用硅石尾矿粉和石屑制备蒸压灰砂砖.pdfVIP

第3 6 卷第3 期 2 0 1 3 年5 月 非金 属 矿 N o n M e t a l l ic M ine s V_0 1 3 6 NO 3 M a y 2 01 3 用硅石尾矿粉和石屑制备蒸压灰砂砖 刘辉敏 ( 洛阳理工学院 材料科学与工程系，河南 洛阳4 7 1 0 2 3 ) 摘要研究了配合料组成、 成型压力和蒸压温度对硅石尾矿粉( 硅尾粉) 一 石屑蒸压灰砂砖抗压强度的影响， 并用X射线衍射f X R D ) 和扫 描 电镜 ( S E M) 对部分试样进行 了分析 。结果表明 ， 以硅尾粉 、 石屑和石灰为主要组分， 在 适当条件 下可制备强度较高的蒸压灰砂砖 。当石灰粉与 硅尾粉质量比小于0 4 5时， 随着石灰粉掺量的增加， 试样抗压强度逐渐提高； 当质量比进一步增加时， 试样强度降低。提高硅尾粉和石灰混合物含 量、 成型压力和蒸压温度， 可提高灰砂砖强度。石屑基本上不参与水热反应。 关键词硅石尾矿粉石屑灰砂砖蒸压 中图分类号： T U5 2 2 1 9 文献标识码 ： A Au t o c l a v e d S a n d - l ime Br ic k s f r o m S il ic a T a il in g s Po wd e r a n d S t o n e Ch ips Liu Hu imin ( De p a r t me n t o f Ma t e ria l S c ie n c e a n d E n g i n e e rin g ， L u o y a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , L u o y a n g ， He n a n 4 7 1 0 2 3 ) Abs t r a c t Th e in flu e nc e s o f in g r e d ie n t s ， mo l d in g p r e s s u r e s and a u t o c l a v e t e mp e r a t u r e s o n p r o p e r t ie s o f a u t o c l a v e d s a n d - l ime b ri c k s f r o m s il ic a t a il in gs p o wd e r a n d s t o n e c h ip s we r e s tud ie d ，a n d s o me s a mp l e s we r e an a l y z e d b y XRD and S EM Th e r e s u l t s s ho w t ha t h ig h s t r e n g t h a ut o c l a v e d s a n d l ime b ri c k s c a n b e p r e p a r e d u n d e r a p p r o p ri a t e c o n d it io ns b y s il ic a t a il in g s p o wd e r ,s t o n e c h ips a nd l ime a s the ma in c o mpo n e n t s Wh e n t h e ma s s r a t io o f l ime p o wd e r t o th e s il i c a t a il in g s po wd e r is l e s s t h an 0 4 5 ， with the l im e p o wd e r c o n t e n t in c r e a s in g ， th e c o mp r e s s iv e s tre n g t h o f t h e s a mpl e s gr a d u a l l y in c r e a s e s ； b u t wh e n the r a tio f u r t h e r in c r e a s e s ， the s t r e ng th o f t h e s am pl e s r e d u c e s To imp r o v e the c o n t e n t o f s il ic a t a il in g s p o wd e r a n d l ime ， mo l d in g p r e s s u r e a nd t h e a u t o c l a v e t e mpe r a tur e c a l l in c r e a s e the s tre n g t h of the s and l ime b ri c k s T h e s t o n e c h ips a r e b a s ic a l ly no t in v o l v e d in the hy d r o t h e r m a l rea c t io n Ke y wo r ds s il ic a t ml in g s p o wd e r s t o n e c hip s an d - l ime b ri c k a u t o c l a v e 蒸压砖生产过程中不消耗黏土资源， 是一种环保 型建筑材料 n 】 ， 采用工业废弃物生产蒸压砖对于减少 天然矿物原料消耗具有重要意义 2 - 7 。硅石尾矿粉 ( 硅 尾粉) 是玻璃原料加工过程 中产生的固体废料 ， 呈土 黄色细粉状 8 】 。石屑是石料厂加工石灰石骨料过程 中产生的粒度在 5 r n i 1 以下的固体废料 9 】 。本实验对 以硅尾粉和石屑为原料制备蒸压灰砂砖进行了研究。 1 实验部分 1 1 原料实验用硅尾粉和石屑的化学成分见表 1 ， 其粒径分布分别见表 2 和表 3 。硅尾粉主要矿物 组成为石英， 石屑主要矿物组成为碳酸钙。实验用 石灰粉有效 C a O含量为 6 8 2 ( 质量分数) ， 8 0 la m 方孔筛筛余为 7 2 ， 消化时间为 4 m i n ， 消化温度为 8 6 。 表1 硅尾粉和石屑的化学成分 0 0 收稿 日期 ：2 0 1 3 - 0 3 2 2 表2 硅尾粉的粒径分布 0 0 6 0 4 7 5 in l n 4 7 5 - - 2 3 6 mm 2 3 6 ,- 1 1 8 n ll n 1 1 8 0 6 ir ln l 1 2 实验 方法将 硅尾粉、 石屑 和石 灰粉按 一定 比例配合， 用搅拌机干混 3 m i n ， 加入适量水再搅拌 3 m i n ， 然后放置 5 h 使石灰消解。调整混合料水分并 搅拌至适合压制成型 ( 手握能成团， 放手后不松散， 不 湿手) 。 取适量混合料， 压制成直径 3 6 c m 、 高约3 6 C lT I 的试样。将试样在蒸压釜中按设定制度 ( 蒸压温度和 时间) 进行蒸压处理。测定蒸压后试样抗压强度， 并 对部分试样取样， 用x射线衍射 ( X R D ) 和扫描电镜 ( S E M) 进行物像分析和显微结构分析。 2 结果与讨论 2 1 石灰粉与硅尾粉质量比对强度的影响试样强 度主要依靠石灰中活性 C a O与硅尾粉中S i O 在水 刘辉敏 用硅石尾矿粉和石屑制备 蒸压灰砂砖 热条件下起化学反应生成低碱水化硅酸钙和托勃莫 来石， 将未反应的硅尾粉和石屑胶结在一起而获得。 C a O和 S iO 的比例决定了水化产物的种类， 从而影 响试样强度。 固定石屑掺量为 5 0 ， 成型压力为 2 0 1 V P a ， 试样 蒸压制度为升温 2 5 h 、 恒温 8 h 、 自然降温 3 h 、 蒸汽压 力 1 0 l I P a ， 石灰粉与硅尾粉质量 比对灰砂砖强度 的 影响， 见图 1 。 石 灰 粉 与 硅 尾 粉 质 薰 比 图1 石灰粉与硅尾粉质量比对试样抗压强度的影响 由图 1 可看 出， 当石灰粉与硅尾粉质量 比小于 0 4 5 时， 随着石灰粉掺量的增加， 试样抗压强度逐渐 提高 ， 石灰粉掺量 由 1 1 5 ( 石灰粉与硅尾粉质量比 为0 3 0 ) 增至 1 5 5 (石灰粉与硅尾粉质量比为 0 4 5 ) 时， 试样抗压强度从 3 O 2 MP a 增加到 4 0 5 MP a ； 当石 灰粉与硅尾粉质量 比进一步增加时， 试样强度有降低 趋势， 这可能与反应产物中存在未反应的 C a ( O H ) 有 关。石灰粉与硅尾粉质量比以 O 4 5 为宜。 2 2 石灰粉与硅尾粉混合物掺量对强度的影响 固 定石灰粉与硅尾粉质量 比为 0 4 5 ， 蒸压制度不变 ， 石 灰粉和硅尾粉混合物掺量对试样抗压强度的影响， 见 图 2 。 石 灰 粉 与 硅 尾 粉 混 合 物 掺 量 图2 石灰粉与硅尾粉混合物掺量对试样抗压强度的 影响 由图 2可看 出， 随着配合料中石灰粉和硅尾粉混 合物掺量的增加， 试样强度逐渐增加。这主要是因为 石屑基本不起反应， 试样强度主要来 自 石灰粉与硅尾 粉之间的水热反应 ， 石灰粉和硅尾粉混合物增加则反 应产物增加。此外， 硅尾粉颗粒较小， 能有效填充试 样孔隙， 使内部结构更致密 。 由图 2还可看出， 随着石灰粉和硅尾粉混合物掺 一 61 一 量增加， 试样抗压强度增幅逐渐减小， 这可能是因为 细粉含量过多对试样成型不利。在实际生产中， 可根 据所需灰砂砖的强度等级确定石灰粉与硅尾粉混合 物掺量 。 2 3 成型压力对强度的影响 固定石屑掺量为5 0 ， 石灰粉与硅尾粉质量 比为 0 4 5 ， 蒸压制度不变， 成型 压力对试样抗压强度的影响， 见图 3 。 成 型 压 力M P a 图3 成型压力对试样抗压强度的影响 由图 3 可知， 试样抗压强度随着成型压力的增加 而提高， 当压力超过2 0 MP a 以后， 强度增长幅度变小。 成型压力过高， 使动力消耗增加， 且易造成试样分层， 从而影响最终强度。成型压力以 2 0 1 V I P a为宜。 2 4 蒸压温度对强度的影响 固定石屑掺量为 5 0 ， 石灰粉与硅尾粉质量比为 0 4 5 ， 蒸压 时间不变 ， 蒸压 温度对试样抗压强度的影响， 见图 4 。 悉 压 温 度 图4 蒸压温度对试样抗压强度的影响 由图4 可知， 在本实验蒸压温度范围内， 试样 抗压强度随蒸压温度的提高而增加， 当温度高于 1 8 0 对 应蒸汽压力为 1 0 MP a ) 时， 试样强度增加 不大。 2 5 硅尾粉 一 石屑灰砂砖 的主要产物分析当试样 中石灰粉和硅尾粉混合物掺量为 5 0