一种新型环保菱镁尾矿砖及其制备方法

本发明涉及建筑材料，尤其涉及一种新型环保菱镁尾矿砖及其制备方法。

背景技术：

1、菱镁矿是我国优势矿产资源，其储量、产量和出口量均居世界首位，菱镁矿(亦称菱镁石，化学式mgco3)属方解石族碳酸盐矿物，常与白云石、方解石、滑石、蛇纹石、绿泥石和石英等矿物共生或伴生，其化学组成主要为mgo及少量sio2、cao、al2o3和fe2o3等杂质，相应形成硅/钙/铝/铁菱镁矿等。菱镁矿在开采的过程中，大约会有50％的尾矿以工业固废形式产出，大量堆积的尾矿会对环境及土地产生不良影响。如何安全高效处理菱镁尾矿，提高尾矿利用效率，疏解尾矿库排放堆存压力，日益成为研究关注的焦点。

2、中国专利文献cn112897955a公开了一种免蒸免烧尾矿砖及其制备方法，该免蒸免烧尾矿砖由固体原料、外加剂和水制备得到，所述固体原料的质量以100％计，所述固体原料包括低硅高镁型铁尾矿55～65％、水泥14～22％和余量的河砂；所述外加剂为木钙，所述木钙的质量为水泥质量的0.5％；所述水的质量为固体原料质量的10～12％；所述低硅高镁型铁尾矿中硅的质量含量为37～39％，镁的质量含量在30％以上。本发明利用低硅高镁型铁尾矿制备双免砖，工艺简单，成本低廉，尾矿利用率高，制备的双免砖能达到mu10等级，但是该免蒸免烧尾矿砖存在抗压强度较低，易导致耐久性较差的缺陷。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种新型环保菱镁尾矿砖，所述菱镁尾矿砖具有较高的力学强度，并且还具有较低的导热系数。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种新型环保菱镁尾矿砖，包括如下重量份组分：80-100份菱镁尾矿、30-50份普通硅酸盐水泥、10-20份硅灰、5-15份粉煤灰、5-10份增强纤维、0.4-1份减水剂、20-30份水。

4、优选的，所述普通硅酸盐水泥为po42.5普通硅酸盐水泥。

5、优选的，所述硅灰为改性硅灰，其制备方法如下：

6、将硅灰、普通硅酸盐水泥、碳酸钠水溶液搅拌混合均匀后加入改性硅树脂聚醚乳液，搅拌，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，继续搅拌，产生球状物，过滤收集球状物；将粉煤灰与碳酸钠水溶液混合均匀后，加入球状物，搅拌，过滤，收集固体物，将固体物煅烧得到改性硅灰。

7、进一步优选的，所述硅灰、普通硅酸盐水泥、改性硅树脂聚醚乳液、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的质量比为2-4：2-3：0.02-0.05：0.08-0.15。

8、进一步优选的，所述粉煤灰、球状物的质量比为2-3：6-8。

9、优选的，所述粉煤灰为ⅰ级粉煤灰。

10、优选的，所述增强纤维的制备方法如下：

11、1)将黄麻纤维浸泡于盐酸水溶液中，搅动，取出，用水洗涤干燥后分散到无水乙醇中，加入氨基硅烷偶联剂kh-550，加热搅拌得到改性黄麻纤维；

12、2)将硅藻土分散于十二烷基硫酸钠水溶液中，加入naoh调节ph值为8-10，加入羧甲基壳聚糖，加热反应；反应完成后冷却、过滤、洗涤至滤液ph值为中性，然后干燥得到壳聚糖改性硅藻土；

13、3)将改性黄麻纤维、壳聚糖改性硅藻土加入到无水乙醇中，搅拌后离心，分离出固体物，干燥得到增强纤维。

14、进一步优选的，所述步骤2)中硅藻土、羧甲基壳聚糖的质量比为4-6：2-3。

15、进一步优选的，所述步骤3)中改性黄麻纤维、壳聚糖改性硅藻土的质量比为5-10：4-6。

16、优选的，所述减水剂为萘系减水剂、脂肪酸系减水剂、聚羧酸减水剂中的一种；进一步优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂，粉剂，减水率为30-40％。

17、第二方面，本发明提供了上述新型环保菱镁尾矿砖的制备方法，包括如下步骤：

18、将菱镁尾矿粉碎后与普通硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰、增强纤维、减水剂、水进行搅拌，得到拌合物；将拌合物压制成型后进行养护得到所述环保菱镁尾矿砖。

19、优选的，所述菱镁尾矿粉碎后的粒径≤3mm。

20、优选的，所述压制成型所用压强为5-10mpa，压制时间为2-5min。

21、优选的，所述养护时间为12-48h。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果：

23、1、本发明利用固废菱镁尾矿，提高了菱镁尾矿的利用效率，实现了菱镁尾矿的综合利用，较少了大量堆存造成的资源浪费及环境污染问题，具有潜在的社会经济效益；

24、2、本发明的改性硅灰的制备是用普通硅酸盐水泥将硅灰粘接成球后，在发泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的作用下形成一些气孔，经过煅烧，发泡剂从基体内逸出使得球状基体内形成大量的孔洞，使得材料具有更好的吸声性能，在粉煤灰的包覆下，使得球状硅灰具有更低的吸水率，其刚性的核壳结构有利于提高砖块的力学性能；

25、3、本发明的增强纤维能够提高砖的弹性模量，提高其抗裂性能，其制备是先在黄麻纤维表面引入具有氨基结构的偶联剂，然后硅藻土表面的活性基团再在碱性条件下与羧甲基壳聚糖发生反应，得到壳聚糖改性硅藻土，最后将壳聚糖改性硅藻土引入到氨基硅烷偶联剂改性的黄麻纤维中，壳聚糖的引入使得硅藻土与黄麻纤维的相容性更好，使得砖块的结构更加致密，进一步降低其吸水性和氯离子的渗透性，有利于提高砖块的力学强度和耐久性；

26、4、本发明制得的新型环保菱镁尾矿砖具有较低的导热系数和较高的力学性能，可以用于保温、隔音、对力学强度要求较高的墙体砖领域。

技术特征：

1.一种新型环保菱镁尾矿砖，其特征在于，包括如下重量份组分：80-100份菱镁尾矿、30-50份普通硅酸盐水泥、10-20份硅灰、5-15份粉煤灰、5-10份增强纤维、0.4-1份减水剂、20-30份水。

2.根据权利要求1所述的新型环保菱镁尾矿砖，其特征在于，所述硅灰为改性硅灰，其制备方法如下：

3.根据权利要求2所述的新型环保菱镁尾矿砖，其特征在于：所述硅灰、普通硅酸盐水泥、改性硅树脂聚醚乳液、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的质量比为2-4：2-3：0.02-0.05：0.08-0.15。

4.根据权利要求2所述的新型环保菱镁尾矿砖，其特征在于：所述粉煤灰、球状物的质量比为2-3：6-8。

5.根据权利要求1所述的新型环保菱镁尾矿砖，其特征在于，所述增强纤维的制备方法如下：

6.根据权利要求5所述的新型环保菱镁尾矿砖，其特征在于：所述步骤2)中硅藻土、羧甲基壳聚糖的质量比为4-6：2-3。

7.根据权利要求5所述的新型环保菱镁尾矿砖，其特征在于：所述步骤3)中改性黄麻纤维、壳聚糖改性硅藻土的质量比为5-10：4-6。

8.一种权利要求1-7任一项所述新型环保菱镁尾矿砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述菱镁尾矿粉碎后的粒径≤3mm。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述压制成型所用压强为5-10mpa，压制时间为2-5min。

技术总结本发明提供了一种新型环保菱镁尾矿砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域，所述新型环保菱镁尾矿砖包括如下重量份组分：80‑100份菱镁尾矿、30‑50份普通硅酸盐水泥、10‑20份硅灰、5‑15份粉煤灰、5‑10份增强纤维、0.4‑1份减水剂、20‑30份水。通过添加改性硅灰，其刚性的核壳结构有利于提高砖块的力学性能，本发明得到的尾矿砖具有较好的力学性能及较低的导热系数，可以用于对力学强度和隔音性能较高的墙体砖领域。技术研发人员：李雪娇,王莹扬,刘杰,王雯琪受保护的技术使用者：黄冈师范学院技术研发日：技术公布日：2024/9/12