专利摘要

本发明提供了一种免烧砖及其制备方法，所述制备方法包括：按质量份计，将10份～20份的碱激发剂与20份～40份提钛渣混匀后加入20份～50份钢渣以及8份～18份水搅拌，然后加入20份～40份钢渣微粉混匀，得到混合料；将混合料压制成型，养护，得到免烧砖。本发明采用碱激发剂、提钛渣和钢渣微粉和钢渣作为主要原料，与烧结砖相比，节能环保，与其他免烧砖相比，不但可以节约大量水泥，而且可消耗掉大量工业废渣，成本低，原料选取方便，环境友好，具有较高的经济和社会效益。

权利要求

1.一种免烧砖制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

按质量份计，将10份~20份的碱激发剂与20份~40份提钛渣混匀后加入20份~50份钢渣以及8份~18份水搅拌，然后加入20份~40份钢渣微粉混匀，得到混合料，其中，所述碱激发剂按质量份计包括90份~95份石灰，1份~4份碳酸钠，2份~5份偏硅酸钠，1份~3份石膏；所述提钛渣为钒钛磁铁矿高炉冶炼所得含钛高炉渣经高温碳化-低温氯化所得的尾渣，所述提钛渣含有氯离子质量分数小于7%，二氧化钛质量分数小于10%；所述钢渣的粒径小于3mm，所述钢渣的粒径满足按质量百分比计，过2.36mm筛孔为80%以上，过1.18mm筛孔为50%~80%，过0.6mm筛孔为35%~50%，过0.3mm筛孔为3%~8%，过0.15mm筛孔为1%~6%，过0.075mm筛孔为1%~5%，所述钢渣微粉的平均粒径为6μm~10μm，过800目的通过率大于90%；

将混合料压制成型，养护，得到免烧砖。

2.根据权利要求1所述的免烧砖制备方法，其特征在于，所述石灰为生石灰和/或消石灰，所述石灰中包含的氧化钙与氧化镁质量之和占石灰总质量的90%以上，且氧化镁的质量不低于石灰总质量的5%，石灰中含有的三氧化硫的质量不高于石灰总质量的2%。

3.根据权利要求2所述的免烧砖制备方法，其特征在于，所述石灰的粒度包括过20目筛通过率为100%，过200目筛通过率不低于98%，过300目筛通过率不低于55%，生石灰中二氧化碳的质量不超过4%，消石灰中游离水的质量不超过2%。

4.根据权利要求1所述的免烧砖制备方法，其特征在于，所述钢渣的化学成分按质量份数计由3份~10份氧化亚铁，3份~15份二氧化硅，35份~50份氧化钙，3份~8份氧化镁，1份~6份三氧化二铝，1份~5份二氧化钛，10份~23份五氧化二钒，1份~3份三氧化硫，1份~4份五氧化二磷以及不超过3份不可避免的杂质组成，所述钢渣含铁元素的总质量不大于15%，所述钢渣微粉由所述钢渣制备得到。

5.一种免烧砖，其特征在于，所述免烧砖由权利要求1至4中任意一项所述的免烧砖制备方法制备得到。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料制备技术领域，更具体地讲，涉及一种免烧砖及其制备方法。

背景技术

作为举世闻名的钒钛之都，攀枝花地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源，其中TiO₂储量高达1.3亿吨，占国内已知储量的90％以上，超过世界已探明储量的1/3，居国内首位。在攀钢现行冶炼工艺技术条件下，原矿中50％左右的钛资源进入到高炉渣中，形成了攀钢特有的含钛高炉渣，目前堆存量已达7000多万吨，且每年仍以300多万吨的速度增加，是攀钢，也是我国特有的二次钛资源。

为有效利用攀钢含钛高炉渣，自2004年起，攀钢即“高温碳化-低温选择性氯化”工艺对此重点研究推进，并于2009年成功建成中试线。但在回收其中钛资源的同时，产生了大量含氯尾渣—提钛渣，由于经过低温选择性氯化，渣中的氯化物，无法像普通高炉渣那样直接用于水泥及混凝土，只能堆放处理，所堆积提钛渣不仅占用宝贵的土地资源，还对周边环境造成严重污染，给企业带来了巨大环保压力，严重影响并制约了低温选择性氯化提钛产业发展。

除提钛渣外，攀钢钢渣的堆存量也与日俱增，尤其是改革开放后国内钢铁产业大发展的几十年，攀钢钢铁产业得到了长足发展，导致攀钢钢渣存放量巨大。

在攀钢提钛渣、钢渣等钢铁工业固废大量堆积、污染环境的同时，国内建筑行业也在发展迅速。数十年来，我国始终都是烧结粘土砖生产大国，年产量高达7000亿块，远高于其他国家，每年耗用黏土资源达13亿立方，相当于毁掉农田60多万亩。黏土砖烧结过程中，耗费了大量的不可再生燃料且排放出大量温室气体，故在建筑工程中的采用免烧砖已成为国家建筑材料改革的重点，并受到国家的大力提倡和推动。

近年来国家逐渐取缔粘土砖，因而免烧砖成为了常规粘土砖的替代品。目前常见的免烧砖是炉渣、矿渣、煤矸石、粉煤灰、电石渣、石粉、电厂湿排灰等工业废弃物加入一定量的胶凝材料如水泥等，经压制、养护而成。传统制备方法中，很多采用了较大剂量的水泥作为胶结材料，成本高，环境不友好，未将现有的资源利用最大化。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种环境友好，成本低，能够合理利用固废的免烧砖制备方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种免烧砖制备方法，所述制备方法可以包括以下步骤：按质量份计，将10份～20份的碱激发剂与20份～40份提钛渣混匀后加入20份～50份钢渣以及8份～18份水搅拌，然后加入20份～40份钢渣微粉混匀，得到混合料；将混合料压制成型，养护，得到免烧砖。

在本发明的免烧砖制备方法的一个示例性实施例中，所述提钛渣为钒钛磁铁矿高炉冶炼所得含钛高炉渣经高温碳化-低温氯化所得的尾渣。

在本发明的免烧砖制备方法的一个示例性实施例中，所述提钛渣所含氯离子质量分数小于7％，二氧化钛质量分数小于10％。

在本发明的免烧砖制备方法的一个示例性实施例中，所述碱激发剂按质量份计可以包括90份～95份石灰，1份～4份碳酸钠，2份～5份偏硅酸钠，1份～3份石膏。

在本发明的免烧砖制备方法的一个示例性实施例中，所述石灰可以为生石灰和/或消石灰，所述石灰中可以包含的氧化钙与氧化镁质量之和占石灰总质量的90％以上，且氧化镁的质量不低于石灰总质量的5％，石灰中含有的三氧化硫的质量不高于石灰总质量的2％。

在本发明的免烧砖制备方法的一个示例性实施例中，所述石灰的粒度可以包括过20目筛通过率为100％，过200目筛通过率不低于98％，过300目筛通过率不低于55％，生石灰中二氧化碳的质量不超过4％，消石灰中游离水的质量不超过2％。

在本发明的免烧砖制备方法的一个示例性实施例中，所述钢渣微粉的平均粒径可以为6μm～10μm，过800目的通过率可以大于90％。

在本发明的免烧砖制备方法的一个示例性实施例中，所述钢渣的化学成分按质量份数计可以由3份～10份氧化亚铁，3份～15份二氧化硅，35份～50份氧化钙，3份～8份氧化镁，1份～6份三氧化二铝，1份～5份二氧化钛，10份～23份五氧化二钒，1份～3份三氧化硫，1份～4份五氧化二磷以及不超过3份不可避免的杂质组成，所述钢渣含铁元素的总质量不大于15％，所述钢渣微粉由所述钢渣制备得到。

在本发明的免烧砖制备方法的一个示例性实施例中，所述钢渣的粒径可以小于3mm，所述钢渣的粒径可以满足，按质量百分比计，过2.36mm筛孔为80％以上，过1.18mm筛孔为50％～80％，过0.6mm筛孔为35％～50％，过0.3mm筛孔为3％～8％，过0.15mm筛孔为1％～6％，过0.075mm筛孔为1％～5％。

本发明的另一方面提供了一种免烧砖，所述免烧砖由上述免烧砖制备方法制备得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

(1)成本低，节约水泥使用；本发明制备方法采用碱激发剂、提钛渣和钢渣微粉和钢渣作为主要原料，与烧结砖相比，节能环保，与其他免烧砖相比，不但可以节约大量水泥，而且可消耗掉大量工业废渣；

(2)资源利用合理；除激发剂和水外，其余原材料全部来自攀钢钢铁工业固废，系高固废掺量免烧砖，可以实现变废为宝；

(3)原料选取方便，环境友好；未采用天然砂石材料，而是直接消化攀钢提钛渣和钢渣，原料来源广泛；

(4)产品强度高；碱激发所制备免烧砖养护28天强度可达到MU15标准，强度高；

(5)工艺简单；采用常规机制砖设备，工艺简单，流程短，养护简便；

(6)具有较高的经济和社会效益；由于主要采用固废材料，避免了对天然砂石材料的依赖，有助于保护自然资源和环境、变废为宝、节约占地、减少污染、保护环境、降低造价，具有较高的经济和社会效益。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出本发明一个示例性实施例的免烧砖制备方法的流程示意图。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的免烧砖及其制备方法。

图1示出本发明一个示例性实施例的免烧砖制备方法的流程示意图。

本发明的一方面提供了一种免烧砖制备方法，在本发明的免烧砖制备方法的一个示例性实施例中，如图1所示，所述制备方法可以包括：

步骤S01，制备混合料。

在本实施例中，所述制备混合料的原料可以包括，按质量份数计，碱激发剂10份～20份，提钛渣20份～40份，钢渣微粉20份～40份，钢渣20份～50份，水8份～18份。其中，所述水的用量配比是以碱激发剂、提钛渣、钢渣微粉以及钢渣在干燥状态下的使用量。对于上述设置的原料配比，当激发剂份数偏低时，会影响激发效果，最终会降低砖体强度，若激发剂含量过高，则一方面会增加制砖成本，另一方面也会降低砖体的早期强度，故其质量份数在10份～20份为宜。进一步的，碱激发剂可以为10份～16份。对提钛渣而言，当其质量份数低于20份时，激发后的水化产物难以形成足够的强度，超过40份以后，虽然提钛渣消耗量会增加，但会降低其他成分的用量，导致做制备砖体的密实性和强度会受到影响，故最佳质量份数不高于40份为宜。进一步的，提钛渣可以为25份～35份。当钢渣微粉含量过低时，在砖体中的填充效果欠佳，不利于砖体的致密性和强度，故不宜低于20份，当含量过高时，会影响碱激发后水化产物在砖体中的分布结构，导致砖体强度降低，故不宜高于40份。进一步的，钢渣微粉可以为25份～35份。钢渣的主要作用是作为粗颗粒起到骨架作用，当钢渣质量份数过低时，骨架作用不明显，质量份数过高，则会影响到其他成分用量，导致水化产物偏低或者钢渣微粉的填充效果欠佳，故钢渣的质量份数最低不宜低于20份，最高不宜超过50份。进一步的，钢渣质量份数可以是35份～45份。当用水量偏低时，会影响碱激发提钛渣水化反应，降低反应速率及水化产物生成量，从而影响砖体强度，当用水量偏高时，一方面成型时会有多余的水分流出，另一方面，砖体干燥后，多余的水分蒸发后会形成很多微孔，在降低密实性的同时，也会降低砖体强度，故水的质量份数不宜低于8份，最高不宜高于18份。进一步的，水的质量分数可以是9份～16份。采用本发明配比，一方面可以消耗大量提钛渣，另一方面，钢渣和钢渣微粉可以直接取自攀钢，在节省大量天然砂石材料的同时，还可以消耗掉大量钢铁工业固废。在所述原料中，除激发剂和水以外，其余均为固废材料。

具体地，按照上述配比，将碱激发剂与提钛渣混合均匀后，再加入钢渣和水搅拌均匀，最后加入钢渣，即可得到混合料。按照上述顺序加入的好处在于，由于本发明所使用钢渣微粉过细，添加顺序不同，对最后混合料均匀性会有一定影响，采用上述添加顺序可以保证混合料的均匀性。

以及钢渣微粉混合后，再加入满足级配要求的钢渣，混合均匀后，加入满足配比要求的水，搅拌混匀后得到混合料。

在本实施例中，上述提钛渣可以为钒钛磁铁矿高炉冶炼所得含钛高炉渣经高温碳化-低温氯化所得的尾渣，例如可以是攀钢含钛高炉渣经过“高温碳化-低温选择性氯化”工艺提钛后的水淬尾渣。所述提钛渣可以直接使用原渣作为原料制备免烧砖。但由于原渣较易吸水，具有一定的湿度，并且原渣的粒径可能较大，较难直接使用，不利用免烧砖的制备。因此，优选的，可以将原渣干燥破碎后再与其他物料进行配比以制备免烧砖。

在本实施例中，按质量百分数计，所述提钛渣中的氯离子含量小于7％，二氧化钛含量小于10％。例如，所述氯离子含量在2％～7％。

在本实施例中，所述碱激发剂主要由石灰、碳酸钠、偏硅酸钠和石膏组成，其余为碱激发剂的一些常用组成成分。其中，上述组成成分按质量份数计，石灰90份～95份，碳酸钠1份～4份，偏硅酸钠2份～5份，石膏1份～3份。

以上，所述石灰中包含的氧化钙与氧化镁质量之和占石灰总质量的90％以上，且氧化镁的质量不低于石灰总质量的5％，石灰中含有的三氧化硫的质量不高于石灰总质量的2％。对于石灰的粒度，过20目筛通过率应为100％，过200目筛通过率不低于98％，过300目筛通过率不低于55％。

所述石灰可以为生石灰或者消石灰。当使用生石灰时，优选的，可以使用新鲜的石灰粉。生石灰中的二氧化碳的质量不超过生石灰总质量4％。当使用消石灰时，消石灰中游离水的含量不超过消石灰总质量的2％。

所述碳酸钠可以为无水碳酸钠粉末。按质量百分数计，所述碳酸钠的总碱量(以Na₂O计)不低于96％，水不溶物不高于0.15％，烧失量不高于1.3％。所述偏硅酸钠可以为无水偏硅酸钠粉末。按质量百分数计，所述偏硅酸钠的总碱量(以Na₂O计)不低于45％，二氧化硅(以SiO₂计)不低于44％，水不溶物不高于0.50％。所述石膏可以是磷石膏、脱硫石膏或天然石膏中的一种或者多种组合。但无论采用哪种石膏，其所含β半水硫酸钙(β-CaSO₄·1/2H₂O)质量分数应不低于60.0％，过20目筛通过率100％，初凝时间大于10min，2h抗压强度大于6MPa。以上，本发明的碳酸钠和无水偏硅酸钠的状态以及成分不限于此，例如，碳酸钠和无水偏硅酸钠可以为颗粒状，成分可以在免烧砖达标性能范围内进行调整。所述石膏的种类不限于此，其他种类石膏均可。

在本实施例中，所述钢渣微粉的平均粒径可以为6μm～10μm，过800目的通过率大于90％。例如，所述钢渣微粉的平均粒径可以为8μm。制备所述钢渣微粉的钢渣需要进行陈化，例如，可以将钢渣进行6个月以上的陈化后制备钢渣微粉。

在本实施例中，所述钢渣可以进行6个月以上陈化。所述钢渣的化学成分按质量份数计由3份～10份氧化亚铁，3份～15份二氧化硅，35份～50份氧化钙，3份～8份氧化镁，1份～6份三氧化二铝，1份～5份二氧化钛，10份～23份五氧化二钒，1份～3份三氧化硫，1份～4份五氧化二磷以及不超过3份不可避免的杂质组成。所述钢渣含铁元素的总质量不大于15％。所述钢渣微粉可由上述比例的钢渣进一步破碎后制得，二者组成成分可以相同。

在本实施例中，本发明所使用的钢渣需要满足一定的级配要求，才能得到性能较好的免烧砖。所述钢渣的粒径可以小于3mm。所述钢渣的粒径可以满足，按质量百分比计，通过2.36mm筛孔为80％以上，通过1.18mm筛孔为50％～80％，通过0.6mm筛孔为35％～50％，通过0.3mm筛孔为3％～8％，通过0.15mm筛孔为1％～6％，通过0.075mm筛孔为1％～5％。采用上述级配钢渣所制备的免烧砖，不同粒径的颗粒相互填充和嵌挤，碱激发后提钛渣水化产物能充分胶结砖体，因此，制备得到的免烧砖可以达到较高的强度和密度。

以上，所述钢渣表观密度可以不低于2.8g/cm3，粒径大于0.3mm部分坚固性不低于15％，砂当量不小于60％。当然本发明所使用的钢渣不限于此。

在本实施例中，所述用水可以为可饮用水。当然，本发明的用水不限于此。例如，当遇可疑水源时，应满足如下要求：6.5≤pH值≤9.5，总耗氧量≤5mg/L，浑浊度(NTU-散射浊度)≤3，总有机碳≤5mg/L，无异臭和异味。

步骤S02，将混合料压制成型，养护，得到免烧砖。

在本实施例中，所述压制成型可以在模具中进行。所述压制的压力为20MPa～40MPa。优选的，可以为25MPa～35MPa，例如，30MPa。

在本实施例中，所述养护包括自然养护1天后，覆盖养护6天。也可以自然养护1天后，放置于温度30℃以上的大棚内继续养护6天。所述大棚养护应保证80％以上湿度。当然，本发明的养护方式不限于此。

在本实施例中，所述免烧砖养护28天的强度可以达到MU15标准。

本发明的另一方面提供了一种免烧砖，在本发明的免烧砖一个示例性实施例中，所述免烧砖可以由上述免烧砖制备方法制备得到。

在本实施例中，所述免烧砖养护28天的强度可以达到MU15标准。

综上所述，本发明采用碱激发剂、提钛渣和钢渣微粉和钢渣作为主要原料，与烧结砖相比，节能环保，与其他免烧砖相比，不但可以节约大量水泥，而且可消耗掉大量工业废渣，成本低；本发明除激发剂和水外，其余原材料全部来自攀钢钢铁工业固废，系高固废掺量免烧砖，可以实现变废为宝，合理利用资源；原料选取方便，环境友好；制备得到的免烧砖产品强度高，避免了对天然砂石材料的依赖，有助于保护自然资源和环境、变废为宝、节约占地、减少污染、保护环境、降低造价，具有较高的经济和社会效益。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

一种免烧砖及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。