[发明专利]硫基、碱基固废搅拌造粒发泡一次成型免烧高强轻骨料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了硫基、碱基固废搅拌造粒发泡一次成型免烧高强轻骨料及其制备方法与应用，属于建筑建材技术领域。其以硫基固废、碱性固废、辅助胶凝材料、硫铝铁系胶凝材料、水、发泡剂为原料，以总固体质量为100%计，硫基固废、碱性固废与辅助胶凝材料总计80％‑90％、硫铝铁系胶凝材料10%‑20％；水为总固体质量的15%‑20%；发泡剂为总固体质量的0.3%‑0.7%；硫基固废：硫基固废：碱基固废：辅助胶凝材料的质量比为27‑33：27‑33：18‑25，采用搅拌造粒、同步发泡一次成型的工艺制备得到，其堆积密度低，筒压强度大，吸水率小，可广泛用于多种场景，具有固废资源化、高值利用程度高、固废用量大等特点。

技术领域

本发明涉及建筑建材技术领域，实现硫基固废和碱基固废资源化、高值利用技术，具体涉及硫基、碱基固废搅拌造粒发泡一次成型免烧高强轻骨料及其制备方法与应用。

背景技术

我国脱硫石膏、磷石膏、钛石膏等硫基固废及赤泥、钢渣的等碱性废渣的年产量及存量都很大，但是其高值资源化利用率较低。发展具有轻质、高强、节能、保温等多功能的绿色建筑材料成为行业关注重点。区别于传统砂石骨料，高强且施工性能优良的轻骨料能替代天然骨料用于建筑及交通中。

目前轻骨料大部分由页岩等天然原料烧制而成，能耗高、碳排放大、天然资源消耗高；部分使用固废烧制轻骨料，存在固废性质均化难、烧成制度波动大、产品性能稳定性差、难以在承重结构中应用等一系列问题。近年来，有学者研究采用免烧法制得免烧轻骨料，与传统的烧结法相比，具有节能环保、成本低廉等优势。但是现有免烧轻骨料制备工艺多采用滚筒及成球盘进行二次造粒，且造粒前原料均需提前预处理，工艺复杂，产品质量可控性差；使用的胶凝材料大多为普通硅酸盐水泥，其高能耗、CO₂排放量大；为提高轻骨料强度，多辅以多种外加剂，生产成本高。

发明内容

针对现有技术中存在的弊端，本发明的目的之一是提供一种硫基碱基固废搅拌造粒发泡一次成型免烧高强轻骨料，其强度高，原料易得，且制备过程简单易行，无需高温烧结和蒸汽养护，同时克服现有技术中固废利用率低、造粒前原料需要预处理、产品质量可控性差、能耗高、CO₂排放量大以及成本高等缺陷。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：本发明的第一方面，提供硫基碱基固废搅拌造粒发泡一次成型免烧高强轻骨料，包括硫基固废、碱性固废、辅助胶凝材料、硫铝铁系胶凝材料、水、发泡剂；以总固体质量为100%计，硫基固废、碱性固废、辅助胶凝材料、硫铝铁系胶凝材料的质量百分含量分别是：硫基固废、碱性固废与辅助胶凝材料总计80％-90％、硫铝铁系胶凝材料10%-20％；水与总固体质量比为15-20：80-85；发泡剂为总固体质量的0.3%-0.7%；

硫基固废：碱基固废：辅助胶凝材料的质量比为27-33：27-33：18-25。

所述总固体质量为硫基固废、碱性固废、辅助胶凝材料、硫铝铁系胶凝材料四者的总质量。

本发明提供了一种高效利用硫基固废与碱基固废的途径，以硫基、碱基固废为主要原料，利用碱基、硫基固废协同互补，配合铝铁系胶凝材料、发泡剂，实现固废资源化、高值化利用，更好地解决大宗难处理固废量长期堆存、影响环境的问题的同时，大大提高了其作为轻骨料的优异性能，堆积密度低，且机械强度优于高温烧结型陶粒轻骨料，能广泛应用于预拌轻骨料混凝土和轻质混凝土砌块和墙板墙板制品等产品之中。