一种利用特制矿渣和尾料钢渣生产的加气混凝土砌块及其生产方法

摘要

本发明提供一种利用特制矿渣和尾料钢渣生产加气混凝土砌块及其生产方法。所述混凝土砌块由40～50％采用泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司的一种循环利用钢渣及冶金、化工含铁废渣的生产工艺得到的炉渣，再经过水淬后得到粒径≤5mm的特制矿渣，35～45％粒径≤20mm的尾料钢渣，水泥熟料2～4％，石膏1～3％，改性材8～12％，在以上物质中外加其总重1％的外加剂A、0.05％的外加剂B和0.5～0.6倍的水，依次经过混合、发热、加气、蒸压养护形成。采用本工艺生产的加气混凝土砌块其强度高、干燥收缩值小，能达到JC1062-2007泡沫混凝土砌块标准中A3.5，B09等级的砌块标准。

说明书

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物综合利用，具体是一种利用泰州振昌公司 的特制矿渣和尾料钢渣生产一种用于框架结构非承重内外墙体砌筑的加气 砌块的方法。

背景技术

钢渣是炼钢转炉或电炉排放的大宗类工业废渣，排放量是钢产量的 15％左右，一般还含有10％左右的废钢和15％以上的氧化铁成分，又富含 丰富的Ca、Mg质成分的碱性氧化物化合矿物熟料，而且大部分呈渣包铁、 铁包渣的固熔化合物状态，既难破又难磨，要达到破碎分选和提纯后再利 用，既费工又费力。因此，大部分低品位含铁钢渣没有有效回收利用，可 回收利用铁素资源浪费严重。随着我国重化工业快速发展，硫酸渣、瓦斯 泥、除尘灰等冶金、化工含铁废渣的排放量呈快速增长之势，而低品位含 铁废渣再生制铁及其废渣资源处置再生技术是冶金、化工等重化工业可持 续发展中亟待突破的资源化技术。

泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司经过多年的研究发明出一种 将低品位含铁废渣和冶金、化工尘泥同时利用起来进行综合利用的方法， 并于2009年4月10日在中国知识产权局申请了发明专利，其专利号： ZL200910049152.X，发明名称为：一种循环利用钢渣及冶金、化工含铁废 渣的高炉炼铁生产工艺，此专利已于2010年9月8日授权公告，其授权公 告号为：CN101532068B，此专利公开了一种低品位钢渣及冶金、化工含铁 废渣的综合利用新技术，此工艺会产生一种新的矿渣(泰州振昌公司矿渣)， 其化学成分与普通高炉矿渣、尾料钢渣的化学成分对比具体如表1，且表1 中涉及的高炉矿渣和尾料钢渣化学成分与目前我国各大钢铁企业的高炉矿 渣和尾料钢渣相比，化学成分相近，具有代表性。

表1泰州振昌矿渣与高炉矿渣、尾料钢渣化学成分对比(％)

由上表可以看出，泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司生产的矿 渣与普通矿渣相比，其碱度系数小于1，属于酸性矿渣，因此活性比常规的 碱性矿渣要低；此外其玻璃体聚合度增加，不易解体，也影响了该矿渣的 活性。经研究发现，如不弥补上述不足则不能将其用作生产合格混凝土加 气砌块的原材料，所以目前为止并未有人采用泰州振昌矿渣直接生产加气 砌块。

钢渣是钢铁企业最主要的工业废渣，化学成分和矿物组成相对稳定、 但由于水化慢、早期强度低、稳定性差、易磨性差和全铁含量较高等原因 难于利用，并污染环境，造成资源的浪费，这也成为制约钢铁企业可持续 性发展的重要因素。

发明内容

本发明的目的是将泰州振昌公司生产的特制矿渣和尾料钢渣两者复合 使用，加入适量的水泥熟料和石膏生产蒸压加气混凝土砌块的方法。本发 明充分利用了由钢渣和含铁废渣重复利用后得到的特制矿渣，将工业废渣 成功地应用于建材生产行业，从而在一定程度上解决了资源浪费和环境污 染等问题。

所述一种利用特制矿渣和尾料钢渣生产的加气混凝土砌块，其特征是 所述加气混凝土砌块的原料组分及其重量百分比为：

在以上物质中外加其总重1％的外加剂A、以上物质总重0.05％的外加 剂B和以上物质总重0.5～0.6倍的水；

所述特制矿渣是由泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司的专利号 为ZL200910049152.X的发明专利公开的一种循环利用钢渣及冶金、化工含 铁废渣的工艺得到的炉渣，再经过水淬粒化后，得到含水率为10％～15％， 粒径≤5mm的矿渣；

所述尾料钢渣是钢厂炼钢排出的钢渣经破碎、筛分、磁选后，选出的 粒径≤20mm，含水率为10％～15％，成分要求为：TFe(全铁)≤16％， MFe(磁性铁)≤2％，f-CaO(游离氧化钙)≤4％，f-MgO(游离氧化镁) ≤0.2％的尾料钢渣；

所述水泥熟料采用符合GB/T21372-2008标准要求的通用水泥熟料；

所述石膏为二水脱硫石膏，技术要求符合GB/T5483-2008《天然石膏》 G类二级标准要求。

所述的改性材是由石英砂、铝矾土、硅微粉、粉煤灰、粘土、火山灰、 沸石、燃煤炉渣中的多种混合而成；这些物质均选用炼钢炼铁行业中通用 材料，任何混合比例都可以。

所述外加剂A是由木质素磺酸钠、氢氧化钠、硫酸钠中的一种或两种 与三乙醇胺、乙二醇中的一种或两种混合而成，混合后前者占复合外加剂 总重量的70～90％，后者复合外加剂总重量的10～30％；所述外加剂B为 纯度≥98％的发气铝粉。

一种利用上述物料生产蒸压加气砌块的方法，其特征在于包括以下步 骤：

(1)采用泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司的专利号为 ZL200910049152.X的发明专利公开的一种循环利用钢渣及冶金、化工含铁 废渣的工艺得到的炉渣，再经过常规水淬粒化后得到粒径≤5mm，含水率 为10％～15％的特制矿渣；

(2)将炼钢排出的钢渣经过常规的破碎、筛分和磁选工艺后，选出含 水率为10％～15％，成分要求为：TFe(全铁)≤16％，MFe(磁性铁)≤ 2％，f-CaO(游离氧化钙)≤4％，f-MgO(游离氧化镁)≤0.2％，粒径≤20mm 的剩余尾料作为尾料钢渣；

(3)按照上述加气混凝土砌块的原料重量百分比换算称取步骤(1)得 到的特制矿渣、步骤(2)得到的尾料钢渣和通用水泥熟料、石膏、改性材， 并将其混合；

(4)将步骤(3)中混合的物料外掺入其混合物料总重1％的外加剂A 后，加水混磨，其中加水重量为步骤(3)中混合物料总重的0.5～0.6倍， 混磨达到0.08mm方孔筛筛余≤10％的规定细度后，对其进行常规加热；

(5)待加热达到发气温度50-55℃时，掺入步骤(3)中混合物料总重 0.05％外加剂B，进入搅拌机混合搅拌至均匀，而后将搅拌均匀的混合浆料 迅速倒入混凝土加气砌块模具内发气25～35min；

(6)发气完成后，在60～70℃温度下预养2～4小时，待坯体(指试块 刚由液态凝固成固体，并具备一定强度，但未经养护时的状态)强度达到 0.7～1.0MPa后按照需要的规格进行切割；

(7)切割完成后，将混凝土加气砌块模具拆除，切好的坯体形成砌块， 并将切好的砌块送至蒸压釜中按照蒸压温度为70～80℃的条件下蒸养 3-5h，进而加压至0.8～1.0MPa，再进行5～8小时蒸压养护；

(8)蒸压养护结束后，砌块在自然条件(为自然温度和湿度的状态) 下陈化3～7天即可。

所述外加剂A是由木质素磺酸钠、氢氧化钠、硫酸钠中的一种或两种 与三乙醇胺、乙二醇中的一种或两种混合而成，混合后前者占复合外加剂 总重量的70～90％，后者复合外加剂总重量的10～30％；所述外加剂B为 纯度≥98％的发气铝粉。

本发明充分利用尾料钢渣的高碱度来激发由泰州振昌公司将钢渣和含 铁废渣综合处理后得到的特制矿渣的活性，弥补了泰州振昌公司特制矿渣 的不足。然而，尾料钢渣的加入也引入了游离氧化钙及游离氧化镁等不安 定因素，由于游离氧化钙、游离氧化镁的消解会引起砌块体积膨胀，造成 结构破坏，使砌块强度下降，严重影响制品稳定性，本发明通过引入含有 硅铝相的改性材来对其进行改性，游离氧化钙、游离氧化镁与改性材中的 硅铝质材料形成硅酸盐、铝酸盐，抑制了游离氧化钙、游离氧化镁的消解， 从而可大幅消除游离氧化钙、游离氧化镁等有害成分对蒸压加气砌块的不 利影响。提高了制品的最终强度，并且使制品的干燥收缩值大幅降低。而 复合外加剂的加入可大幅提高材料的易磨性，增加蒸压加气砌块早期强度。 同时针对不同钢厂的钢渣特性，采用有针对性的蒸压养护制度以达到更加 良好的效果。

采用本发明生产出来的加气混凝土砌块其强度高、干燥收缩值小，能 达到JC1062-2007泡沫混凝土砌块标准中A1.5～A5.0，B08～B10等级的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施了对本发明作进一步说明。以下实施例中的特制矿 渣均是采用泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司的在中国申请的专利 号为ZL200910049152.X公开的一种循环利用钢渣及冶金、化工含铁废渣的 工艺得到的炉渣，再经过常规的水淬后得到粒径≤5mm，其含水率为10％～ 15％的矿渣；

实施例1：一种利用特制矿渣和尾料钢渣生产的加气混凝土砌块，其特 征是所述加气混凝土砌块的原料组分及其重量百分比为：

在以上物质中外加其总重1％的外加剂A、以上物质总重0.05％纯度≥ 98％的发气铝粉和以上物质总重0.5倍的水；其中外加剂A由木质磺酸钠、 乙二醇、氢氧化钠按重量比为3∶3∶4重量比混合组成；

其中：所述尾料钢渣是由江西新余钢铁公司的热焖钢渣经过常规的破 碎、筛分和磁选工序处理后，选出粒径≤20mm，含水率为10％～15％，成 分要求为：TFe≤16％，MFe≤2％，f-CaO≤4％，f-MgO≤0.2％的尾料钢渣；

所述的改性材是由粘土、粉煤灰、硅微粉、沸石按1∶1∶1∶1重量比混合 组成；

采用实施例1中所述的物料及其配比生产加气混凝土砌块的方法，其 特征在于具体步骤如下：

(1)采用泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司的专利号为 ZL200910049152.X的发明专利公开的一种循环利用钢渣及冶金、化工含铁 废渣工艺得到的炉渣，再经过常规水淬粒化后得到粒径≤5mm，含水率为 10％～15％的特制矿渣；

(2)由江西新余钢铁公司的热焖钢渣经过常规的破碎、筛分和磁选工 序处理后，选出粒径≤20mm，含水率为10％～15％，成分要求为：TFe≤ 16％，MFe≤2％，f-CaO≤4％，f-MgO≤0.2％的尾料钢渣；

(3)按照实施例1中加气混凝土砌块的原料的重量百分比换算称取步 骤(1)得到的特制矿渣、步骤(2)得到的尾料钢渣、通用水泥熟料、石 膏和由粘土、粉煤灰、硅微粉、沸石按1∶1∶1∶1重量比混合组成的改性材， 并将其混合；

(4)将步骤(3)混合后的物料外掺入其混合物料总重1％的由木质磺 酸钠、乙二醇、氢氧化钠按照重量比为3∶3∶4重量比混合组成的外加剂A， 加水混磨，其中加水量为步骤(3)中混合物料总重的0.5倍，混磨达到 0.08mm方孔筛筛余为10％的规定细度后，对其进行加热；

(5)待加热达到发气温度50℃时，掺入步骤(3)中混合物料总重0.05％ 纯度≥98％的发气铝粉，进入常规搅拌机混合搅拌至均匀，而后将搅拌均匀 的混合浆料迅速倒入加气混凝土砌块模具内发气25min；

(6)发气完成后，在60℃温度下预养4小时，待坯体强度达到0.7MPa 后按照需要的规格进行切割；

(7)切割完成后，将混凝土加气砌块模具拆除，切好的坯体形成砌块， 并将切好的砌块送至蒸压釜中按照蒸压温度为75℃的条件下蒸养3h，进而 加压至1.0MPa，再进行5小时蒸压养护；

(8)蒸压养护结束后，砌块出釜在自然条件(为自然温度和湿度的状态) 下陈化5天即可。

按照上述实施例得到的加气混凝土砌块各项性能指标如表2：

表2试块性能指标

通过表2可以看出，按照上述实施例生产的加气混凝土砌块的各项性能 指标均能达到JC1062-2007泡沫混凝土砌块标准中A5.0，B09等级的砌块 标准。

实施例2：

一种利用特制矿渣和尾料钢渣生产的加气混凝土砌块，其特征是所述 加气混凝土砌块的原料组分及其重量百分比为：

在以上物质中外加其总重1％的外加剂A、以上物质总重0.05％的纯度 ≥98％的发气铝粉和以上物质总重0.55倍的水；其中外加剂A由由三乙醇 胺、木质磺酸钠、氢氧化钠按1∶5∶4重量比混合组成；

所述尾料钢渣是湖南湘潭钢铁公司的热焖钢渣经常规的破碎、筛分、 磁选工序后，选出粒径≤20mm，含水率为10％～15％，成分要求为：TFe ≤16％，MFe≤2％，f-CaO≤4％，f-MgO≤0.2％的尾料钢渣；

所述的改性材是由石英砂、火山灰按照1∶2的重量比混合组成而成。

采用实施例2中所述的物料及其配比生产加气混凝土砌块的方法，其 特征在于具体步骤如下：

(1)采用泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司的专利号为 ZL200910049152.X的发明专利公开的一种循环利用钢渣及冶金、化工含铁 废渣工艺得到的炉渣，再经过常规水淬粒化后得到粒径≤5mm，含水率为 10％～15％的特制矿渣；

(2)将湖南湘潭钢铁公司的热焖钢渣经过常规的破碎、筛分和磁选工 艺处理后，选出粒径≤20mm，含水率为10％～15％，成分要求为：TFe≤ 16％，MFe≤2％，f-CaO≤4％，f-MgO≤0.2％的尾料钢渣；

(3)按照实施例2中所述的加气混凝土砌块的原料组分重量百分比换 算称取步骤(1)得到的特制矿渣、步骤(2)得到的尾料钢渣、通用水泥 熟料、石膏和由石英砂、火山灰按照1∶2的重量比混合组成的改性材，并将 其混合；

(4)将步骤(3)混合后的物料外掺入混合物料总重1％由的三乙醇胺、 木质磺酸钠、氢氧化钠按1∶5∶4重量比混合组成的外加剂A，加水混磨，其 中加水重量为步骤(3)中混合物料总重的0.55倍，混磨达到0.08mm方孔 筛筛余为8％的规定细度后，对其进行加热；

(5)待加热达到发气温度52℃时，掺入步骤(3)中混合物料总重0.05％ 纯度≥98％的发气铝粉，进入搅拌机混合搅拌至均匀，而后迅速将搅拌均匀 的混合浆料倒入加气混凝土砌块模具内发气28min；

(6)发气完成后，在63℃温度下预养3.5小时，待坯体强度达到0.8MPa 后按照需要的规格进行切割；

(7)切割完成后，将混凝土加气砌块模具拆除，切好的坯体形成砌块， 并将切好的砌块送至蒸压釜中按照蒸压温度为80℃的条件下蒸养3h，进而 加压至1.0MPa，再进行4小时蒸压养护；

(8)蒸压养护结束后，砌块在自然条件(为自然温度和湿度的状态)下 陈化4天即可。

按照上述实施例得到的加气混凝土砌块各项性能指标如表3：

表3试块性能指标

从表3可以看出，按照上述实施例生产出的蒸压加气砌块能达到 JC1062-2007泡沫混凝土砌块标准中A3.5，B09等级的砌块标准。

实施例3：

一种利用特制矿渣和尾料钢渣生产的加气混凝土砌块，其特征是所述 加气混凝土砌块的原料组分及其重量百分比为：

在以上物质中外加其总重1％的外加剂A、以上物质总重0.05％的纯度 ≥98％的发气铝粉和以上物质总重0.6倍的水；其中外加剂A由由木质磺 酸钠、乙二醇、硫酸钠按3∶2∶5重量比混合组成；

所述尾料钢渣是湖南涟源钢铁公司的热焖钢渣经常规破碎、筛分、磁 选等工序处理后，选出粒径≤20mm，含水率为10％～15％，成分要求为： TFe≤16％，MFe≤2％，f-CaO≤4％，f-MgO≤0.2％的尾料钢渣；

所述的改性材是由粘土、火山灰、铝矾土按照2∶1∶3重量比混合组成。

采用实施例2中所述的物料及其配比生产加气混凝土砌块的方法，其 特征在于具体步骤如下：

(1)采用泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司的专利号为 ZL200910049152.X的发明专利公开的一种循环利用钢渣及冶金、化工含铁 废渣工艺得到的炉渣，再经过常规水淬粒化后得到粒径≤5mm，含水率为 10％～15％的特制矿渣；

(2)将湖南涟源钢铁公司的热焖钢渣经过破碎、筛分和磁选工艺处理 后，选出粒径≤20mm，含水率为10％～15％，成分要求为：TFe≤16％， MFe≤2％，f-CaO≤4％，f-MgO≤0.2％，的尾料钢渣；

(3)按照实施例3中加气混凝土砌块的原料组分重量百分比换算称取 步骤(1)得到的特制矿渣、步骤(2)得到的尾料钢渣、通用水泥熟料、 石膏和由粘土、火山灰、铝矾土按照2∶1∶3重量比混合组成的改性材，并将 其混合；

(4)将步骤(3)混合后的物料外掺入混合物料总重1％的由木质磺酸 钠、乙二醇、硫酸钠按3∶2∶5混合组成的复合外加剂，加水混磨，其中加水 重量为步骤(3)中混合物料总重量的0.6倍，混磨达到0.08mm方孔筛筛 余为6％的规定细度后，对其进行加热；

(5)待加热达到发气温度53℃时，掺入步骤(3)中混合物料总重0.05％ 纯度≥98％的发气铝粉，进入搅拌机混合搅拌至均匀，而后迅速将搅拌均匀 的混合浆料倒入加气混凝土砌块模具内发气30min；

(6)发气完成后，在65℃温度下预养4小时，待坯体强度达到0.9MPa 后按照需要的规格进行切割；

(7)切割完成后，将混凝土加气砌块模具拆除，切好的坯体形成砌块， 并将切好的砌块送至蒸压釜中按照蒸压温度为80℃的条件下蒸养4h，进而 加压至0.9MPa，再进行4小时蒸压养护；

(8)蒸压养护结束后，砌块在自然条件(为自然温度和湿度的状态) 下陈化3天即可。

按照上述实施例得到的加气混凝土砌块各项性能指标如表4：

表4试块性能指标

通过表4可以看出按照上述实施例生产出的蒸压加气砌块能达到 JC1062-2007泡沫混凝土砌块标准中A2.5，B10等级的砌块标准。

实施例4：

一种利用矿渣和钢渣生产的加气混凝土砌块，其特征是所述加气混凝 土砌块的原料组分及其重量百分比为：

在以上物质中外加其总重1％的外加剂A、以上物质总重0.05％的纯度 ≥98％的发气铝粉和以上物质总重0.58倍的水；其中外加剂A由三乙醇胺、 乙二醇、硫酸钠按1∶2∶7的重量比混合组成；

所述尾料钢渣是黑龙江西林钢铁公司的热泼钢渣经常规的破碎、筛分、 磁选等工序处理后，选出粒径≤20mm，含水率为10％～15％，成分要求为： TFe≤16％，MFe≤2％，f-CaO≤4％，f-MgO≤0.2％的尾料；

所述的改性材是由石英砂、粉煤灰、硅微粉、燃煤炉按照2∶1∶3∶1的重 量比混合组成。

采用实施例4中所述的物料及其配比生产加气混凝土砌块的方法，其 特征在于具体步骤如下：

(1)采用泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司的专利号为 ZL200910049152.X的发明专利公开的一种循环利用钢渣及冶金、化工含铁 废渣工艺得到的炉渣，再经过常规水淬粒化后得到粒径≤5mm，含水率为 10％～15％的特制矿渣；

(2)将黑龙江西林钢铁公司的热泼钢渣经过常规破碎、筛分和磁选工艺 处理后，选出粒径≤20mm，含水率为10％～15％，成分要求为：TFe≤16％， MFe≤2％，f-CaO≤4％，f-MgO≤0.2％，的尾料钢渣；

(3)按照实施例3中加气混凝土砌块的原料组分重量百分比换算称取步 骤(1)得到的特制矿渣、步骤(2)得到的尾料钢渣、通用水泥熟料、石 膏和由石英砂、粉煤灰、硅微粉、燃煤炉按照2∶1∶3∶1的重量比混合组成的 改性材，并将其混合；

(4)将步骤(3)混合后的物料物料外掺入混合物料总重1％由三乙醇胺、 乙二醇、硫酸钠按1∶2∶7混合组成的复合外加剂，加水混磨，其中水的重量 为步骤(3)中混合物料总重的0.58倍，混磨达到0.08mm方孔筛筛余≤7％ 的规定细度后，对其进行加热；

(5)待加热达到发气温度55℃时，掺入步骤(3)中混合物料总重0.05％ 纯度≥98％的发气铝粉，进入搅拌机混合搅拌至均匀，而后迅速将搅拌均匀 的混合浆料倒入模具内发气32min；

(6)发气完成后，在70℃温度下预养4小时，待坯体强度达到1.0MPa 后按照需要的规格进行切割；

(7)切割完成后，将混凝土加气砌块模具拆除，切好的坯体形成砌块， 并将切好的砌块送至蒸压釜中按照蒸压温度为80℃的条件下蒸养3h，进而 加压至0.8MPa，再进行4小时蒸压养护；

(8)蒸压养护结束后，砌块在自然条件(为自然温度和湿度的状态) 下陈化7天即可。

按照上述实施例得到的加气混凝土砌块各项性能指标如表5：

表5试块性能指标

通过表5可以看出，按照上述配合比生产出的蒸压加气砌块能达到 JC1062-2007泡沫混凝土砌块标准中A1.5，B08等级的砌块标。

通过以上实施例得到的加气混凝土砌块通过检测与泡沫混凝土砌块标 准指标比较，具体如下表：

表6本发明检测数据与泡沫混凝土砌块标准指标比较

本发明大量利用了由泰州振昌公司将钢渣和含铁废渣综合处理后得到 的特制矿渣和尾料钢渣等工业废渣，利废率≥80％。当采用适当范围内的原 料配比，改性材及复合外加剂的引入能优化制品性能；此外，采用特定的 蒸压养护制度能够改善制品的干燥收缩值以及抗冻性能。本发明的产品质 量能符合工业与民用框架结构非承重内外墙体砌筑的使用要求。