figure BDA0003552188730000071
从以上数据可以看出，本发明的实施例制得的加气混凝土专用混合料，包含了加气混凝土制备需要的钙质、硅质和石膏质成分，计算得到CaO/SiO2摩尔比在0.5-0.83之间，满足加气混凝土对配料中CaO/SiO2摩尔比要求。制备得到的加气混凝土专用混合料，可以不再配入石灰、水泥、粉煤灰、石英砂、石膏等物料，可直接与水、铝粉膏拌合用于各等级加气混凝土生产。
对比例1，煅烧温度过低，电石渣、石膏和煤矸石中结晶水含量较高，硅铝硫等有限组分含量减低，体系活性较低；对比例2，煅烧温度过高，无水CaSO4过烧(溶解度降低)，不能起到调节稠度和凝结时间作用。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种加气混凝土专用混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.配制混合料生料，生料包括以质量百分比计的30％～40％的电石渣，56％～68％的硅质煤矸石以及2％-4％的工业副产石膏；
S2.熟料煅烧，将混合料生料煅烧，得到混合料熟料；
S3.混合料制成，在S2得到的熟料中掺入分散剂，混合粉磨至80微米方孔筛筛余＜20％的粉体，制得加气混凝土专用混合料。
2.根据权利要求1所述的一种加气混凝土专用混合料的制备方法，其特征在于，在配制混合料生料前，将生料各原料预破碎至颗粒粒径＜15mm。
3.根据权利要求1所述的一种加气混凝土专用混合料的制备方法，其特征在于，所述电石渣中Ca(OH)2含量＞85wt％，附着水含量＜3wt％。
4.根据权利要求1所述的一种加气混凝土专用混合料的制备方法，其特征在于，所述硅质煤矸石中SiO2含量＞60wt％，Al2O3含量＜20wt％，化合水含量＜10wt％。
5.根据权利要求1所述的一种加气混凝土专用混合料的制备方法，其特征在于，所述工业副产石膏包括脱硫石膏、磷石膏、钛石膏、芒硝石膏中的至少一种，工业副产石膏中CaSO4.2H2O含量＞85wt％，附着水含量＜5wt％。
6.根据权利要求1所述的一种加气混凝土专用混合料的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二醇单异丙醇胺中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种加气混凝土专用混合料的制备方法，其特征在于，所述S2中，于550-650℃条件下煅烧20-60min；优选地，煅烧30min。
8.根据权利要求7所述的一种加气混凝土专用混合料的制备方法，其特征在于，分散剂的用量为熟料质量0.01-0.1％，优选为0.05％。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种加气混凝土专用混合料的制备方法制得的加气混凝土专用混合料。
10.根据权利要求9所述的加气混凝土专用混合料，其特征在于，所述加气混凝土专用混合料包括25～35wt％的CaO，45～55wt％的SiO2以及1.5～2.5wt％的SO3。
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