[发明专利]一种电解锰渣和废弃粘土砖双掺免烧砖及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电解锰渣和废弃粘土砖双掺免烧砖及其制备方法，该免烧砖由电解锰渣、废弃烧结粘土砖、粘土陶粒、水泥和固化剂等原料固化成型得到。该免烧砖利用电解锰渣与废弃烧结粘土砖之间的协同作用，在大幅提高砖体力学性能的同时还有效地固定了电解锰渣中的重金属离子。本发明所提供免烧砖的制备方法是将电解锰渣、水泥、废弃烧结粘土砖和粘土陶粒按设定质量比例混合均匀，再加入固化剂和水充分搅拌制得免烧砖浆料，免烧砖浆料经成型、养护后即得。该制备方法具有简单易行，便于操作，对环境友好等优点，适合大规模、连续性工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种免烧砖及其制备方法，具体涉及一种电解锰渣和废弃粘土砖双掺免烧砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域

背景技术

从中国电解锰行业运行动态及投资趋势预测报告中解到，2020年我国电解锰渣产量为150.13万吨，占全球总产能的97％。我国电解锰渣主要分布在湖南、重庆、湖北、陕西、贵州、四川、云南和广西等地。其中湖南、重庆、贵州和四川4省电解锰渣产量占全国电解锰渣总产能的90％以上。

电解锰渣是电解金属锰过程中产生的一种固体废渣，锰矿与硫酸反应的副产物，含有重金属离子、硫酸盐和氨氮等有害物质，人体中长期摄入这些有害物质，可引起心血管或呼吸道疾病。目前电解锰渣主要常见处理与处置技术有直接填埋法和固化法等。采用直接填埋法处置电解锰渣优点是工艺简单、处理成本低，其缺点是大量的填埋电解锰渣会导致大面积土地资源被占用，同时电解锰渣含有的氨氮、Cr³⁺、Pb²⁺等有害物质在填埋中能够在环境进行迁移、富集和转化，从而对周边的生态系统造成危害。采用固化法处理电解锰渣是在其加入催化剂，使电解锰渣转变为不可流动的密实固体，再将此固体排放到自然界中。采用固化法处理技术并没有完全的去除电解锰渣中有的害物质，原因是固化法所用的催化剂有的具有强酸性，而大多数重金属沉淀在强酸性环境下容易溶出，可能导致污染物暴露，造成再次污染。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种电解锰渣、废弃粘土砖双掺免烧砖，该免烧砖利用电解锰渣与废弃粘土砖的协同作用，在大幅提升免烧砖力学强度的同时有效解决了电解锰渣中重金属浸出的问题，实现了固废材料的资源化管理。

本发明的第二个目的在于提供一种电解锰渣、废弃粘土砖双掺免烧砖的制备方法，该方法将免烧砖各原料按设定质量比例混合均匀后加水搅拌，经成型、养护即得，该制备方法具有简单易行，固废材料利用率高，对环境友好，不产生二次污染等优点，适用于连续性工业化生产。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种电解锰渣、废弃粘土砖双掺免烧砖，其原料组分包括：电解锰渣、废弃烧结粘土砖、粘土陶粒、水泥和固化剂；所述固化剂为脂肪族胺类固化剂。

作为一项优选的方案，所述脂肪族胺类固化剂为三乙烯基四胺、乙二胺、二乙烯基三胺和三乙烯基三胺中的至少一种。

本发明所提供的双掺免烧砖以电解锰渣和废弃粘土砖作为主要原料，利用二者的协同作用，大幅提供了免烧砖的力学性能的同时还有效解决了电解锰渣的重金属浸出问题。电解锰渣属于活性废渣，硅铝化合物含量高达40％，这些物质能够与水泥水化产物发生二次水化作用，从而提高砖体硬度，废弃粘土砖一方面作为骨料，堆积构成骨架结构，传递应力，起强度作用，另一方面吸附与电解锰渣发生耦合作用，为电解锰渣提供附着位点，固定电解锰渣中的重金属离子。粘土陶粒作为粗集料起到支撑作用，脂肪族胺类固化剂的作用在于常温条件下增加免烧砖的早硬性，便于免烧砖成型。

作为一项优选的方案，所述双掺免烧砖的原料质量百分比组分：电解锰渣15～35％、水泥8～15％、固化剂0.5～2％、废弃烧结粘土砖40～66％、粘土陶粒5～10％。

废弃烧结粘土砖的主要成分为碳酸钙、硅灰石、氧化铝、石英等，其中石英可以经过激活变成胶凝活性材料，活性石英与氢氧化钙反应生成的凝胶物质将其它骨料包裹起来，构成了高密度的网状结构。