一種利用錳礦渣制備高強輕質建筑材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種利用錳礦渣制備高強輕質建筑材料的方法。該方法包括以下步驟：將錳礦渣、廢玻璃、發(fā)泡劑分別先研磨成80~150目、80~150目、180~220目得到錳礦渣粉劑、廢玻璃粉劑、發(fā)泡粉劑；將錳礦渣粉劑、廢玻璃粉劑、發(fā)泡粉劑，三者按照重量比例40~70％：20~50％：5~16％置于帶有磨球的攪拌器中高速攪拌均勻得到混合粉料；將混合粉料放置在成型容器內，間歇升溫至950~1150℃的溫度燒結20~30min，自然冷卻得到高強輕質建筑材料。本發(fā)明使用廢礦渣、廢玻璃為原料，降低環(huán)境污染，變廢為寶，制備的輕質墻體材料具有質輕、多孔、防火、隔熱、隔音、無毒、無菌、無味等特性。
【專利說明】一種利用錳礦渣制備高強輕質建筑材料的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領域，涉及一種利用錳礦渣制備高強輕質建筑材料的方法。

【背景技術】
[0002] 我國已成為世界最大的電解錳生產國、消費國和出口國。2011年我國電解錳產量 148萬噸，由于大多用的貧錳礦，渣量在1200 - 1480萬噸。一些地區(qū)將它用作磚或生產水 泥，但用量很小，大多作為廢棄物被白白扔掉。由于簡單將其堆放，其堆放占用大量土地資 源，增加企業(yè)處置費用。同時，電解錳渣含有一定量的有害元素，任其排放給周邊環(huán)境帶來 了嚴重的污染。因此，讓錳礦渣得到合理、有效的利用這一技術難題愈加凸顯。目前，我國 每年產生的廢玻璃有1040萬噸。廢玻璃類物質，其化學性質穩(wěn)定，不腐爛、不燃燒、不能降 解，廢玻璃若不加處理而隨其他垃圾一起隨意排放，不僅浪費了自然資源，而且對環(huán)境造成 危害。
[0003] 現(xiàn)代建筑要求材料不僅具有高強、防震、保溫等功能，而且具有重量輕、防火、隔 音、節(jié)能等性能。將廢錳礦渣和廢石英等固體廢棄進行高附加值利用生產建材的新產品， 具有強度大、耐用性、安全性、隔熱和隔音性高及使用壽命長并能有效減輕建筑物自重的特 點，不僅可以使目前日益增加的固體廢棄物得以利用，從而相應減輕環(huán)境負荷，而且能有效 地滿足建設高效節(jié)能、減排、環(huán)保、和諧居住環(huán)境的要求，也是我國經濟可持續(xù)發(fā)展的迫切 需求。
[0004] 目前已有相關人員利用鋼渣等工業(yè)廢渣為原料生產免燒磚、加氣混凝土砌 塊，如：一種礦渣免燒磚的制備方法（CN201310150458. 0)、錳礦渣加氣混凝土砌塊 (CN201310174074. 0)和一種礦渣蒸養(yǎng)磚的制備方法（CN201310149020. 0)等，但是產品效果 并不是很理想，或多或少都存在著抗壓強度、吸水率高、耐久性差、易老化、重量大等問題。 同時，國內外不少廠家利用回收的碎玻璃料來生產玻璃微珠、玻璃馬賽克、彩色玻璃球、玻 璃棉、玻璃磚、人造玻璃大理石、泡沫玻璃等。同時，國內有一些科研單位、廠家等研發(fā)和生 產具有保溫和防火的建筑材料，也有一些單位研發(fā)和生產具有輕質、保溫和防火的建筑材 料。但目前，還沒有利用錳礦渣和廢石英共同來制造生產滿足高強、輕質、保溫、防火、隔音、 節(jié)能等性能的現(xiàn)代建筑材料要求的產品專利。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是解決錳礦渣廢棄物和廢玻璃環(huán)保資源化利用問題，提供一種能克 服目前建筑材料缺陷，具有較好的耐用性、安全性，具有一定強度、隔熱和隔音并減輕建筑 物自重墻體材料的低成本生產及制備方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方 案： 一種利用錳礦渣制備高強輕質建筑材料的方法，該方法包括以下步驟： 1)研磨：將錳礦渣、廢玻璃、發(fā)泡劑分別先研磨成8(Γ150目、8(Γ150目、18(Γ220目得 到錳礦渣粉劑、廢玻璃粉劑、發(fā)泡粉劑； 2) 預反應：取步驟1)研磨得到的錳礦渣粉劑、廢玻璃粉劑、發(fā)泡粉劑，三者按照重量比 例4(Γ70% :2(Γ50% :5~16%置于帶有磨球的攪拌器中高速攪拌均勻得到混合粉料； 3) 燒結：將步驟2)得到混合粉料放置在成型容器內，間歇升溫至95(T1150°C的溫度燒 結2(T30min，自然冷卻得到高強輕質建筑材料。成型容器的成型尺寸根據(jù)建筑板材需要而 定。
[0006] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述的發(fā)泡劑其有效成分為碳酸鈣、炭黑、碳酸鈉中 的任一種及其他們的組合物；所述的廢玻璃為廢棄的玻璃邊角料或是洗凈后的廢棄玻璃 碎片。本發(fā)明所用到的錳礦渣來自與電解錳等制備中產生的礦渣。所用的碳酸鈣為含有 ΚΓ20%的輕質碳酸鈣；炭黑顆粒細，網(wǎng)狀鏈堆積緊密，比表面積大，單位質量顆粒多，有利 于在聚合物中形成鏈式導電結構，作為發(fā)泡劑的有效成分，少量的添加炭黑不僅可加速建 筑材料發(fā)泡效率和改善材料內部分子結構，還可以調節(jié)本發(fā)明產品導熱率< 〇. 〇8W/m · k。 為得到更優(yōu)質建筑材料，廢棄的玻璃需要進行分選，再清洗干凈后干燥，才進行研磨粉碎。
[0007] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述磨球為二氧化鋯球、不銹鋼球、氧化鋁陶瓷球中的 任一種或是他們的組合物，磨球的直徑為〇. 5~3mm。磨球的作用是促進發(fā)泡劑、錳礦渣粉劑、 玻璃粉劑的接觸活化，解決固相反應中固體與固體接觸面有限，物料之間的混合與接觸不 充分，物料間的能量交換受到限制等問題，在高溫作用下固相材料進行燒結時，發(fā)泡形成孔 徑可控的封閉孔，且孔徑內外分布均勻，發(fā)泡完全，材料均一性好，從而提高產品的抗壓強 度和產品密度得到有效控制，從而得到高強輕質建筑材料。
[0008] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述高速攪拌其轉速為200(T5000rpm。
[0009] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述間歇升溫為每分鐘升溫2(T40°C。
[0010] 本發(fā)明制備得到的高強輕質建筑材料抗壓強度> 15Mpa，導熱率< 0. 08W/m *k，吸 水率為8 %?25 %，視孔隙率10 %?30 %，體密度為0. 5?0. 9g/cm3。 toon] 為使本發(fā)明公開充分，本發(fā)明制備得到廢玻璃發(fā)泡生產的高強輕質建筑材料，經 過自然冷卻后得到的材料制品可做進一步切割，及進行表面機械磨制得到優(yōu)質成品，可用 于做墻體表面裝修材料。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點： 1.本發(fā)明采用錳礦渣、廢玻璃和發(fā)泡材料為原料，在高溫作用下發(fā)泡形成孔徑可控的 封閉孔，且孔徑內外分布均勻，可制備成輕質墻體材料，生產工藝簡單，生產的輕質墻體材 料抗壓強度彡15Mpa，導熱率彡0. 08W/m · k，吸水率為8 %?25 %，視孔隙率10 %?30 %。
[0013] 2.本發(fā)明生產的輕質保溫墻體材料與加氣混凝土砌塊相比密度更低，體密度為 0. 5~0. 9g/cm3,隔音、保溫和抗震性能遠遠高于加氣混凝土砌塊； 3.本發(fā)明使用錳礦渣和廢玻璃為原料，生產成本低，降低環(huán)境污染，變廢為寶，不僅制 備的輕質墻體材料具有質輕、多孔、防火、隔熱、隔音、無毒、無菌、無味等特性，經濟環(huán)保，而 且本產品的邊角廢料和使用后廢棄物可再循環(huán)使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1.本發(fā)明制備方法過程流程圖。

【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖及實施例對本發(fā)明進一步說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于這 些實施例。以下實施例中用到的廢玻璃為分選、清洗、干燥后的廢棄玻璃邊角料、廢棄玻璃 碎片，錳礦渣為廣西某大型錳電解制造企業(yè)生產中產生的廢渣。
[0016] 實施例1 : (1)研磨：將廢玻璃、錳礦渣研磨成8(Γ90目之間的粉體，發(fā)泡劑(碳酸鈣、炭黑、碳酸 鈉）研磨成20(Γ220目之間的粉體。碳酸鈣含有20%的輕質碳酸鈣的碳酸鈣。
[0017] (2)預反應：以廢玻璃粉體40wt%、猛礦漁46 wt%、碳酸|丐2· Owt%、炭黑2. 0 wt%、碳 酸鈉 10 wt%的比例裝入帶有磨球的攪拌器中高速攪拌均勻得到混合粉料?；旌戏哿吓c磨 球體積比例為1 :〇. 5,磨球為二氧化鋯球，磨球的直徑為3mm，高速攪拌其轉速為5000rpm。
[0018] (3)燒成：將混合粉料置于市場需要形體的容器內，按每分鐘40°C升溫，從室溫至 KKKTC進行燒結，并在KKKTC保溫30分鐘后，自然降溫，經切割和表面磨制制得輕質墻體 材料。
[0019] 本實施例制得產品的技術指標為：抗壓強度為18. OMpa，導熱率低于0. 04W/m · k， 吸水率為21%，視孔隙率16. 0%，體積密度為0. 51g/cm3。
[0020] 實施例2 : (1)研磨：將廢玻璃、錳礦渣研磨成9(Γ100目之間的粉體，發(fā)泡劑(碳酸鈣、炭黑、碳酸 鈉）研磨成18(Γ200目之間的粉體。碳酸鈣為含有15%的輕質碳酸鈣的碳酸鈣。
[0021] (2)預反應：以廢玻璃粉體36wt%、錳礦渣50wt%、碳酸鈣2. Owt%、炭黑2. 0 wt%、碳 酸鈉 10 wt%的比例裝入帶有磨球的攪拌器中高速攪拌均勻得到混合粉料?；旌戏哿吓c磨 球體積比例為1 :〇. 5,磨球為不銹鋼球，磨球的直徑為1. 5mm，高速攪拌其轉速為3000rpm。
[0022] (3)燒成：將混合粉料置于市場需要形體的容器內，按每分鐘40°C升溫，從室溫至 1KKTC進行燒結，并在1KKTC保溫20分鐘后，自然降溫，經切割和表面磨制制得輕質墻體 材料。
[0023] 本實施例制得產品的技術指標為：抗壓強度為24Mpa，導熱率為0. 06W/m · k，吸水 率為11. 5%，視孔隙率11%，體積密度為0. 71g/cm3。
[0024] 實施例3 : (1)研磨：將廢玻璃、錳礦渣研磨成10(Γ120目之間的粉體，發(fā)泡劑(碳酸鈉、炭黑)研磨 成18(Γ200目之間的粉體。
[0025] (2)預反應：以廢玻璃粉體27wt%、猛礦漁60 wt%、碳酸鈉 10wt%、炭黑等3. 0 wt% 的比例裝入帶有磨球的攪拌器中高速攪拌均勻得到混合粉料。混合粉料與磨球體積比例為 1 :〇. 5,磨球為二氧化鋯球、氧化鋁陶瓷球體積比例1:1的組合物，磨球的直徑為0. 5mm，高 速攪拌其轉速為2500rpm。
[0026] (3)燒成：將混合粉料置于市場需要形體的容器內，按每分鐘30°C升溫，從室溫至 1150°C進行燒結，并在1150°C保溫30分鐘后，自然降溫，經切割和表面磨制制得輕質墻體 材料。
[0027] 本實施例制得產品的技術指標為：抗壓強度為26Mpa，導熱率為0. 08W/m · k，吸水 率為12. 3%，視孔隙率11. 1%，體積密度為0. 89g/cm3。
[0028] 實施例4 : (1)研磨：將廢玻璃、錳礦渣研磨成14(Γ150目之間的粉體，發(fā)泡劑(碳酸鈣、炭黑、碳酸 鈉）研磨成20(Γ220目之間的粉體。碳酸鈣為含有10%的輕質碳酸鈣的碳酸鈣。
[0029] (2)預反應：以廢玻璃粉體20wt%、錳礦渣70wt%、碳酸鈣2. Owt%、炭黑1. 0 wt%、碳 酸鈉 7. 0 wt%的比例裝入帶有磨球的攪拌器中高速攪拌均勻得到混合粉料?；旌戏哿吓c磨 球體積比例為1 :〇. 5,磨球為不銹鋼球、氧化鋁陶瓷球體積比例1:1的組合物，磨球的直徑 為2mm，高速攪拌其轉速為2000rpm。
[0030] (3)燒成：將混合粉料置于市場需要形體的容器內，按每分鐘30°C升溫，從室溫至 950°C進行燒結，并在950°C保溫30分鐘后，自然降溫，經切割和表面磨制制得輕質墻體材 料。
[0031] 本實施例制得產品的技術指標為：抗壓強度為20. 3Mpa，導熱率低于0. 06W/m · k， 吸水率為12 %，視孔隙率10 %，體積密度為0. 67g/cm3。
[0032] 實施例5 : (1)研磨：將廢玻璃、錳礦渣研磨成14(Γ150目之間的粉體，發(fā)泡劑(碳酸鈉、炭黑)研磨 成20(Γ220目之間的粉體。碳酸鈣為含有20%的輕質碳酸鈣的碳酸鈣。
[0033] (2)預反應：以廢玻璃粉體35wt%、猛礦漁60wt%、碳酸鈉 3. Owt%、炭黑2. 0 wt%的 比例裝入帶有磨球的攪拌器中高速攪拌均勻得到混合粉料?；旌戏哿吓c磨球體積比例為1 : 〇. 5,磨球為氧化鋁陶瓷球，磨球的直徑為1. Omm，高速攪拌其轉速為3000rpm。
[0034] (3)燒成：將混合粉料置于市場需要形體的容器內，按每分鐘20°C升溫，從室溫至 KKKTC進行燒結，并在KKKTC保溫30分鐘后，自然降溫，經切割和表面磨制制得輕質墻體 材料。
[0035] 本實施例制得產品的技術指標為：抗壓強度為15. 5Mpa，導熱率低于0. 06W/m · k， 吸水率為22 %，視孔隙率30 %，體積密度為0. 57g/cm3。
[0036] 實施例6 : (1)研磨：將廢玻璃、錳礦渣研磨成10(Γ120目之間的粉體，發(fā)泡劑(碳酸鈣、炭黑、碳酸 鈉）研磨成20(Γ220目之間的粉體。碳酸鈣為含有10%的輕質碳酸鈣碳酸鈣。
[0037] (2)預反應：以廢玻璃粉體20wt%、錳礦渣64wt%、碳酸鈣4. Owt%、炭黑2. 0 wt%、碳 酸鈉10. 0 wt%的比例裝入帶有磨球的攪拌器中高速攪拌均勻得到混合粉料?；旌戏哿吓c 磨球體積比例為1 :〇. 5,磨球為不銹鋼球、氧化鋁陶瓷球體積比例1:1的組合物，磨球的直 徑為1. 5mm，高速攪拌其轉速為4000rpm。
[0038] (3)燒成：將混合粉料置于市場需要形體的容器內，按每分鐘40°C升溫，從室溫至 1KKTC進行燒結，并在1KKTC保溫20分鐘后，自然降溫，經切割和表面磨制制得輕質墻體 材料。
[0039] 本實施例制得產品的技術指標為：抗壓強度為25. 8Mpa，導熱率低于0. 06W/m · k， 吸水率為25 %，視孔隙率20 %，體積密度為0. 67g/cm3。
[0040] 本發(fā)明是經過多位高強輕質建筑材料研究人員長期工作經驗積累，并通過創(chuàng)造性 勞動創(chuàng)作而出，制備得到的高強輕質建筑材料抗壓強度> 15Mpa，導熱率< 0. 08W/m · k，吸 水率為8 %?25 %，視孔隙率10 %?30 %，體密度為0. 5~0. 9g/cm3,輕質墻體材料具有質輕、 多孔、防火、隔熱、隔音、無毒、無菌、無味等特性，經濟環(huán)保，而且廢棄后材料可以重復利用， 具有突出的實質性特征和顯著進步。
【權利要求】
1. 一種利用錳礦渣制備高強輕質建筑材料的方法，其特征在于，該方法包括以下步 驟： 1) 研磨：將錳礦渣、廢玻璃、發(fā)泡劑分別先研磨成8(Γ150目、8(Γ150目、18(Γ220目得 到錳礦渣粉劑、廢玻璃粉劑、發(fā)泡粉劑； 2) 預反應：取步驟1)研磨得到的錳礦渣粉劑、廢玻璃粉劑、發(fā)泡粉劑，三者按照重量比 例4(Γ70% :2(Γ50% :5~16%置于帶有磨球的攪拌器中高速攪拌均勻得到混合粉料； 3) 燒結：將步驟2)得到混合粉料放置在成型容器內，間歇升溫至95(T1150°C的溫度燒 結2(T30min，自然冷卻得到高強輕質建筑材料。
2. 根據(jù)權利要求1所述的利用錳礦渣制備高強輕質建筑材料的方法，其特征在于，所 述的發(fā)泡劑其有效成分為碳酸鈣、炭黑、碳酸鈉中的任一種及其他們的組合物；所述的廢玻 璃為廢棄的玻璃邊角料或是洗凈后的廢棄玻璃碎片。
3. 根據(jù)權利要求1所述的利用錳礦渣制備高強輕質建筑材料的方法，其特征在于，所 述磨球為二氧化鋯球、不銹鋼球、氧化鋁陶瓷球中的任一種或是他們的組合物，磨球的直徑 為 0· 5?3mm。
4. 根據(jù)權利要求1所述的利用錳礦渣制備高強輕質建筑材料的方法，其特征在于，所 述高速攪拌其轉速為200(T5000rpm。
5. 根據(jù)權利要求1所述的的利用錳礦渣制備高強輕質建筑材料的方法，其特征在于， 所述間歇升溫為每分鐘升溫2(T40°C。
6. 根據(jù)權利要求1所述的制備廢玻璃發(fā)泡生產的高強輕質建筑材料方法，其特征在 于：制備得到的高強輕質建筑材料抗壓強度彡15Mpa，導熱率彡0. 08W/m · k，吸水率為8% ?25 %，視孔隙率10 %?30 %，體密度為0· 5?0· 9g/cm3。
【文檔編號】C04B14/22GK104193392SQ201410424440
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權日:2014年3月19日
【發(fā)明者】黃志民, 黃日波, 劉曉剛, 易偉, 吳學眾 申請人:廣西科學院, 廣西鹿寨凱浩鹿寶新型建材有限公司