一种碱激发全镁渣免烧砖的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碱激发全镁渣免烧砖的制备方法，将镁渣粉磨至100目以下，将磨细镁渣、氢氧化钠、碳酸钠和水以质量比为1：0.02～0.05：0.03～0.06：0.3～0.5拌合，置于50～80℃恒温箱中预膨胀30min后将所得泥料打散分离，继续于50～80℃条件下陈化4～6h后装入模具，在30～1000kN压力下压制成型，将压制的砖坯置于80℃恒温箱中养护12～48h得到碱激发全镁渣免烧砖。该方法不仅解决了镁渣作为建筑材料易膨胀的问题、提高了镁渣综合利用率，还具有制备工艺简单、成本低廉、能耗与碳排放低等优势，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种碱激发全镁渣免烧砖的制备方法


[0001]本专利技术属于固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种碱激发全镁渣免烧砖的制备方法。

技术介绍

[0002]中国是全球原镁供应第一大国，镁产量连续多年占世界总产量的80％以上。金属镁的生产工艺包括电解法和硅热法，而硅热法又分为皮江法(Pidgeon)、波尔扎诺法(Bolzano)和玛格尼特法(Magnetherm)三种，其中，皮江法炼镁工艺因其流程短、投资少、建厂快、成本较低等优势在我国得到广泛应用[1]。但是，皮江法冶炼1t金属镁的同时会产生5～8t的镁渣[2]。据统计，2020年我国原镁产量96.10万t，由此推测同年产生镁渣约480～768万t[3]。大量的镁渣倾倒、堆积不仅占用大量土地，也造成了诸多环境问题。因此，如何实现镁渣的有效资源化利用成为限制金属镁生产企业可持续发展的主要问题。
[0003]国内外专家学者为镁渣的资源化利用提供了诸多思路，包括利用镁渣制备水泥、混凝土、砌块等建筑材料[4
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6]、脱硫剂[7]、缓释肥料[8]、矿山充填[9]等。其中，将镁渣用于生产免烧砖是其规模化利用的有效途径之一。赵卫虎等[10]利用镁渣和废砖制备了轻质混凝土砌块，研究结果表明镁渣比表面积大于450m2/kg时，可以等量代替10％～20％的水泥，但是由于其凝固速度慢、活性系数过小、颗粒较粗，镁渣的掺量不能大于20％。彭小芹[4]等以镁渣为原材料通过掺加少量矿渣及活性激发剂配制胶凝材料并制备镁渣砖，结果表明镁渣单独作为胶凝材料强度很低，复合80％的镁渣与20％的矿渣外掺5％的脱硫石膏能制备MU20等级的标准砖，但该研究并未提及镁渣膨胀遇水的问题。张泽鹏[11]等以镁渣、粉煤灰、脱硫石膏及生石灰、河砂、水泥等原料制备了免烧砖，得到免烧砖的最佳配方为:镁渣、粉煤灰、水泥、脱硫石膏、河砂的掺量分别为20％、46％、4％、4％和26％，水固比为18％。在该条件下经180℃蒸压养护6h制得的免烧砖抗压强度为31.6MPa，沸煮5h后的平均吸水率为22.55％，15次冻融循环后免烧砖的强度损失率为
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1.51％，质量损失率为
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0.39％，碳化7d后的碳化系数为1.04。由此可知，镁渣自身胶凝活性较差，现有技术制备免烧砖通常只能少量的掺入，导致其对镁渣的利用率较低。此外，镁渣中的游离氧化钙、氧化镁、氮化镁等物质与水反应会发生膨胀反应，将其作为原料制备免烧砖等建筑材料容易引起体积安定性不良，也是镁渣在建筑材料领域资源化利用的“卡脖子”问题。
[0004]目前专利文献报导的免烧砖镁渣掺量较小，对镁渣的消纳能力有限，且对如何解决镁渣膨胀问题的报道较少；申请人通过系统查阅了大量的国内外专利文献以及科研资料，未发现关于“预膨胀+膨胀因素阻隔”方法来解决镁渣建材化利用中的易膨胀问题以及碱激发全镁渣免烧砖制备的相关报导。
[0005]以下是专利技术人给出的相关参考文献：
[0006]【1】周鹏，刘磊，袁彦婷，张承舟.推进我国金属镁冶炼行业绿色转型发展的对策建议[J].有色金属(冶炼部分)，2020(06):24
‑
29。
[0007]【2】唐洋洋，李林波，王超，毛维博，冯璐.镁渣资源化利用新进展[J].现代化工，
2020，40(12):63
‑
67。
[0008]【3】智研咨询.《2022
‑
2028年中国镁行业市场调研分析及发展规模预测报告》[DB/OL]，2021
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10
‑
15。
[0009]【4】彭小芹，王开宇，李静，余中华，王淑萍.镁渣的活性激发及镁渣砖制备[J].重庆大学学报，2013，36(03):48
‑
52+58。
[0010]【5】嵇鹰，李亚芳，杨康，武艳文.急冷镁渣水泥胶凝材料的性能[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版)，2017，49(02):277
‑
283。
[0011]【6】延常玉，张虎彪，童彧斐，詹疆淮，李宏波.镁渣加气混凝土砌块的力学性能研究[J].宁夏工程技术，2021，20(01):63
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66。
[0012]【7】杨富刚，刘永军，刘喆，张爱宁.碱性活化剂对镁渣基复合脱硫剂脱硫效果的影响[J].环境工程，2021，39(01):106
‑
110+160。
[0013]【7】范远，戈甜，梁鹏翔，李咏玲，程芳琴，薛占金.镁渣包膜肥的制备及其缓释性能[J].环境工程学报，2016，10(12):7209
‑
7216。
[0014]【8】刘浪，阮仕山，方治余，侯东壮，张波，孙伟吉.镁渣的改性及其在矿山充填领域的应用探索[J].煤炭学报，2021，46(12):3833
‑
3845。
[0015]【9】赵卫虎，胡杰，赵宇.镁渣在生产轻质混凝土砌块中的应用研究[J].砖瓦，2009(09):82
‑
84。
[0016]【10】张泽鹏，宋慧平，程芳琴，韩涛，温凯.镁渣对粉煤灰免烧砖性能的影响研究[J].粉煤灰综合利用，2014，27(06):36
‑
39。

技术实现思路

[0017]为了解决镁渣建材化利用易膨胀以及促进镁渣大规模建材化利用的技术问题，本专利技术的目的在于，提供一种碱激发全镁渣免烧砖的制备方法。
[0018]为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案：
[0019]一种碱激发全镁渣免烧砖的制备方法，其特征在于，首先将镁渣粉磨至100目以下，以磨细后的镁渣、氢氧化钠、碳酸钠、水的质量比为1：0.02～0.05：0.03～0.06：0.3～0.5的比例混合拌合均匀，置于50～80℃恒温箱中进行30min预膨胀，然后将预膨胀所得物料打散分离后，继续在50～80℃条件下陈化4～6h，使其中的Ca(OH)2与Na2CO3反应生成CaCO3包覆在未反应的氧化钙、镁表面，阻隔其与水接触而发生的后续膨胀；然后将所述陈化后的半干态物料装入模具中，使用30～1000kN的压力压制并保压15s得到砖坯，将所得砖坯置于80℃恒温箱中，养护12～48h后，得到碱激发全镁渣免烧砖。
[0020]具体按以下步骤实施：
[0021](1)将原镁渣装入球磨机粉磨1h后取出过100目筛；
[0022](2)按配方量称取磨细镁渣，加入搅拌机中；
[0023](3)按配方量称取氢氧化钠、碳酸钠和水，加入烧杯中搅拌得到混合溶液；
[0024](4)待步骤(3)所述混合溶液冷却至室温后加入搅拌机，搅拌5min得到均匀浆体；
[0025](5)将步骤(4)所得浆体置于50～80℃恒温箱中进行预膨胀，30min后将所得泥料取出打散，再放入50～80℃恒温箱中陈化4～6h，使其中的Ca(OH)2与Na2CO3反应生成CaCO3包覆在未反应的氧化钙、镁表面，阻隔其与水接触本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱激发全镁渣免烧砖的制备方法，其特征在于，首先将镁渣粉磨至100目以下，以磨细后的镁渣、氢氧化钠、碳酸钠、水的质量比为1：0.02～0.05：0.03～0.06：0.3～0.5的比例混合拌合均匀，置于50～80℃恒温箱中进行30min预膨胀，然后将预膨胀所得物料打散分离后，继续在50～80℃条件下陈化4～6h，使其中的Ca(OH)2与Na2CO3反应生成CaCO3包覆在未反应的氧化钙、镁表面，阻隔其与水接触而发生的后续膨胀；然后将所述陈化后的半干态物料装入模具中，使用30～1000kN的压力压制得到砖坯，将所得砖坯置于80℃恒温箱中，养护12～48h后，得到碱激发全镁渣免烧砖。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：(1)将原镁渣装入球磨机粉磨1h后取出过100目筛；(2)按配方量称取磨细镁渣，加入搅拌机中；(3)按配方量称取氢氧化钠、碳酸钠和水，加入烧杯中搅拌得到混合溶液；(4)待步骤(3)所述混合溶液冷却至室...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈致良，贺攀阳，李婉钰，张明，王小菊，
申请(专利权)人：陕西天宇镁业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：