专利名称：一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法
技术领域：
本发明属于使用烧结料废物制备用作混凝土或人造石等建筑材料用轻质陶粒的方法，涉及一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法。制得的轻质陶粒集特别适用于制备轻质混凝土、也可用于其它轻质建筑材料中。
背景技术：
硫铁矿烧渣是采用硫铁矿制备硫酸或硫磺过程中所排出的一种废渣。我国硫铁矿资源丰富，占世界总储量的10%，居第三位，仅川南、滇北、黔西的原六盘水经济区煤系硫铁矿资源储量就达65亿吨，远景储量400亿吨以上，但我国硫铁矿多以中低品位为主，平均地质品位17.68%。我国中低品位硫铁矿常规利用为洗选成硫精砂作硫酸生产原料，但大量选矿尾矿渣的堆存对当地的生态环境、工农业生产、人民身体健康造成了严重的危害，对周围水域等环境造成严重的污染。同时硫精砂每生产1吨硫酸大约排放0. 7吨的硫铁矿烧渣， 当前，我国每年排放几百万至上千万吨的烧S，排放量相当大，其有效利用一直期待技术突破。云南常青树投资有限公司汇同相关科研院所开发成功了用中低品位硫铁矿直接生产硫磺、硫酸新技术，与传统技术相比其不需要选矿等工艺，解决了尾矿排放的环境压力，但其烧渣的排放量更大。该烧渣，铁品位低不能用做炼铁原料，生产固体污水处理剂以及氧化铁红等因需求量少而使得烧渣的消耗量不大，用作水泥辅助配料及替代铁矿石做水泥烧成用矿化剂应用不广。因此，如何高效低成本、大规模地利用中低品位硫铁矿烧渣更是制约中低品位硫铁矿直接利用新技术推广应用瓶颈。轻集料是指堆积密度不大于1100 kg/m3的轻粗集料与堆积密度不大于1200 kg/ m3的轻细集料的总称，其主要用来配制轻质混凝土、保温砂浆、保温松散填充料以及耐火混凝土等，轻质集料按原材料来源分为天然轻集料、人造轻集料与工业废弃物轻集料，而陶粒是人造轻集料与固体废弃物轻集料的主要构成，本专利所制备的陶粒属于固体废弃物轻集料的一种。天然轻集料由于开采方便、生产能耗小、价格低廉而受到青睐，但其杂质含量较大，成品性质波动性大；人造轻集料质量较好，生产工艺复杂，能耗高而且受到原材料资源的限制；固体废弃物轻集料生产工艺同人造集料，但由于消耗了低廉的废弃物，不仅降低生产成本，而且变废为宝而得到广泛的生产应用，由此，固体废弃物陶粒有很大的发展空间。 本专利以硫铁矿烧渣为主要原料，掺入少量磷石膏与煤粉制备普通陶粒或掺入淤泥制备高强陶粒，为轻质陶粒的生产又开辟了一个新方向。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有陶粒生产中的原材料资源匮乏问题，提出一种利用固体废弃物硫铁矿烧渣为主要原料制备轻质陶粒的方法，本发明制得的轻质陶粒，不仅成本低廉，变废为宝，而且能够大量消耗烧渣，便于处废，没有二次烧渣排放污染，而由磷石膏分解逸出的SO3可回收制备硫酸。本发明的内容是1、一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，包括下列步骤a、预处理将硫铁矿烧渣与磷石膏分别磨至0.075mm筛余小于5%的粉体；煤粉磨至 0. 075mm筛余小于10%的粉体；
或者，将硫铁矿烧渣与烘干的淤泥粉均磨至0. 075mm筛余小于10%的粉体；
b、配料硫铁矿烧渣磷石膏质量比为123 8，按照硫铁矿烧渣与磷石膏的混合物外掺质量比为4% 12%的煤粉；
或者，硫铁矿烧渣占配料总量的50% 70%，其余为淤泥；
c、混合将硫铁矿烧渣与磷石膏混合搅拌，使其充分混合均勻后，再掺入煤粉均勻混合后制得混合料；
或者，将硫铁矿烧渣与淤泥混合搅拌，使其充分混合均勻后制得混合料；
d、成型将混合料掺加适量水分，至混合料能够手捏成团，采用手工或机械成球，成球粒径在10 15mm ；
e、烧制工艺将成型料球在105°C烘干2小时，然后以6 8。C/min的升温速率升至 400度，保温20min后立即转入温度为900度的中温炉内，以5°C /min的速率，快速升温至 1200 1250°C，保温 20 35min ；
f、制成品烧制好后，冷却至800 900°C取出后冷却，制得成品。硫铁矿烧渣与磷石膏混合均勻后再与煤粉进行原位混合。原位混合是将大掺量组分分成若干等份依次与小掺量组分混合，即将硫铁矿烧渣分成2 6份，依次加入煤粉中混合，每加入一份的混合搅拌时间为1 5分钟。采用本发明内容及上述实施例所述方法制得的轻质陶粒集料，与胶凝材料、水、外加剂等混合可制备轻质混凝土或保温砂浆等建筑材料，其掺量随需求而定。与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果
(1)本发明所用的原材料硫铁矿废渣、磷石膏、淤泥为废渣，对其充分利用满足国家节能减排要求。(2)本发明利用工业废渣为原料，较粘土陶粒成本更为低廉，且符合国家保护耕地需要，并且可大量消耗烧渣，烧渣掺量在50%以上。(3)本发明所用的辅助材料磷石膏同为工业废渣，陶粒中逸出的三氧化硫可回收制备硫酸。
具体实施例方式下面给出的实施例以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。实施例1
一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，包括下列步骤
a、预处理将硫铁矿烧渣与磷石膏分别磨至0. 075mm筛余小于5%的粉体，煤粉磨至 0. 075mm筛余小于10%的粉体；煤粉的工业分析挥发份为17. 98%，固定碳为58. 、水分为3. 5%，灰分为19. 98% ；后同；硫铁矿烧渣的主要组成及质量百分比为SW2 31. 84%， Al2O3 27. 86%, Fe2O3 29.80%，CaO 4. 18% ；后同；磷石膏的主要化学组成与质量百分比为: SO3 49. 36%, CaO 36. 15%, SiO2 10. 63% ；后同；b、配料硫铁矿烧渣磷石膏质量比为4 :1，按照硫铁矿烧渣与磷石膏的混合物外掺质量比为12%的煤粉；
C、混合将硫铁矿烧渣与磷石膏混合搅拌，使其充分混合均勻后，再掺入煤粉均勻混合后制得混合料；
d、成型将混合料掺加适量水分，至混合料能够手捏成团，采用手工或机械成球，成球粒径在10 15mm ；
e、烧制工艺将成型料球在105°C烘干2小时，然后以6°C/min的升温速率升至400度， 保温20min后立即转入温度为900度的中温炉内，以5°C /min的速率，快速升温至1200°C， 保温20min ；
f、制成品烧制好后，冷却至800 900°C取出后冷却，制得陶粒成品。陶粒性能测试如下
堆积密度为920kg/m3，吸水率为7. 2%，表观密度为1650kg/m3，筒压强度为5. 6MPa，硫含量0. 40%,其余指标均合格。实施例2:
一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，包括下列步骤
a、预处理将硫铁矿烧渣与磷石膏分别磨至0.075mm筛余小于5%的粉体，煤粉磨至 0. 075mm筛余小于10%的粉体；
b、配料硫铁矿烧渣磷石膏质量比为4:1，按照硫铁矿烧渣与磷石膏的混合物外掺质量比为12%的煤粉；
c、混合将硫铁矿烧渣与磷石膏混合搅拌，使其充分混合均勻后，再掺入煤粉均勻混合后制得混合料；
d、成型将混合料掺加适量水分，至混合料能够手捏成团，采用手工或机械成球，成球粒径在10 15mm ；
e、烧制工艺将成型料球在105°C烘干2小时，然后以6°C/min的升温速率升至400度， 保温20min后立即转入温度为900度的中温炉内，以5°C /min的速率，快速升温至1250°C， 保温20min ；
f、制成品烧制好后，冷却至800 900°C取出后冷却，制得陶粒成品。陶粒性能测试如下
堆积密度为860kg/m3，吸水率为10. 0%，表观密度为1530kg/m3，筒压强度为5. IMPajt 含量0. 32%，其余指标均合格。实施例3:
一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，包括下列步骤
a、预处理将硫铁矿烧渣与磷石膏分别磨至0.075mm筛余小于5%的粉体，煤粉磨至 0. 075mm筛余小于10%的粉体；
b、配料硫铁矿烧渣磷石膏质量比为4:1，按照硫铁矿烧渣与磷石膏的混合物外掺质量比为4%的煤粉；
c、混合将硫铁矿烧渣与磷石膏混合搅拌，使其充分混合均勻后，再掺入煤粉均勻混合后制得混合料；
d、成型将混合料掺加适量水分，至混合料能够手捏成团，采用手工或机械成球，成球粒径在10 15mm ；
e、烧制工艺将成型料球在105°C烘干2小时，然后以6°C/min的升温速率升至400度， 保温20min后立即转入温度为900度的中温炉内，以5°C /min的速率，快速升温至1250°C， 保温20min ；
f、制成品烧制好后，冷却至800 900°C取出后冷却，制得陶粒成品。陶粒性能测试如下
堆积密度为810kg/m3，吸水率为4. 4%，表观密度为1390kg/m3，筒压强度为3. 4MPa，硫含量0. 27%，其余指标均合格。实施例4:
一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，包括下列步骤
a、预处理将硫铁矿烧渣与磷石膏分别磨至0.075mm筛余小于5%的粉体，煤粉磨至 0. 075mm筛余小于10%的粉体；
b、配料硫铁矿烧渣磷石膏质量比为3:2，按照硫铁矿烧渣与磷石膏的混合物外掺质量比为12%的煤粉；
c、混合将硫铁矿烧渣与磷石膏混合搅拌，使其充分混合均勻后，再掺入煤粉均勻混合后制得混合料；
d、成型将混合料掺加适量水分，至混合料能够手捏成团，采用手工或机械成球，成球粒径在10 15mm ；
e、烧制工艺将成型料球在105°C烘干2小时，然后以6°C/min的升温速率升至400度， 保温20min后立即转入温度为900度的中温炉内，以5°C /min的速率，快速升温至1250°C， 保温20min ；
f、制成品烧制好后，冷却至800 900°C取出后冷却，制得陶粒成品。陶粒性能测试如下
堆积密度为890kg/m3，吸水率为19. 4%，表观密度为1500kg/m3，筒压强度为4. 5MPa，硫含量(以SO3计)0. 52%，其余指标均合格。实施例5:
一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，包括下列步骤
a、预处理将硫铁矿烧渣与磷石膏分别磨至0.075mm筛余小于5%的粉体，煤粉磨至 0. 075mm筛余小于10%的粉体；
b、配料硫铁矿烧渣磷石膏质量比为3:2，按照硫铁矿烧渣与磷石膏的混合物外掺质量比为8%的煤粉；
c、混合将硫铁矿烧渣与磷石膏混合搅拌，使其充分混合均勻后，再掺入煤粉均勻混合后制得混合料；
d、成型将混合料掺加适量水分，至混合料能够手捏成团，采用手工或机械成球，成球粒径在10 15mm ；
e、烧制工艺将成型料球在105°C烘干2小时，然后以6°C/min的升温速率升至400度， 保温20min后立即转入温度为900度的中温炉内，以5°C /min的速率，快速升温至1250°C， 保温20min ；
f、制成品烧制好后，冷却至800 900°C取出后冷却，制得陶粒成品。
陶粒性能测试如下
堆积密度为900kg/m3，吸水率为19. 9%，表观密度为1470kg/m3，筒压强度为3. 6MPa，硫含量(以SO3计)0. 67%，其余指标均合格。实施例6
一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，包括下列步骤 本发明的内容中所述步骤a、步骤b与步骤c可以替换为
a、预处理将硫铁矿烧渣与烘干的淤泥粉均磨至0.075mm筛余小于10%的粉体；
淤泥的主要化学组成与质量百分比为=CaO 6.03%，SiO2 63.72%，Al2O3 10.67%，Fe2O3 5. 12%，烧失量9. 60%;后同；
b、配料将硫铁矿烧渣与淤泥以质量比为1:1的比例取量；
C、混合将硫铁矿烧渣与淤泥混合搅拌，使其充分混合均勻后制得混合料；
d、成型将混合料掺加适量水分，至混合料能够手捏成团，采用手工或机械成球，成球粒径在10 15mm ；
e、烧制工艺将成型料球在105°C烘干2小时，然后以6 8。C/min的升温速率升至 400度，保温20min后立即转入温度为900度的中温炉内，以5°C /min的速率，快速升温至 1200 1200°C，保温 20 35min ；
f、制成品烧制好后，冷却至800 900°C取出后冷却，制得成品。陶粒性能测试如下
堆积密度为1190kg/m3，吸水率为7. 9%，筒压强度为10. 2MPa，其余指标均合格。实施例7
一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，包括下列步骤 本发明的内容中所述步骤a、步骤b与步骤c可以替换为
a、预处理将硫铁矿烧渣与烘干的淤泥粉均磨至0.075mm筛余小于10%的粉体；
b、配料将硫铁矿烧渣与淤泥以质量比为32的比例取量；
c、混合将硫铁矿烧渣与淤泥混合搅拌，使其充分混合均勻后制得混合料；
d、成型将混合料掺加适量水分，至混合料能够手捏成团，采用手工或机械成球，成球粒径在10 15mm ；
e、烧制工艺将成型料球在105°C烘干2小时，然后以6 8。C/min的升温速率升至 400度，保温20min后立即转入温度为900度的中温炉内，以5°C /min的速率，快速升温至 1220°C，保温 20 35min ；
f、制成品烧制好后，冷却至800 900°C取出后冷却，制得成品。陶粒性能测试如下
堆积密度为990kg/m3，吸水率为4. 0%，筒压强度为14. 4MPa，其余指标均合格。实施例8
一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，包括下列步骤 本发明的内容中所述步骤a、步骤b与步骤c可以替换为
a、预处理将硫铁矿烧渣与烘干的淤泥粉均磨至0.075mm筛余小于10%的粉体；
b、配料将硫铁矿烧渣与淤泥以质量比为73的比例取量；
c、混合将硫铁矿烧渣与淤泥混合搅拌，使其充分混合均勻后制得混合料；d、成型将混合料掺加适量水分，至混合料能够手捏成团，采用手工或机械成球，成球粒径在10 15mm ；
e、烧制工艺将成型料球在105°C烘干2小时，然后以6 8°C/min的升温速率升至 400度，保温20min后立即转入温度为900度的中温炉内，以5°C /min的速率，快速升温至 1220°C，保温 20 35min ；
f、制成品烧制好后，冷却至800 900°C取出后冷却，制得成品。陶粒性能测试如下
堆积密度为1120kg/m3，吸水率为5. 0%，筒压强度为11. 5MPa，其余指标均合格。上述实施例中，所述硫铁矿烧渣的主要化学组成及质量百分比也可以不受上述限制。采用本发明内容及上述实施例所述方法制得的轻质陶粒，与胶凝材料、水、外加剂等混合可制备轻质混凝土或保温砂浆等建筑材料，其掺量随需求而定。 本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
权利要求
1. 一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，其特征是，包括下列步骤a、预处理将硫铁矿烧渣与磷石膏分别磨至0.075mm筛余小于5%的粉体；煤粉磨至 0. 075mm筛余小于10%的粉体；或者，将硫铁矿烧渣与烘干的淤泥粉均磨至0. 075mm筛余小于10%的粉体；b、配料硫铁矿烧渣磷石膏质量比为123 8，按照硫铁矿烧渣与磷石膏的混合物外掺质量比为4% 12%的煤粉；或者，硫铁矿烧渣占配料总量的50% 70%，其余为淤泥；c、混合将硫铁矿烧渣与磷石膏混合搅拌，使其充分混合均勻后，再掺入煤粉均勻混合后制得混合料；或者，将硫铁矿烧渣与淤泥混合搅拌，使其充分混合均勻后制得混合料；d、成型将混合料掺加适量水分，至混合料能够手捏成团，采用手工或机械成球，成球粒径在10 15mm ；e、烧制工艺将成型料球在105°C烘干2小时，然后以6 8。C/min的升温速率升至 400度，保温20min后立即转入温度为900度的中温炉内，以5°C /min的速率，快速升温至 1200 1250°C，保温 20 35min ；f、制成品烧制好后，冷却至800 900°C取出后冷却，制得成品。
全文摘要
一种硫铁矿烧渣制备轻质陶粒的方法，包括下列步骤1)预处理；2)配料；3)混合；4)成型；5)烧制工艺；6)制成品。本发明制得的轻质陶粒，变废为宝，成本低廉，可用于制备轻质混凝土、保温砂浆、保温松散填充料以及耐火混凝土中。
文档编号B09B3/00GK102295467SQ20111016354
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者严云, 倪天银, 胡志华, 黄昱霖 申请人:云南常青树投资有限公司