一种石膏轻质条板用高活性矿物增强掺合料及其制备工艺和应用的制作方法

本发明属于建筑材料，具体涉及一种石膏轻质条板用高活性矿物增强掺合料及其制备工艺和应用。

背景技术：

1、粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：sio2、al2o3、feo、fe2o3、cao、tio2等。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。钢渣是一种工业固体废物，是炼钢排出的渣，依炉型分为转炉渣、平炉渣、电炉渣。主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。随着工业的持续发展，我国工业固体废弃物的生成量日益增多，给经济、社会及环境造成了严重的负担。若不能对其进行妥善处置，将占用大量土地资源，同时还会产生扬尘，污染环境。

2、目前，我国粉煤灰的主要利用方式为水泥、混凝土、砂浆等建筑材料添加剂，但是通常由于其水化速度慢，早期强度低，凝结时间长，存在利用率低、耗能费用高、制品质量差等问题。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石膏轻质条板用高活性矿物增强掺合料及其制备工艺和应用，将粉煤灰在改性剂的作用下与钢渣粉，水泥重组提高矿物活性用于石膏轻质条板的生产。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种石膏轻质条板用高活性矿物增强掺合料，以重量份计，所述高活性矿物增强掺合料包括以下原料组分：水泥45-55份、粉煤灰45-55份、钢渣粉5-10份、改性剂1-5份和水85-100份。

4、优选的，以重量份计，所述改性剂包括以下原料组分：增强剂0.1-1.5份、表面改性剂0.5-1.5份和活化剂0.5-2份。

5、优选的，所述粉煤灰的游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％，勃氏比表面积为350-400m2/kg。

6、优选的，所述钢渣粉的比表面积≥360m2/kg，45μm筛余量≤2％。

7、优选的，所述增强剂为na2co3或三乙醇胺。

8、优选的，表面改性剂为聚羧酸系减水剂或高效萘系减水剂。

9、优选的，活化剂为na2sio4或na2so4。

10、本发明提供一种所述的石膏轻质条板用高活性矿物增强掺合料的制备工艺，包括以下步骤：

11、(1)按原料组成称取各原料，备用；

12、(2)将增强剂、表面改性剂及活化剂混合，得到改性剂，备用；

13、(3)将水泥、粉煤灰、钢渣粉、改性剂和水混合，经湿磨磨制，即得。

14、优选的，步骤(2)混合时间为5-15min；步骤(3)湿磨时间为5-15min。

15、本发明提供一种所述的石膏轻质条板用高活性矿物增强掺合料在石膏轻质条板中的应用。

16、另外，本制备工艺采用的制备设备包括，混合罐，混合罐底部连接有传输管，传输管另一端连接湿磨机，混合罐与湿磨机之间的传输管上设有计量单元，计量单元检测改性剂向湿磨机的注入量，湿磨机的上方设有预拌仓，预拌仓与湿磨机之间设有下料管，下料管内设有下料机构，下料机构向湿磨机内定量下料；所述混合罐内设有搅拌系统，对增强剂、表面改性剂及活化剂进行充分混合；搅拌系统包括混合罐顶部设置的第一电机，第一电机连接有传动轴，传动轴贯穿混合罐顶壁，传动轴另一端连接有滚珠螺筒，滚珠螺筒内部匹配转动连接有丝杆，滚珠螺筒远离第一电机的一端连接有转动管，所述转动管设置在丝杆的外部，丝杆与转动管间隙转动连接。

17、具体的，所述丝杆的下端部，沿周向均匀设有多个支撑杆，所述支撑杆另一端连接有滑块，混合罐的内壁设有多个滑槽，所述滑槽均与滑块匹配滑动连接，所述支撑杆上设有上、下两排叶片，所有叶片均混合罐的轴向垂直设置；叶片上、下移动时受到液体的阻力转动。

18、具体的，所述转动管的外侧壁设有固定盒，所述固定盒内部的转动管外壁设有主动斜齿轮，所述主动斜齿轮啮合连接有两个从动斜齿轮，两个从动斜齿轮对称设置，从动斜齿轮上连接有转动杆，转动杆上连接有多个搅拌片，搅拌片直径由从动斜齿轮依次向外逐渐减小。

19、具体的，计量单元包括外壳，外壳连接在传输管上，传输管内部设有叶轮，叶轮通过液体流动转动，叶轮驱动连接有转动架，转动架设置在外壳的内部，所述转动架内侧壁设有内齿环，所述内齿环设置在固定架内，固定架为圆形结构，固定架的周向与转动架连接，所述内齿环啮合连接有至少一个行星轮，行星轮另一侧啮合连接有中心轮，中心轮的中心位置贯穿设有中心转杆，中心转杆与中心轮同步转动，中心转杆的两端均与转动架转动连接；所述中心轮、行星轮、内齿环均设置在固定架的内侧。

20、具体的，所述中心转杆上，滑动设有移动块，移动块呈圆柱形结构，移动块靠近中心轮的一侧连接有弹簧，弹簧另一端连接有阻挡快，阻挡块与中心转杆连接；所述移动块的侧壁设有弧形块，转动架靠近弧形块的位置对应设有拨动杆，拨动杆在转动时通过弧形块带动移动块在中心转杆上滑动，所述移动块远离弹簧的一端连接有击打块，所述击打块另一侧设有压电块，所述压电块与转动架连接，击打块能够对压电块形成有效击打。

21、下料管内的下料机构包括弧形板，弧形板下方设置盒体，盒体外侧壁连接连接杆，通过连接杆与下料管内壁连接，盒体呈圆柱形结构，盒体的直径小于下料管的直径；盒体内设有第二电机，第二电机的转轴贯穿盒体，转轴的自由端连接有搅拌齿，搅拌齿的下方设有漏斗，漏斗的下方设有转动盘，转动盘上开设有多个通孔，转动盘下方设有固定盘，固定盘上设有下料孔，转动盘在转动时能够让漏斗底部与通孔形成下料状态和断开状态，下料状态通孔与漏斗底端、下料孔位于同一竖直线上，断开状态为通孔与漏斗底端、下料孔形成错位；

22、所述转动盘与下料管转动连接，转动盘底部连接有传动轴，传动轴由第三电机驱动；第三电机与下料管内壁连接；第三电机采用步进电机。

23、具体的，制备装置在使用时，将增强剂、表面改性剂及活化剂通过进料口加入到混合罐内，充分混匀得到改性剂，改性剂通过传输管设置的计量单元进行计量之后传输至湿磨机内；同时将粉煤灰、钢渣粉和水泥加入到预拌仓内，进行预拌，预拌好之后，开启下料管设置的阀门，通过下料机构控制下料，最后在湿磨机内进行充分湿磨，得到成品。增强剂、表面改性剂及活化剂在混合罐内混匀时，启动第一电机，第一电机为伺服电机，第一电机通过脉冲指令正、反转交替转动，第一电机正向转动时，带动滚珠螺筒同步转动，同时丝杆在滚珠螺筒内部向上移动，丝杆底部连接的支撑杆设置的滑块在滑槽内向上滑动，当第一电机反向转动时，丝杆在滚珠螺筒内部向下移动，丝杆底部连接的支撑杆设置的滑块在滑槽内向下滑动；当丝杆带动支撑杆向上或向下移动时，支撑杆上、下垂直设置的叶片跟随移动，当叶片受到混合液阻力的作用向上或者向下移动时，叶片会发生转动，带动混合液形成不规律的涡流，防止固定频率、固定方向的转动改性剂形成悬凝，不利于充分混合；同时通过支撑杆上下移动，更进一步改变混合液的流动方向，并且防止改性剂混合液在混合罐底部沉积，防止搅拌死角的形成，更进一步助于改性剂的充分混合，提高混匀效率；当滚珠螺筒转动时，下方连接的转动管同步转动，转动管带动主动斜齿轮做正反向的交替运动，主动斜齿轮带动从动斜齿轮转动，从动斜齿轮上的搅拌片发生转动，并且做正反转的交替运动，进一步改变改性剂的流动方向，增进混匀效果，进一步防止形成悬凝。

24、具体的，改性剂在混匀之后，传输管上的阀门开启，改性剂通过传输管计量单元计量之后进入到湿磨机，当达到设定的计量之后，阀门关闭，停止改性剂的加入；计量单元的计量过程为，当改性剂流经传输管时，推动叶轮转动，也轮转动带动转动架转动，同时转动架内部设置的内齿轮带动行星轮转动，行星轮与固定架转动连接，行星轮驱动中心轮产生与转动架方向相反的转动，中心轮带动中心转杆转动，通过中心转杆上设置的花键与移动块开设的键槽带动移动块转动，移动块与转动架形成反向相反的转动；当移动块开设转动时，转动架上连接的拨动杆由弧形块靠近压电块的一端滑动至靠近弧形块靠近弹簧的一端，移动块受到拨动杆推力的作用，移动块向弹簧一端滑动，并对弹簧造成压缩，当拨动块从弧形块靠近弹簧一端脱离时，移动块受到弹簧的回弹力作用，反向滑动，通过设置的击打块对压电块造成击打，继续转动时，通过拨动块再次拨动弧形块带动移动块在中心转杆上滑动，形成连续的击打，压电块受到击打的作用产生压电脉冲，通过设备的控制中心记录压电脉冲能够反映添加剂的流速v；即当添加剂的流速快时，移动块与转动架的转动速度块，击打块击打压电块的频率高，产生的压电脉冲次数多；反之，当添加剂的流速慢时，产生的压电脉冲次数少；通过记录添加剂的流速v和传输管的半径r，则计量单位时间t内添加的添加量q满足，q＝πr2vt。上式中，v单位为m/s；r半径为m；t单位s；q单为m3/s。通过设置计量单元能够直接进行计量，节省计量时间，提高生产效率，也能保证计量的精确性。

25、具体的，在粉煤灰、钢渣粉和水泥在预拌仓内拌匀之后，经过下料管向湿磨机输送时，通过设置的弧形板能够对下落的物料形成缓冲，并分散物料，减轻混合粉料对漏斗的冲击力，避免下料路径和时间过长，避免粉料在漏斗储堆积，影响下料速度，能够使粉料经过弧形板之后均匀缓慢的下落，弧形板的倾角满足35-70°；并且在盒体设置有第二电机带动搅拌齿转动，搅拌齿设置在漏斗上方，对下落的粉料形成一个离心力，避免粉料的垂直下落路径过长，防止在下下料孔处堆积；粉料能够等分的向下流，是的下料管内粉料流量均匀，一致性更好，后续落入漏斗内的压力较为稳定，保证通孔的流量跟匀速，计量更加精确；在进行计量时，通过第三电机带动转动盘转动，漏斗、通孔与下料孔位于同一轴线上时粉料通过通孔与下料孔向湿磨机内注入，在粉料下落计量的过程中，第三电机此采用步进电机，控制电机转动一定的角度，能够保证通孔与漏斗对其，当粉料经过通孔下落时，系统记录第三电机的转动时间，一个转动周期为漏斗与通孔形成连通到断开的过程，通孔内的粉料单位之间均匀的流量为一定的体积v，这样只通过记录电机的一个转动周期时间t，就能得到粉料向湿磨机注入的总体积，计量方式简单易操作，不用单独进行计量，快捷方便，提高产品生产率。

26、有益效果：

27、本发明同时利用了粉煤灰、钢渣粉两种工业废渣，利废率高，并且具有生产工艺简单，成本低，活性高，所配制的高活性矿物增强掺合料能够制备性能优异的石膏轻质条板。可用于学校、医院、工业等建筑的内隔墙部分。

28、本发明掺合料采用物理和化学双重激发，有利于水泥和粉煤灰的水化反应，激发其早期活性，具有高活性，可以较大掺量应用于石膏轻质条板生产中。本发明掺合料大量利用废弃钢渣粉和粉煤灰，利废率高，可很好地解决目前大量粉煤灰及钢渣粉无法充分应用的现实，大大减少工业废料对环境的污染，同时生产工艺简单，成本低廉，有显著的社会经济效益。

29、本发明掺合料料浆活性激发机理：水泥和钢渣粉钙、硅含量高，而粉煤灰中硅、铝含量高，活性钙含量偏低，三者的混合为粉煤灰提供了水化反应时必须的钙。在湿磨及放置过程中，粉煤灰金属离子的溶出和si-o键断裂，粉煤灰粒子表面可形成一层多孔的高硅膜，使得其粒子表面的聚合度降低，有利于加快粉煤灰的水化反应。

30、混合罐内的叶片受到混合液阻力的作用向上或者向下移动时，叶片会发生转动，带动混合液形成不规律的涡流，防止固定频率、固定方向的转动改性剂形成悬凝，不利于充分混合；同时通过支撑杆上下移动，更进一步改变混合液的流动方向，并且防止改性剂混合液在混合罐底部沉积，防止搅拌死角的形成，更进一步助于改性剂的充分混合，提高混匀效率；当滚珠螺筒转动时，下方连接的转动管同步转动，转动管带动主动斜齿轮做正反向的交替运动，主动斜齿轮带动从动斜齿轮转动，从动斜齿轮上的搅拌片发生转动，并且做正反转的交替运动，进一步改变改性剂的流动方向，增进混匀效果，进一步防止形成悬凝。

31、通过设置计量单元能够直接进行计量，节省计量时间，提高生产效率，也能保证计量的精确性。粉料加入时计量方式简单易操作，不用单独进行计量，快捷方便，提高产品生产率。