一种利用铁尾矿制备的免烧砖及其制备方法
【专利摘要】本发明为一种利用铁尾矿制备的免烧砖及其制备方法，免烧砖的原料成分包括：铁尾矿40~50、碱性激发剂5~10、钢渣粉5~10、废旧碎瓷砖粉10~20及石膏粉10~40，所述碱性激发剂为电石渣或硅酸钠，选用不同碱性激发剂时有不同的制备方法。本发明利用铁尾矿、钢渣、废旧碎瓷砖、电石渣及石膏等固体废弃物，制备出可用于城市道路铺装的免烧砖，不仅解决困扰我国的固废处理难题，而且可以以废治废，减少尾矿占地，实现了尾矿的资源化利用。
【专利说明】
一种利用铁尾矿制备的免烧砖及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及固体废弃物再利用领域，尤其是针对铁尾矿再利用技术，具体为一种利用铁尾矿制备的免烧砖及其制备方法。
【背景技术】
[0002]我国经济的稳步发展离不开矿产资源的支柱作用。伴随着经济的高速发展，科学技术水平的提高，矿产资源被人们越来越多的开发利用，其使用范围也越来越广。我国工业产值的70%左右都是被以矿产品为材料的基础工业和有关的加工产业占据，然而，矿山开采后会伴生大批量的尾矿。据不完全统计，全球每一年被遗弃的尾矿量已超过一千亿吨。
[0003]据2010年统计，我国四分之一尾矿库在河北省，为2800余座，其中承德尾矿库826个约占全国的1/17、河北省的1/4。据承德市工信局提供数据表明，作为京津水源地水源涵养重要区的承德市，截止2013年底，尾矿累计存积量25亿吨，当年尾矿新产出量约2.5亿吨，其中包括相当数量的“头顶库”，还有同数量级的剥采毛坡废石。承德尾矿库已严重威胁着京津都市圈的生态环境和京津饮水安全。
[0004]由于尾矿废石是经过选矿后的固体废物，其非金属矿物达到90%以上，完全可作为建筑材料制造业的原材料使用。随着京津冀及周边工业化、城镇化进程的加快，资源消耗量将进一步加大，由此带来的环境问题与资源供应安全性问题将日益突出。充分利用尾矿、废石大宗工业固体废物代替天然矿物资源，可以大幅减少天然非金属矿物资源的开采，构筑京津冀区域固体废物利用循环体系，达到总量减少，节能减排、生态保护的综合效果。
[0005]传统烧结粘土砖破坏耕地，生产过程中能耗较高且有废气排出。为了节约能源，保护土地资源及生态环境，目前，国家大力提倡推广以各种工业固体废弃物为原料生产各类非烧结粘土砖、砌块及板材等新型墙体材料。许多学者针对煤矸石、建筑垃圾等制备免烧砖进行了研究，但对于铁尾矿直接制备免烧砖的研究相对较少。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种利用铁尾矿及工业废弃物制备免烧砖的方法，该方法利用铁尾矿、钢渣、废旧碎瓷砖、电石渣及石膏等固体废弃物，制备出可用于城市道路铺装的免烧砖，不仅解决困扰我国的固废处理难题，而且可以以废治废，减少尾矿占地，实现了尾矿的资源化利用。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种利用铁尾矿制备的免烧砖，所述免烧砖的原料成分包括:铁尾矿、碱性激发剂、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉及石膏粉，各原料成分的重量份数比为:
铁尾矿40?50
碱性激发剂 5?1 钢渣粉5?1
废旧碎瓷砖粉 10?20 石霄粉10~40。
[0007]进一步的，所述碱性激发剂为电石渣或硅酸钠。
[0008]—种利用铁尾矿制备免烧砖的方法，所述免烧砖的原料成分包括:铁尾矿、碱性激发剂、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉及石膏粉，所述碱性激发剂为硅酸钠，各原料成分的重量份数比为:
铁尾矿40?50
娃酸钠5~10
钢渣粉5?1
废旧碎瓷砖粉 10?20 石霄粉10?40;
所述方法包括以下制备步骤:
A、将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖、硅酸钠四种物料分别破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于I Omm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；
B、使用捏合机按上述重量份数比先将铁尾矿、钢渣粉和废旧碎瓷砖粉加入蒸汽加热搅拌槽，干混2?5min，再将硅酸钠、石膏粉及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在8%?10%，蒸汽温度为105?110°C，在蒸汽下混5?lOmin，使混合料均匀得到浆状物料；
C、将搅拌后的浆状物料放入磨具中制备砖坯；
D、将砖还连同模具一起放入蒸汽养护箱内养护，养护温度为105?110°C，养护湿度为
80%?90%ο
[0009]—种利用铁尾矿制备免烧砖的方法，所述免烧砖的原料成分包括:铁尾矿、碱性激发剂、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉及石膏粉，所述碱性激发剂为电石渣，各原料成分的重量份数比为:
铁尾矿40?50
电石渣5?10
钢渣粉5?1
废旧碎瓷砖粉 10?20 石霄粉10?40;
所述方法包括以下制备步骤:
A、将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉三种物料均破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于1mm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；
B、将电石渣、石膏用干燥箱105°C条件下干燥10?12h，将干燥后的电石渣、石膏研磨过200目筛，筛下物备用；
C、使用捏合机按上述重量份数比先将铁尾矿、钢渣粉和废旧碎瓷砖粉加入搅拌槽，干混2?5min，再将电石渣、石膏粉及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在8%?10%，加热搅拌槽温度至30?50°C，湿混5?1min，使混合料均匀，将混合均匀的粉料在自然条件下陈化12?24h；
D、将步骤C中陈化后的料粉加入磨具中，在冲压机上以20?25MPa的压力压制成型，静置I天后拆模；
E、拆模后砖还，放入标准丨旦温丨旦湿养护箱内养护，养护温度为20?25°C，养护湿度为60%
?90% ο
[0010]进一步的，所述模具尺寸为200mmX 100mmX90mm。
[0011]本发明的有益效果是:
1、尾矿消纳量大:采用此方法制备的免烧砖，铁尾矿的掺量可达到40%以上，而且其他配料均采用工业废料，不需要购买水泥，可同时消纳大宗固废；
2、采用此方法制备的免烧砖，强度可达到25MPa以上，超过了优质砖标准。
【具体实施方式】
[0012]实施例1
一种利用铁尾矿制备的免烧砖，所述免烧砖的原料成分包括:铁尾矿、碱性激发剂、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉及石膏粉，各原料成分的重量份数比为:
铁尾矿40?50
碱性激发剂 5?1 钢渣粉5?1
废旧碎瓷砖粉 10?20 石霄粉10?40。
[0013]所述碱性激发剂为电石渣或硅酸钠。
[0014]当使用硅酸钠作为碱性激发剂时的制备方法为:
A、将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖、硅酸钠四种物料分别破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于I Omm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；
B、使用捏合机按上述重量份数比先将铁尾矿、钢渣粉和废旧碎瓷砖粉加入蒸汽加热搅拌槽，干混2?5min，再将硅酸钠、石膏粉及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在8%?10%，蒸汽温度为105?110°C，在蒸汽下混5?lOmin，使混合料均匀得到浆状物料，采用蒸汽加热槽可以更好的激发潜在的活性；
C、将搅拌后的楽状物料放放入尺寸为200mmX10mmX 90mm的自制磨具中；
D、将砖还连同模具一起放入蒸汽养护箱内养护，养护温度为105?110°C，养护湿度为80%?90%ο
[0015]当使用电石渣作为碱性激发剂时的制备方法为:
A、将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉三种物料均破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于1mm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；
B、将电石渣、石膏用干燥箱105°C条件下干燥10?12h，将干燥后的电石渣、石膏研磨过200目筛，筛下物备用(此步骤的原因是CaO吸水后生成Ca(OH)2,体积产生较大膨胀，为避免电石渣因颗粒较大而发生水化膨胀，使砖体产生裂纹)；
C、使用捏合机按上述重量份数比先将铁尾矿、钢渣粉和废旧碎瓷砖粉加入搅拌槽，干混2?5min，再将电石渣、石膏粉及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在8%?10%，为了更好地激发原料潜在活性，加热搅拌槽温度至30?50°C，湿混5?1min，使混合料均匀，将混合均匀的粉料在自然条件下陈化12?24h;
D、将搅拌后的物料称重约2350g，加入尺寸为200mmX100mmX90mm的自制磨具中，在冲压机上以20?25MPa的压力压制成型，静置I天后拆模；
E、拆模后砖还，放入标准丨旦温丨旦湿养护箱内养护，养护温度为20?25°C，养护湿度为60%?90% ο
[0016]
实施例2
在实施例1的基础上进一步优化。选用硅酸钠作为碱性激发剂。
[0017]将铁尾矿、钢渣、废旧碎瓷砖、硅酸钠四种物料均破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于1mm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉以45%、5%、10%的比例(占免烧砖原料总重量的比例)加入搅拌槽，干混5min，再将硅酸钠10%(占免烧砖原料总重量的比例)和石膏粉30%(占免烧砖原料总重量的比例)及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在10%，用蒸汽加热搅拌槽温度至110°C，湿混lOmin，使混合料均匀;将搅拌后的楽状物料放放入尺寸为200mmX 10mmX 90mm的自制磨具中；将砖还连同模具一起放入蒸汽养护箱内养护。养护温度为105°C，养护湿度为80%。采用此方法制备的免烧砖，强度可达到28MPa，超过了优质砖标准。
[0018]实施例3
在实施例1的基础上进一步优化。选用硅酸钠作为碱性激发剂。
[0019]将铁尾矿、钢渣、废旧碎瓷砖、硅酸钠四种物料均破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于1mm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉以50%、10%、10%的比例(占免烧砖原料总重量的比例)加入搅拌槽，干混5min，再将硅酸钠10%(占免烧砖原料总重量的比例)和石膏粉20%(占免烧砖原料总重量的比例)及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在10%，用蒸汽加热搅拌槽温度至105°C，湿混8min，使混合料均匀;将搅拌后的楽状物料放放入尺寸为200mmX 10mmX 90mm的自制磨具中；将砖还连同模具一起放入蒸汽养护箱内养护。养护温度为110°C，养护湿度为90%。采用此方法制备的免烧砖，强度可达到26MPa，超过了优质砖标准。
[0020]实施例4
在实施例1的基础上进一步优化。选用硅酸钠作为碱性激发剂。
[0021 ] 将铁尾矿、钢渣、废旧碎瓷砖、硅酸钠四种物料均破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于1mm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛；将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉以50%、10%、10%的比例(占免烧砖原料总重量的比例)加入搅拌槽，干混5min，再将硅酸钠5%(占免烧砖原料总重量的比例)和石膏粉25%(占免烧砖原料总重量的比例)及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在10%，用蒸汽加热搅拌槽温度至108°C，湿混8min，使混合料均匀;将搅拌后的楽状物料放放入尺寸为200mmX 10mmX 90mm的自制磨具中；将砖还连同模具一起放入蒸汽养护箱内养护。养护温度为1080C，养护湿度为90%。采用此方法制备的免烧砖，强度可达到24MPa，超过了优质砖标准。
[0022]实施例5
在实施例1的基础上进一步优化。选用电石渣作为碱性激发剂。
[0023]将铁尾矿、钢渣、废旧碎瓷砖三种物料均破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于1mm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛;将电石渣、石膏用干燥箱105°C条件下干燥12h。将干燥后的电石渣、石膏研磨过200目筛，筛下物备用。将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉以45%、5%、10%的比例(占免烧砖原料总重量的比例)加入搅拌槽，干混5min，再将电石渣10%(占免烧砖原料总重量的比例)和石膏粉30%(占免烧砖原料总重量的比例)及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在10%，加热搅拌槽温度至500C，湿混1min，使混合料均匀，然后将混合均匀的粉料在自然条件下陈化12h;将搅拌后的物料称重约2350g，加入尺寸为200mm X10mmX 90mm的自制磨具中，然后在冲压机上以20MPa的压力压制成型，静置I天后拆模。砖坯成型拆模后，放入标准恒温恒湿养护箱内养护。养护温度为25°C，养护湿度为70%。采用此方法制备的免烧砖，强度可达到20.1 IMPa，达到了优质砖标准。
[0024]实施例6
在实施例1的基础上进一步优化。选用电石渣作为碱性激发剂。
[0025]将铁尾矿、钢渣、废旧碎瓷砖三种物料均破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于1mm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛;将电石渣、石膏用干燥箱105°C条件下干燥10h。将干燥后的电石渣、石膏研磨过200目筛，筛下物备用。将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉以50%、10%、10%的比例(占免烧砖原料总重量的比例)加入搅拌槽，干混4min，再将电石渣10%(占免烧砖原料总重量的比例)和石膏粉20%(占免烧砖原料总重量的比例)及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在10%，加热搅拌槽温度至35°C，湿混8min，使混合料均匀，然后将混合均匀的粉料在自然条件下陈化12h;将搅拌后的物料称重约2350g，加入尺寸为200mm X10mmX 90mm的自制磨具中，然后在冲压机上以25MPa的压力压制成型，静置I天后拆模。砖坯成型拆模后，放入标准恒温恒湿养护箱内养护。养护温度为25°C，养护湿度为80%。采用此方法制备的免烧砖，强度可达到20.58MPa，达到了优质砖标准。
[0026]实施例7
在实施例1的基础上进一步优化。选用电石渣作为碱性激发剂。
[0027]将铁尾矿、钢渣、废旧碎瓷砖三种物料均破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于1mm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛;将电石渣、石膏用干燥箱105°C条件下干燥llh。将干燥后的电石渣、石膏研磨过200目筛，筛下物备用。将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉以50%、、10%、10%的比例(占免烧砖原料总重量的比例)加入搅拌槽，干混5min，再将电石渣5%和石膏粉25%及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在10%，加热搅拌槽温度至40°C，湿混1min，使混合料均匀，然后将混合均匀的粉料在自然条件下陈化12h;将搅拌后的物料称重约2350g，加入尺寸为200mmX100mmX90mm的自制磨具中，然后在冲压机上以23MPa的压力压制成型，静置I天后拆模。砖坯成型拆模后，放入标准恒温恒湿养护箱内养护。养护温度为250C，养护湿度为80%。采用此方法制备的免烧砖，强度可达到22.0MPa，达到了优质砖标准。
【主权项】
1.一种利用铁尾矿制备的免烧砖，其特征在于:所述免烧砖的原料成分包括:铁尾矿、碱性激发剂、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉及石膏粉，各原料成分的重量份数比为: 铁尾矿40?50 碱性激发剂 5?10 钢渣粉5?1 废旧碎瓷砖粉 10?20 石霄粉10?40。2.根据权利要求1所述的免烧砖，其特征在于:所述碱性激发剂为电石渣或硅酸钠。3.一种利用铁尾矿制备免烧砖的方法，其特征在于:所述免烧砖的原料成分包括:铁尾矿、碱性激发剂、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉及石膏粉，所述碱性激发剂为硅酸钠，各原料成分的重量份数比为: 铁尾矿40?50 娃酸钠5~10 钢渣粉5?1 废旧碎瓷砖粉 10?20 石霄粉10?40; 所述方法包括以下制备步骤: A、将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖、硅酸钠四种物料分别破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于I Omm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛； B、使用捏合机按上述重量份数比先将铁尾矿、钢渣粉和废旧碎瓷砖粉加入蒸汽加热搅拌槽，干混2?5min，再将硅酸钠、石膏粉及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在8%?10%，蒸汽温度为105?110°C，在蒸汽下混5?lOmin，使混合料均匀得到浆状物料； C、将搅拌后的浆状物料放入磨具中制备砖坯； D、将砖还连同模具一起放入蒸汽养护箱内养护，养护温度为105?110°C，养护湿度为80%?90%ο4.一种利用铁尾矿制备免烧砖的方法，其特征在于:所述免烧砖的原料成分包括:铁尾矿、碱性激发剂、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉及石膏粉，所述碱性激发剂为电石渣，各原料成分的重量份数比为: 铁尾矿40?50 电石渣5?10 钢渣粉5?1 废旧碎瓷砖粉 10?20 石霄粉10?40; 所述方法包括以下制备步骤: A、将铁尾矿、钢渣粉、废旧碎瓷砖粉三种物料均破碎至20mm以下，过1mm筛，粒径小于1mm的筛下物备用，筛上物继续破碎、过筛； B、将电石渣、石膏用干燥箱105°C条件下干燥10?12h，将干燥后的电石渣、石膏研磨过200目筛，筛下物备用； C、使用捏合机按上述重量份数比先将铁尾矿、钢渣粉和废旧碎瓷砖粉加入搅拌槽，干混2?5min，再将电石渣、石膏粉及水一起加入搅拌，物料的含水率控制在8%?10%，加热搅拌槽温度至30?50°C，湿混5?1min，使混合料均匀，将混合均匀的粉料在自然条件下陈化12?24h； D、将步骤C中陈化后的料粉加入磨具中，在冲压机上以20?25MPa的压力压制成型，静置I天后拆模；E、拆模后砖还，放入标准丨旦温丨旦湿养护箱内养护，养护温度为20?25°C，养护湿度为60%?90% ο5.根据权利要求3或4所述制备免烧砖的方法，其特征在于:所述模具尺寸为200mm X100mmX90mmο
【文档编号】C04B28/14GK105884316SQ201610241186
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】李春萍, 黄乐
【申请人】北京建筑材料科学研究总院有限公司, 北京金隅股份有限公司