以尾矿为主要原料,添加部分校正材料,经配料、坯料制备、成型、蒸压养护可以制成各种免烧砖。
目前,用于生产这类材料的尾矿,主要是一些石英含量较高的晶态尾矿,由于碱度系数K较低,需要加人碱性校正材料。在原料的粒度组成上,这类材料通常不再单独使用粗骨料,而是采用自然级配的尾矿,因而在结构上,也没有明显的骨料与胶结料之分,所有颗粒均参与水化合成反应。其强度主要来源,是由于尾矿颗粒与碱性激发剂之间的界面反应所生成的含水硅酸盐凝胶及结晶连生体,胶结了未反应完全的尾矿颗粒。
鉴于尾矿组成中,绝大多数属于结晶矿物,故而这类材料的免烧砖必须在蒸压条件下,才可形成。
(1)配比组成
为了使材料既具有较高的强度,又具有良好的耐久性,就要求制品中,尽可能多的形成水化硅酸钙矿物或凝胶,同时又不致含有过多的游离CaO o 配料的计算,若以理论上的原料颗粒完全反应、平衡结晶为前提,则实际生产很难达到理论上的理想状态。实际生产大多以石灰、石膏掺量的经验值为参考,通过实验证明,蒸压尾矿建筑材料中,碱性激发剂与抗压强度之间,的确存在着一个峰值关系,即石灰、石膏存在一个最佳掺率。
实验表明,碱性激发剂的最佳掺率,与尾矿的化学成分、石英含量以及尾矿的细度有关。一般地,尾矿中SiO:和A1203含量越高,石灰及石膏掺率应越高;尾矿越细、石英含量越高,石灰用量亦应相应提高。
对于不同类型的尾矿,石灰的最佳掺率会有一定差别,最好采用制砖试验获得。以长英岩型选金尾矿为例,该尾矿的化学成分如表9-1所列。
不同石灰掺率条件下,尾矿砖的抗压强度如图9-1所示。由此可见,随着细度的增加,最佳石灰掺量也相应提高。大体变化于12写-25%之间,相当于CaO=8%^-18%0 当尾矿中含有A1203时,加人适量石膏,可以提高制品的强度(如图9-2所示)。石膏掺率应视尾矿A120:的含量而定,A1203越高,石膏掺率应高些,一般为3%一5%。
但一般情况下,由于砖的标号并不要求很高,15-20级的砖,已足以满足一般砌体结构的需要,因此,通常石灰的用量在8%一12%、石膏用量在1% - 3%即可。
此外,为了提高制品的强度,在SiO:含量较低的尾矿中,宜再额外掺加一部分石英砂。
(2)工艺流程与工艺参数
经研究,尾矿免烧砖的经济工艺流程及工艺参数见图9-3。提高养护温度和延长蒸压周期,对强度增长有利。但研究发现,对于含碱性长石的尾矿,在最高蒸汽压力与蒸压周期相同的条件下,缩短恒温时间,延长降温时间,以及出釜以后,再在常温下继续保湿养护,均对提高制品的耐久性有利(见表9-4)。原因是由于尾矿的颗粒一般较细,过长的恒温,将破坏一部分骨料,且恒温阶段所生成的都是一些高温稳定的矿物,使用条件下稳定的矿物,一般是在降温阶段逐渐结晶出来,或由于高温矿物转化而来。缓慢的降温以及常温条件下的养护,有利于高温型水化铝硅酸盐的转化、水化硫铝酸钙的稳定和含碱铝硅酸盐的结晶,这些矿物的低温型晶体比高温型晶体更加稳定。尤其是沸石类矿物的结晶,可在常温下一直延续很长时间。
尾矿砖的技术要求,可参照GB 11945-89《蒸压灰砂砖》标准,如表9-5所示。
蒸压尾矿砖的性质与灰砂砖相似。与勃土烧结砖相比,优点是强度高、外观规整、不损毁土地。它的缺点是表面过于光滑,与砂浆的粘结能力较弱,砌体的抗折能力较差,而且通常不耐酸、不耐热、易收缩、耐软水侵蚀能力较差。因此,蒸压尾矿砖应避免应用于长期受热高于2000C、受急冷急热交替作用、受流水冲刷以及有酸性介质侵蚀的建筑部位。为防止墙体开裂,刚出釜的砖不要立即使用,宜存放一个月后再用,砌筑时,砖的含水率应控制在7%,9%,宜用混合砂浆,砂浆的强度应比砌筑薪土砖时高出一个标号(免烧砖机)。