[发明专利]含有多种固废材料的免烧砖及其制备方法

说明书

本发明涉及建筑材料技术领域，公开了一种含有多种固废材料的免烧砖，按重量份计，其原料包括脱水脱硫石膏30～50份、钢渣10～20份、黄磷渣10～20份、建筑垃圾20～30份、改性玄武岩纤维2～5份和水8～15份；本发明还公开了制备该免烧砖的方法，包括以下步骤：S1.按配比称取上述原料；S2.分别对脱水脱硫石膏、钢渣、黄磷渣和建筑垃圾进行粉磨，得到各自的粉料；S3.将各粉料与改性玄武岩纤维混合均匀，得到混合干料；S4.将混合干料与水混合均匀，得到混合浆料；S5.将混合浆料压制成型，得到坯体；S6.对坯体进行养护，即得；该免烧砖通过各组分之间的协同作用，实现了优异的抗压、抗裂、耐磨和耐水性能；同时，本发明能够消纳多种固废材料，并且制备工艺简单、成本低。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种含有多种固废材料的免烧砖及其制备方法。

背景技术

随着工业化、城镇化进程的加快，大规模的工程建设对建筑材料的需求日益增长。免烧砖是以工业废渣、尾矿废石作为主要原料不经高温煅烧制备的一种新型墙体材料，属于全免增值税的建材制品，应用领域广，迎合政策需求。

脱硫石膏、钢渣、黄磷渣、建筑垃圾等大宗工业固体废弃物的大量排放与堆积，对环境造成严重污染，其资源化、规模化综合利用是“十四五”期间的一大重要任务。脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫技术排放的副产品，2019年脱硫石膏的产量达1.3亿t，综合利用率为71.3％，与欧美发达国家接近100％的利用率相比仍存在较大差距。脱硫石膏中CaSO₄·2H₂O含量高于93％，具有与天然石膏相似的物理化学特性，属于气硬性胶凝材料。钢渣是炼钢过程为去除钢中杂质而产生的副产物，包括转炉渣、电炉渣和精炼渣等。钢渣排放量约为粗钢产量的15～20％，2020年全国粗钢产量约10亿t，仅一年的钢渣排放量达1.5～2亿t，而目前钢渣的有效利用率仅约30％。钢渣组分中CaO约占40～55％、SiO₂约占10～25％、Al₂O₃约占5～30％，主要物相组成为C₂S、C₃S、C₃A、f-CaO等，具备一定的水化潜力。黄磷渣是黄磷生产过程中排出的废渣。每生产1t黄磷，同时产生8～10t的黄磷渣，我国每年的黄磷渣排放量约600万t。黄磷渣中CaO约含50％、SiO₂约含40％，具备潜在水化活性，但是水化速度慢、早期强度低，目前利用率较低，绝大部分以废渣形式堆积存在。建筑垃圾是城市建设过程中产生的废旧混凝土、废旧砖石等废弃物，2020年我国新增建筑面积约300亿m²，由此产生的建筑垃圾约134亿t。建筑垃圾的主要无机组分为SiO₂、Al₂O₃，具有与天然河沙相似的化学组成。

根据组分分析，以脱硫石膏、钢渣和黄磷渣作为胶凝材料、以建筑垃圾作为骨料用于免烧砖的制备，存在潜在可行性。其不仅可以大量消纳固体废弃物，减少环境污染，同时可节约天然资源，降低生产成本。现有技术中，中国专利文献CN106316326A、CN106854069A、CN112279603A、CN110183168A和CN108275944A分别公开了不同种类的免烧砖及其制备方法。这些免烧砖虽然不同程度的消纳了脱硫石膏、钢渣、黄磷渣或建筑垃圾固体废弃物，但是水泥用量仍约占固体原料重量的5～30％，固体废弃物整体利用率偏低，在降低成本方面存在继续发展空间。

此外，不同固体废弃物依据各自的物理化学特性，相互之间可能形成优势互补，而现有技术未能充分发挥其互补优势。由多种固体废弃物协同制备免烧砖，不仅可以提高固体废弃物的整体利用率，同时产品的综合性能有望进一步提高。

因此，我们亟需一种在无需额外添加水泥的条件下，不仅能够消纳多种固废材料，而且能够通过各组分之间的协同作用得到优异的抗压、抗裂、耐水和耐磨性能的免烧砖。

发明内容