蒸压制度对金尾矿加气混凝土性能的影响.pdf

中国科技核心期刊 斩癯 建巍 蒸压制度对金尾矿加笺混凝士牲能的影晌 陈鳌聪 ， 魏转花 ( 1 厦门市工程检测 中心有 限公司 ， 福建 厦门3 6 1 0 0 1 2 厦 门紫金矿冶技术有 限公司 ， 福建 厦门3 6 1 1 0 1 ) 摘要 ： 研究了蒸压制度对黄金尾矿加气混凝土性能的影响， 并分析了其作用机理。结果表明， 在升温时间为2 h ， 保温时间为 8 h ， 恒温压力为 1 4 8 MP a ， 恒温温度为 1 9 5， 降温时间为 3 h时， 所制备的金尾矿加气混凝土抗压强度为 5 8 1 MP a ， 干密度为 5 9 0 k 咖 ， 符 合 G B 1 1 9 6 8 -2 0 0 6中 A 5 0 、 B 0 6级蒸压加气混凝 土砌块优等 品的要求 。 关键词： 蒸压制度； 加气混凝土； 金尾矿； 抗压强度 中图分类号： T U 5 2 8 2 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 8 6 0 4 I nflue nc e o f di ffe r e nt a ut o c l a ve d s ys t e m on t he pro pe r t y of a ut o da ve d ae ra t e d co nc re t e bas e d on g o l d or e t ai l i ng s C H E N A O C O n #， E l Z h u a n h u a 2 ( 1 Xi a m e n C i t y E n g i n e e r i n g T e s t i n g C e n t e r C o L t d ， X i a me n 3 6 1 0 0 1 ， F u j i a n ， C h i n a ： 2 X i a me n Z ij i n Mi n i n g a n d Me t a l l u r g y T e c h n o l o g y C o L t d ， Xi a m e n 3 6 1 1 0 1 ， F u j i a n， C h i n a ) Abs t r ac t ： Dif f e r e n t a u t o c l a v e d s y s t e ms o n t h e p e rfo r ma n c e o f a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e b a s e d o n g o l d o r e r a i l i n g s we r e s t u d - l e d An d i t s me c ha n i s ms i n t h e p r o c e s s o f p r e p a r a t i o n o f a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e we r e a l s o a n a l y z e d r r h e r e s u l t s s h o we d tha t the c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d d r y d e n s i t y o f t h e p r e p a r e d t a i l i n g a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e p r o d u c t s i s 5 8 1 MP a a n d 5 9 0 k C m r e s p e c t i v e l y ， wh i l e t h e h e a t i n g t i me i s 2 h o u r s ， t h e c o n s t a n t t i me 8 h o u r s ， th e c o ns t a n t p r e s s u r e i s 1 4 8 MPa ， t h e c o ns t a n t t e mp e r a t u r e i s 1 9 5 a n d t h e c o o l i n g t i me i s 3 h o u r s ， wh i c h c o u l d me e t c o mp l e t e l y t h e r e q u i r e me n t o f A5 0 a n d B0 6 e x c e l l e nt a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e b r o o ks i n t h e GB T 1 1 9 6 8 - 2 o o 6 s t a n d a r d + Ke y wor d s： a u t o c l a v e d s y s t e m， a e r a t e d c o n c r e t e ， g o l d o r e t a i l i n g s ， c o mp r e s s i v e s t r e n g t h 0 前言 1 试验原材料 黄金矿山的金含量一般较低， 因此在生产中会产生大量 的尾矿渣， 这些尾矿长期堆存占用了大量的土地， 且有可能 造成环境污染。若能合理利用这些尾矿制备加气混凝土， 不 仅能有效解决矿山尾矿堆存问题， 变废为宝， 还能创造巨大 的经济效益。因此， 本文针对目 前黄金矿山尾矿堆存量大， 综合利用率低的问题， 开展黄金尾矿制备加气混凝土试验研 究， 并详细研究了蒸压制度对制品性能的影响， 制备的金尾 矿加气混凝土符合G B 1 1 9 6 8 -2 0 0 6 蒸压加气混凝土砌块 规定的A 5 0 、 B 0 6 的优等品标准， 其结果为黄金尾矿的综合利 用找到了一条非常有效的途径翻 。 收稿 日期： 2 0 1 4 1 0 2 6 作者简介： 陈鳌聪， 男， 1 9 8 5 年生 ， 福建漳州人， 助理工程师 。 地址 ： 厦门 市 同安区城 南工 业 区风 岭路 7 6 0号 ( 柑 岭 中 学斜对 面 ) ， E ma i l ： 1 0 9 2 0 9 8 2 9 q qe o m 。 8 6 新型建筑材料 2 0 1 5 1 ( 1 ) 黄金尾矿 试验采用河北某黄金矿山生产的浮选尾矿砂作为硅质 材料， 其中A u含量为0 2 7 、 A g 含量为0 0 9 g t ， 其它化学 成分见表 1 ， 颗粒级配见表2 。 表 1 黄金尾矿的化学成分 S F e S i C2 Mg O Ca O A1 2 03 K2 0 Na 20 O 06 3 1 0 2 6 8 _ 8l 0 2 5 1 3 3 1 4 6 3 5 4l 5 7 l 从表 l 可以看出， 尾矿的主要化学成分为S i O ： ， 含量高达 6 8 8 1 ， 其次是A 1 ， 含量达 1 4 6 3 ， 其它成分含量均不高， 完全满足加气混凝土对钙质材料的要求。 表 2 黄金尾矿 的颗粒级配 从表 2 可见，该尾砂的粒度小于2 0 0目的颗粒含量为 8 5 8 0 ， 而加气混凝土砌块要求硅质原料小于2 0 0目的颗粒 含量应达到8 5 一 9 0 ， 因此该尾砂粒度基本满足蒸压加气混 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 陈鳌聪 ， 等： 蒸压制度对金尾矿加气混凝土性能的影响 凝土对硅质材料粒径的要求。 ( 2 ) 石灰： 市售生 石 灰， 磨 细至2 0 0 目 筛筛 余小 于1 5 。 ( 3 ) 水泥： 市售P 0 4 2 5 水泥。 ( 4 ) 发泡剂： 铝粉， 分析纯。 ( 5 ) 调节剂： 石膏、 氢氧化钠。 2 生产工艺 将6 1 金尾矿、 2 4 石灰、 1 0 水泥、 5 石膏、 0 0 5 8 铝 粉( 外掺) 等原料计量后混匀， 加入水和适量稳泡剂( 水料比 0 5 9 ) 并混合搅拌5 m i n ； 加入发泡剂混匀后浇注入 1 0 c m x l 0 c m x l 0 c m三联 模具中， 再放 入干燥箱中 于6 5 下静停 预养2 h ； 脱模后送入蒸压釜中养护， 蒸压后的成品放置于干燥箱中 于 1 0 5 烘干至恒重， 然后进行性能测试。 具体工艺流程如图 1 所示。 圈 回 图 1 加气混凝土的生产工艺流程 3 试验结果与讨论 3 1 升温时间对金尾矿加气混凝土性能的影响 实际生产中， 升温速度太快， 会导致坯体内外温度差、 压 力差和湿度差等过大， 从而造成制品开裂， 影响制品的性能； 而升温时间太长， 又直接影响生产效率， 模具周转周期加长。 试验固定蒸压养护阶段恒 温时间为8 h ， 恒温 温度为1 8 5 ， 采取自 然降温的方式进行降温， 设定升温时间为 1 5 、 2 0 、 2 5 和3 0 h ，来研究升温时间对尾矿加气混凝土性能的影响 ( 见 表 3 ) 。 表 3 升温时间对金尾矿加气混凝土性 能的影响 由表3 可以看出， 随着升温时间的延长， 加气混凝土的抗 压强度、 比强度均呈增长的趋势； 当升温时间为2 5 h 时， 加气 混凝土的抗压强度达到最大值 5 1 4 b l P a ，此时比强度为 8 6 4 x 1 0 ； 升温时间超过2 5 h ， 加气混凝土抗压强度稍有下 降； 当升温时间由2 h 延长到2 5 h ， 加气混凝土的抗压强度仅 提高了0 1 8 M P a ； 从节约能源的角度考虑， 选取较合适的升温 时间为2 0 h 。 3 2 恒温时间对金尾矿加气混凝土性能的影响 一 般情况下， 当蒸压养护温度保持不变时， 养护时间直接 影响到加气混凝土制品的强度高低， 养护时间短， 制品中水化 产物的量少， 制品强度低； 但养护时间过长， 制品中水化产物 结晶程度太高，制品强度反而会有所下降，而且养护时间太 长， 企业的生产成本也增加。 试验固定蒸压养护阶段升温时间为2 0 h ，恒温温度为 1 8 5 ， 采取自 然降温的方式进行降温， 设定恒温时间分别为 5 、 6 、 7 、 8 和9 h ， 研究恒温时间对金尾矿加气混凝土性能的影 响。 3 2 1 不同恒温时间对金尾矿加气混凝土性能的 r 影响( 见表4 ) 表 4 恒温时间对加气混凝土性能的影响 由表4可以看出， 随着恒温时间延长， 金尾矿加气混凝土 的抗压强度呈上升趋势； 当恒温时间为8 h时， 加气混凝土的 抗压强度和比强度均达到最大值，分别为5 6 4 M P a 和9 3 4 x 1 0 。 ； 当恒温时间超过 8 h时， 加气混凝土的抗压强度开始下 降， 这是因为在水化产物形成过程中， 水化产物的类型发生变 化。加气混凝土的抗压强度在养护初期主要取决于水化产物 的数量， 数量越多抗压强度越高； 而在养护后期， 当水化产物 的数量达到一定程度后，其抗压强度主要取决于水化产物的 类型， 养护时间越长， 水化产物的结晶度越高， 加气混凝土的 抗压强度反而降低。因此， 选取最佳的恒温时间为 8 h 。 3 2 2 不同恒温时间下金尾矿加气混凝土的 XR D分析 ( 见图2 ) 由图2 可见， 在高压釜蒸压养护过程中， 加气混凝土中形 成的水化产物主要为托贝莫来石， 此外还有一定量的方解石、 石膏和未参加反应的石英和斜长石等矿物； 托贝莫来石和石 膏的X R D衍射峰逐渐增强， 石英的X R D衍射峰呈减弱趋势， 说明随着恒温时间的延长， 金尾矿中更多的S i O 溶解， 碱度 高的水化产物分解， 形成石膏和碱度低的水化产物， 如托贝莫 来石晶体 托贝莫来石是一种单碱性水化硅酸钙， 其结晶程度 NE W BUI L DI NG MAT E RI AL S 8 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 陈鳌聪， 等： 蒸压制度对金尾矿加气混凝土性能的影响 -石英 托 贝莫来石 石 膏 v方解石 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 O 7 0 2 ( 。 ) 图 2 不I司恒温时间 加气 混凝土 的 X R D图谱 高， 它与低碱水化产物C S H凝胶的合适组成能够使加气混凝 土获得较高的强度。 根据制品强度分析， 恒温时间为8 h 时， 加气混凝土的强度最优， 这可能是因为托贝莫来石与C S H凝 胶的比例最优所致； 恒温时间为9 h时， 形成的托贝莫来石数 量过多， 强度开始下降。 3 2 3 不同恒温时间下金尾矿加气混凝土的 订一 I R分析 在红外光谱中， 吸收峰相对强度的大小， 反应了该种基团 含量的多少， 峰的强度越大其含量也越高； 对于同一个峰而言， 位移代表了该基团的聚合程度，峰的位移由低波数向高波数 变化时， 其聚合程度增加。 不同恒温时间下加气混凝土的F r I R分析见图3 。 90 一 波数 c m 图 3 不同恒温时间下金尾矿加气混凝土的F F - I R图谱 图3中， 3 4 4 0 c m 处的特征谱带是羟基的伸缩振动， 1 6 4 0 c m - 处的特征谱带为H 2 o的弯曲振动。 石英的特征谱带 有表征S i 一 _s i 弯曲 振动的6 7 0 c m 和 S i O弯曲振动的 4 5 5 c m 谱带。1 4 3 0 c m 处的谱带为C O 的振动谱带。托贝 莫来石的特征谱线出现在9 7 4 c m 一 1 ， 为一S i 一0键的不对称伸 缩振动。 通过对比3 条曲线可以明显看出， 随着恒温时间的延长， 托贝莫来石的 特征 谱带明 显增强且变窄， 这说明 托贝莫来石 的结晶程度随着恒温时间的延长而提高。此外， 波数在 3 4 4 0 8 8 新型建筑材料 2 0 1 5 1 c m 处的特征谱带也呈现变窄的趋势。 3 - 3 恒温压力对金尾矿加气混凝土性能的影响 一 般情况下， 随着恒温压力的提高， 制品的强度也增加。 这是因为随着压力的提高，原材料中S i O 和A 1 ： 0 的溶解速 度加快， 有更多活性的S i O 和A l 2 ( ) 参与水化反应， 水化硅酸 钙的生成速度加快， 数量不断增多。 另一方面， 当水化产物的数 量达到一定程度后， 若继续进行蒸压养护， 已生成的水化产物 会分解， 形成结晶度更高的水化硅酸钙， 制品强度就会下降。 试验固定升温时间为2 h ， 恒温时间为8 h ， 采取自 然降温 的方式进行降温。 设定恒温温度分别为1 7 5 、 1 8 0 、 1 8 5 、 1 9 0 、 1 9 5 和2 0 0 o C ， 研究恒温压力对金尾矿加气混凝土性能的影响。 3 3 1 恒温压力对金尾矿加气混凝土性能的影响 ( 见表5 ) 表 5 恒温压力对金尾矿加气混凝土性能的影响 由表5 可以看出， 随着恒温压力的提高， 加气混凝土的抗 压强度、 比强度呈增长趋势； 当恒温压力为 1 4 8 M P a ， 恒温温 度为 1 9 5 o C 时， 加气混凝土的抗压强度达到最大值6 4 2 M P a ； 继续增大恒温压力， 加气混凝土的抗压强度开始下降， 恒温压 力为1 6 2 M P a 时， 加气混凝土的抗压强度为5 8 7 M P a 。 这说明， 恒温压 力提高， 增大了 尾矿中S i 0 ： 和A l 20 ， 的 溶解 度和溶解速 度， 促进了水化反应的进行， 形成了抗压强度低的水化产物。 3 3 2 不同恒温压力下金尾矿加气混凝土的 X R D分析( 见图4 ) _石英 托贝莫来石 石膏 V方解石 羟摹水化硅 酸钙 1 O 2 O 3 O 4 O 5 O 6 O 7 0 2 0 ( 。 ) 图 4 不 同恒温压力下金尾矿加气混凝土的 X R D图谱 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 陈鳌聪， 等： 蒸压制度对金尾矿加气混凝土性能的影响 由图4 可以看出，不同恒温压力下金尾矿加气混凝土的 X R D图谱形状基本相同，但部分矿物的X R D衍射峰强度有 所不同；如托贝莫来石C P S强度在恒温温度为 1 7 5 o C 时为 3 5 8 ， 随着恒温温度的升高， 到1 9 0 o C 托贝莫来石C P S 强度为 6 3 7 ，温度为2 0 0 时托贝莫来石 C P S强度又下降为5 2 1 ； 图 4 中石英的X R D 衍射峰呈降 低的趋势， 温度的 提高， 增大了 S i O 的溶解速度， 这是导致其衍射峰降低的主要原因。 3 4 降温时间对金尾矿加气混凝土性能的影响 在降温过程中， 如果降温速度太快， 可能会因制品内外温 差或湿度差变化过大而造成制品的损坏。 所以在降温过程中， 不能一味地追求生产效率而缩短降温时间。 试验固定升温时间为2 h ， 恒温时间为8 h ， 恒温温度为1 9 5 ， 恒温压力为 1 4 8 M P a 设定降温时间分别为2 h 、 3 h 、 4 h 和 自 然降温4 种方式，研究降温时间对金尾矿加气混凝土性能 的影响， 结果见表6 。 表 6 降温时间对金尾矿加气混凝土性能的影响 由表6 可以看出，采取自 然降温时加气混凝土的抗压强 度最高， 达6 2 7 M P a ， 比强度为 1 0 3 8 x 1 0 ； 降温时间为3 h 时， 加气混凝土的抗压强度为5 8 4 M P a ， 比自然降温的抗压强 度小0 4 3 M P a ， 但已满足G B 1 1 9 6 8 -2 0 0 6 蒸压加气混凝土 砌块 的要求。 3 5 最优燕压制度试验 通过以上实验研究， 确定最优蒸压制度为： 升温时间2 h ， 恒温时间8 h ， 恒温温度为1 9 5 ( 此时恒温压力为1 4 8 M P a ) ， 降温时间为3 h 。并将在此条件下生产的制品制成 1 0 c m x l 0 c m x l 0 c m试块进行性能测试， 结果见表7 。 从表7 可看出，最优蒸压制度制备的金尾矿加气混凝土 性能符合G B 1 1 9 6 8 _ - 2 0 0 6 规定的A 5 0 、 B 0 6 优等品的要求， 表 明采用金尾矿制备加气混凝土制品是可行的。 表 7 最优蒸压制度生产的加气混凝土试块性能 4 结语 ( 1 ) 在升温时间为2 h ， 保温时间为8 h ， 恒温压力为 1 - 4 8 M P a ， 恒温温度为 1 9 5 o C ， 降温时间为3 h 时， 所制备的金尾矿 加气混凝土性能符合 G B 1 1 9 6 8 -2 0 0 6 规定的A 5 0 、 B 0 6优 等品的要求， 表明采用金尾矿制备加气混凝土制品是可行的。 ( 2 ) 采用X R D及 F f I 一 I R分析方法对金尾矿制备加气混 凝土在不同保温时间和保温压力下的矿物成分进行了分析。 结果显示， 随着保温时间的延长， 金尾矿制备加气混凝土中托 贝莫来 石晶 体的 含量增加， 金 尾矿中 原有矿物成分的X R D衍 射峰明显降低，说明金尾矿在高温高压下参与反应的能力较 强。 参考文献： 【 1 白奎， 曾兴华 利用钨尾矿渣制备蒸压加气混凝土砌块研究叨 江 西建材 ， 2 0 1 3 ( 5 ) ： 2 5 2 8 【 2 黄晓燕， 倪文 ， 王 中杰 ， 等 铜尾矿制 备无石灰加气混凝土的试验 研究 J 】 材料科 学与工 艺， 2 0 1 2 ， 2 0 ( 1 ) ： 1 1 - 1 5 【 3 府 坤荣 采用最佳钙硅 比确保加气混凝土 品质L 玎 新型建筑材料 ， 2 01 2， 4 6( 1 )： 4 8 5 2 A ( 上接第 8 5页) 【 3 】 宋说讲 ， 孔德顺 ， 王丽华 ， 等 提铝 残渣 的综合利 用研 究进展叨 云南化工 ， 2 0 1 3 ， 4 0( 4 ) ： 5 2 5 5 【 4 4 张盼， 马鸿文 利用钾长石粉体合成雪硅钙石的实验研究叨 岩石 矿物学杂志 ， 2 0 0 5 ， 2 4( 4 ) ： 3 3 3 3 3 7 【 5 】 王亚 娟 简 述六 西格玛设 计及其 软件 J MP 经营 管 理者 ， 2 0 1 1 ( 2 4 )： 3 21 6 】 胡洪亮 提铝粉煤 灰残渣制 备新型墙 体材料研 究【 D 】 长春 ： 吉林 建筑 工程学院， 2 0 1 0 7 】 孙俊民， 耿郑州， 张金山， 等 粉煤灰提铝废渣制备硅钙板的工业 实验研究 J 新型建筑材料 ， 2 0 1 3 ( 1 1 ) ： 5 3 5 9 【 8 】 X i a o Y ， S u n Q ， Wa n g B ， e t a 1 A s t u d y o n s i n t e fi n g p r o c e s s o p - t i mi z a t i o n o f a l u m i n a e x t r a c t i o n f r o m fl y a s h叨 L i g h t Me t als ， 2 0 1 4( 2 ) ： 1 1 7 一l l 9 N E W B UI L DI NG MAl E RI AL S 8 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m