(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 108395178 A(43)申请公布日 2018.08.14
(21)申请号 201810454732.6(22)申请日 2018.05.14
(71)申请人 河南理工大学
地址 454003 河南省焦作市高新区世纪大
道2001号(72)发明人 勾密峰 张海波 张爱霞 管学茂
张超凡 张学航 阮文强 (74)专利代理机构 郑州红元帅专利代理事务所
(普通合伙) 41117
代理人 杨妙琴(51)Int.Cl.
C04B 28/04(2006.01)C04B 40/02(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(54)发明名称
一种含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土及其制备方法
(57)摘要
本发明提供了一种含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土及其制备方法。本发明非蒸压加气混凝土是以铝土矿尾矿粉、粉煤灰、石灰、石膏、水泥、水、铝粉膏、外加剂为原料制备而成。制备方法采用高温处理铝土矿尾矿使其非活性矿物转变为高活性的氧化铝和氧化硅，然后在非蒸压条件下氧化铝和氧化硅生成新的产物且能稳定存在以提高加气混凝土的比强度。本发明提供了一种新的铝土矿尾矿的综合利用方式，可以实现工业固体废弃物的资源化，具有深远的环保意义和社会效益。CN 108395178 ACN 108395178 A
权 利 要 求 书
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1.一种含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土，其特征在于，该非蒸压加气混凝土由以下重量份数的原料组成：铝土矿尾矿粉10～30份，粉煤灰30～50份，生石灰16～22份，石膏5～12份，水泥10～20份，水60～65份，铝粉膏0.1～0.14份，外加剂0～2份。
2.根据权利要求1所述的含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土，其特征在于，所述铝土矿尾矿粉是铝土矿尾矿在650℃～850℃下煅烧0.5~2h而成。
3.根据权利要求1所述的含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596）规定的II级粉煤灰。
4.根据权利要求1所述的含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土，其特征在于，所述石膏为二水石膏。
5.根据权利要求1所述的含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土，其特征在于，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土，其特征在于，所述铝土矿尾矿粉粒度小于30微米，粉煤灰、石灰、石膏、水泥粒度均小于80微米。
7.根据权利要求1所述的含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土，其特征在于，所述外加剂为水玻璃、液碱中的一种或两种混合萘系减水剂组成。
8.一种根据权利要求1~7任一项所述的含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土的制备方法包括以下步骤：
第一步：将铝土矿尾矿粉、粉煤灰、石灰、石膏、水泥、水在容器中搅拌3～5分钟；第二步：在第一步得到的料浆中加入铝粉膏和外加剂继续搅拌1～3分钟；第三步：将第二步搅拌均匀的料浆倒入模具中，在50℃～65℃的湿润环境下预养护3～4小时；
第四步：第三步预养护结束后，对试样脱模、切割，然后放入蒸养池或蒸养室中，在80℃～100℃的条件下蒸养20～24小时，冷却后即得含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土。
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CN 108395178 A
说 明 书
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一种含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于建材领域，涉及一种非蒸压加气混凝土及其制备方法，特别是含铝土矿尾矿制造的加气混凝土及其制备方法。
背景技术[0002]加气混凝土是一种替代传统实心粘土砖的理想墙体材料，具有保温、隔音、质轻、抗震、环保且施工快捷等优势，多年来受到国家墙改政策、税收政策和环保政策的大力支持，具有广阔的市场发展前景。传统的加气混凝土是以硅质材料和钙质材料为主要原料，掺加发气剂，通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。专利文献“利用铅锌尾矿制备B05级自节能加气混凝土的方法”（申请号：200910272333.9）公开了一种利用铅锌尾矿制备的加气混凝土，原料组成为“铅锌尾矿粉50～65％、水泥18～25％、生石灰14～23％、石膏3～5％；铝粉为铅锌尾矿粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.10％～0.14％；外加剂为铅锌尾矿粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.07～0.09％；水与干物料的质量比为0.50～0.60”，养护条件为“所述的高温饱和蒸汽蒸压养护为：0.8～1.5MPa、170～198℃高温饱和蒸汽压下，升温时间2～4h，恒温时间6～10h，降温时间2～3h”。其专利文件要求“铅锌尾矿中化学成分SiO2含量为60～75％（质量）”，且采用“170～198℃高温饱和蒸汽压”。由此可见，一般的加气混凝土均会要求SiO2含量以便在180℃左右的高温下生成托贝莫来石，提供加气混凝土的强度。
[0003][0004]
铝土矿尾矿是众多金属尾矿类型中的一种，但其氧化铝含量偏高，使其氧化硅含量达不到制备蒸压加气混凝土的要求，因此，其在加气混凝土的应用受到限制。
发明内容
[0005]本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，为有效克服铝土矿尾矿因氧化铝含量高、氧化硅含量低而不能用于加气混凝土的问题，提供一种利用铝土矿尾矿制备非蒸压加气混凝土的方法。[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土，由以下重量份数的原料组成：铝土矿尾矿粉10～30份，粉煤灰30～50份，生石灰16～22份，石膏5～12份，水泥10～20份，水60～65份，铝粉膏0.1～0.14份，外加剂0～2份。[0007]作为本发明优选的，所述铝土矿尾矿粉是铝土矿尾矿在650℃～850℃下煅烧0.5~2h而成。
[0008]作为本发明优选的，所述粉煤灰为国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596）规定的II级粉煤灰。[0009]作为本发明优选的，所述石膏为二水石膏。[0010]作为本发明优选的，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
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CN 108395178 A[0011]
说 明 书
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作为本发明优选的，所述铝土矿尾矿粉粒度小于30微米，粉煤灰、石灰、石膏、水泥
粒度均小于80微米。
[0012]作为本发明优选的，所述外加剂为水玻璃、液碱中的一种或两种混合萘系减水剂组成。
[0013]作为本发明优选的，外加剂为水玻璃与萘系减水剂混合组成，其质量比为0～1：0～1。
[0014]作为本发明优选的，外加剂为液碱与萘系减水剂混合组成，其质量比为0～1：0～1。
[0015]作为本发明优选的，所述外加剂为水玻璃、液碱、萘系减水剂混合组成，其质量比为0～1：0～1：0～1。
[0016]上述含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将铝土矿尾矿粉、粉煤灰、石灰、石膏、水泥、水在容器中搅拌3～5分钟；第二步：在第一步得到的料浆中加入铝粉膏或铝粉膏和外加剂继续搅拌1～3分钟；第三步：将第二步搅拌均匀的料浆倒入模具中，在50℃～65℃的湿润环境下预养护3～4小时；
第四步：第三步预养护结束后，对试样脱模、切割，然后放入蒸养池或蒸养室中，在80℃～100℃的条件下蒸养20～24小时，冷却后即得含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土。其中，80℃～100℃的条件下蒸养能够确保制备过程中形成的硫铝酸盐矿物不会分解。[0017]作为本发明优选的，所述第三步中湿润环境为相对湿度为90%-100%。[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明中经过高温处理后，铝土矿尾矿中含有氧化铝的矿物分解形成活性的氧化铝，含有氧化硅的矿物分解形成活性的氧化硅，活性的氧化铝能够与石灰、石膏快速反应形成硫铝酸盐矿物提供加气混凝土的早期强度，活性的氧化硅也能够与石灰反应形成水化硅酸钙提供强度，同时在80℃～100℃的非蒸压条件下形成的硫铝酸盐矿物能够稳定存在。[0019]2、本发明利用铝土矿尾矿及粉煤灰等制备非蒸压加气混凝土，产品不但具有强度高、密度小、保温隔热性能好的优点，而且采用非蒸压养护条件能节约能源消耗，同时可以将铝土矿尾矿加以科学合理利用，实现铝土矿尾矿这一工业固体废弃物的资源化利用，具有深远的环保意义和社会效益。
附图说明
[0020]图1为本发明铝土矿尾矿煅烧前后的XRD图；
图2为实施例1制备的样品的XRD图；图3为实施例2制备的样品的XRD图；图4为实施例3制备的样品的XRD图。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0022]本发明实施例中使用的铝土矿尾矿取自河南某铝土矿选矿厂，铝土矿尾矿粉由铝土矿尾矿晾晒、烘干、在800℃下煅烧1h而成，煅烧前后取样进行了X射线衍射分析，结果如
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说 明 书
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图1所示。从图1中可以看出，经过处理后，铝土矿尾矿中含氧化铝的矿物水铝石和含氧化硅的矿物高岭石转变为高活性的Al2O3和SiO2。[0023]实施例1
本实施例中，含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土由以下重量份的原料组成：铝土矿尾矿粉10份，粉煤灰50份，石灰16份，石膏8份，水泥16份，水63份，铝粉膏0.1份，外加剂0份。
[0024]其制备方法为：首先，将铝土矿尾矿粉、粉煤灰、石灰、石膏、水泥、水在容器中搅拌5分钟；其次，在得到的料浆中加入铝粉膏继续搅拌3分钟；再次，将搅拌均匀的料浆倒入模具中，在65℃、相对湿度为100%的环境下预养护3小时；最后，在预养护结束后，对试样脱模、切割，放入蒸养室，在100℃的条件下蒸养20小时，冷却后即得。[0025]本实施例所得非蒸压加气混凝土的比强度为5.9×103 N·m/Kg，样品的X射线衍射分析如图2所示。
[0026]从图2中可以看出，制备出的非蒸压加气混凝土水化产物中存在大量的硫铝酸盐化合物，这主要是由铝土矿尾矿中的活性成分与其它物质反应得到的。这些化合物不但自身具有一定的强度，而且能填充到非蒸压加气混凝土微观结构的间隙中提高了加气混凝土的强度。
[0027]实施例2
本实施例中，含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土由以下重量份的原料组成：铝土矿尾矿粉20份，粉煤灰30份，石灰18份，石膏12份，水泥20份，水65份，铝粉膏0.12份，外加剂1份，外加剂为水玻璃1份、萘系减水剂1份混合而成。[0028]其制备方法为：首先，将铝土矿尾矿、粉煤灰、石灰、石膏、水泥、水在容器中搅拌3分钟；其次，在料浆中加入铝粉膏和外加剂继续进行搅拌2分钟；再次，将搅拌均匀的料浆倒入模具中，在60℃、相对湿度为100%的环境下预养护4小时；最后，在预养护结束后，对试样脱模、切割，放入蒸养室中，在90℃的条件下蒸养22小时，冷却后即得。[0029]本实施例所得非蒸压加气混凝土的比强度为6.0×103 N·m/Kg，样品的X射线衍射分析如图3所示。
[0030]从图3中可以看出，制备出的非蒸压加气混凝土水化产物中存在两种硫铝酸盐化合物，这主要是由铝土矿尾矿中的活性成分与其它物质反应得到的。这些化合物不但自身具有一定的强度，而且能填充到非蒸压加气混凝土微观结构的间隙中提高了加气混凝土的强度。
[0031]实施例3
本实施例中，含铝土矿尾矿的非蒸压加气混凝土由以下重量份的原料组成：铝土矿尾矿30份，粉煤灰30份，石灰22份，石膏8份，水泥10份，水60份，铝粉膏0.14份，外加剂2份，外加剂为液碱1份、萘系减水剂1份混合而成。[0032]其制备方法为：首先，将铝土矿尾矿、粉煤灰、石灰、石膏、水泥、水等原料在容器中搅拌5分钟；其次，在料浆中加入铝粉膏和外加剂继续进行搅拌3分钟；再次，将搅拌均匀的料浆倒入模具中，在50℃、相对湿度为95%的环境下进行预养护4小时；最后，在预养护结束后，对试样脱模、切割，放入蒸养室中，在80℃的条件下蒸养24小时，冷却后即得。[0033]本实施例所得非蒸压加气混凝土的比强度为5.8×103 N·m/Kg，样品的X射线衍
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射分析如图4所示。
[0034]从图4中可以看出，制备出的非蒸压加气混凝土水化产物中存在大量的硫铝酸盐化合物，这主要是由铝土矿尾矿中的活性成分与其它物质反应得到的。这些化合物不但自身具有一定的强度，而且能填充到非蒸压加气混凝土微观结构的间隙中提高了加气混凝土的强度。
[0035]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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说 明 书 附 图
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说 明 书 附 图
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