[发明专利]硅钙渣蒸压砖及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅钙渣蒸压砖及其制造方法，属于建材加工制造技术领域。

背景技术

粉煤灰是燃煤冶金和电力企业生产过程中产生的一种固体废弃物，其产量约占燃煤总量的5-20％，产量十分巨大，如不及时处理将会导致产生地区严重的环境污染。通常粉煤灰中含有丰富的Al₂O₃，为资源化利用粉煤灰资源，可使用预脱硅-碱-石灰烧结法进行高铝粉煤灰提铝。以内蒙及其周边地区为例，每年冶金和电力企业排放出大约1200万吨Al₂O₃含量高达50％左右的高铝粉煤灰，且其历年的存积量已超过1亿吨。但是，在每生产1吨Al₂O₃的同时，伴随产生2.2～2.5吨的主要成分为β-C₂S的硅钙渣，并且其含有2～4.5％的可溶性碱(Na₂O)，这就致使其具有很强的污染性，特别是对土壤和地下水的污染及其严重，大量堆存时必须对堆场进行防渗处理，因而如何能有效处理掉硅钙渣成为高铝粉煤灰提铝产业亟需解决的问题。

另一方面，蒸压砖具有外观质量好、强度高、重量轻等性能，是实心粘土砖的理想代替品，可广泛应用于建筑物基础和内外墙体，节约不可再生资源粘土，有效保护耕地和环境。然而现有的蒸压砖通常以粉煤灰作为主要原料，其强度和耐久性较差。

发明内容

本发明提供一种硅钙渣蒸压砖，使用硅钙渣作为主要原料，具有优异的强度和耐久性，同时实现对高铝粉煤灰提铝产业的废物进行高效处理。

本发明还提供一种上述硅钙渣蒸压砖的制造方法，该方法生产工艺简单、成本低廉、环保无污染。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种硅钙渣蒸压砖，按物料干重计，其原料组成为：硅钙渣20-50重量份、粉煤灰10-30重量份、电石渣5-15重量份、石膏1-7重量份以及中细砂25-45重量份，所述硅钙渣蒸压砖是将所述原料混合并压制成型，再经静养和蒸压养护获得的。

硅钙渣作为一种新型固体废料，其使用途径还未得到开发，目前只能堆存。本发明人研究发现，硅钙渣的主要成分为β-C₂S，由于β-C₂S是一种具有水化胶凝性的物质，且硅钙渣中含有一定量的碱金属氧化物，其可以作为碱激发剂与粉煤灰、矿渣混合制造碱激发胶凝材料。因此硅钙渣是一种非常良好的胶凝材料，可大量用于制造蒸压砖，为市场提供急需的粘土砖替代品。

本发明中，硅钙渣通常可使用冶金行业中产生的副产物。根据本发明提供的方法，按重量含量，通常可使用硅钙渣的矿物成分为β型硅酸二钙(β-C₂S)45-65％，水化钙铝榴石(3CaO·Al₂O₃·SiO₂·4H₂O)15-20％，方解石10-15％和水合铝酸三钙3CaO·Al₂O₃·nH₂O 5-10％。

例如，硅钙渣可为碱石灰烧结法从粉煤灰提取氧化铝产生的副产物。使用上述副产物硅钙渣作为蒸压砖的主要原料，不仅能有效提高蒸压砖的强度和耐久性，还能将硅钙渣进行废物利用，避免其排放对土壤和地下水的污染。

所述石膏可使用脱硫石膏、二水石膏、天然无水石膏或含CaSO₄的工业废弃物。优选使用含CaSO₄的工业废弃物作为本发明提供的硅钙渣蒸压砖的原料之一，有利于对其进行废物利用，避免排放造成的环境污染问题。

另一方面，本发明还提供一种制造上述硅钙渣蒸压砖的方法，包括：

(1)、将上述各原料混匀，获得混合料；

(2)、将所述混合料压制成型，成型压力25MPa以上，保压时间30s以上，获得砖坯，所述压制成型一般可使用砖坯成型设备进行；

(3)、将所述砖坯在湿度85％以上、15℃以上的条件下静养，一般情况下，静养的时间至少应为8h；

(4)、将静养后的砖坯在170-185℃、0.8-1.2MPa的条件下进行蒸压养护，获得所述硅钙渣蒸压砖。通常所述蒸压养护的时间为6-11h。

由于硅钙渣的主要成分β-C2S，并含有一定的碱，在高温高压等蒸压养护的条件下，加速了其自身水化速度，以及碱与粉煤灰反应生成C-S-A-H胶凝物的速度。因此采用上述方法制造的硅钙渣蒸压砖比传统的粉煤灰蒸压砖具有更高的强度和耐久性。