专利名称：红土矿渣免烧砖及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用红土矿渣制备的免烧砖及其制备方法，属于建筑材料和环境保 护技术领域。
背景技术：
粘土烧结砖在我国已经有两千多年的历史，现在仍是一种很广泛的墙体材料。但 由于人口爆长，城市扩建，人均耕地面积越来越减少，像传统粘土砖这样靠不断吞吃土地的 建筑材料，将不得不被迫减少或停止使用，这样免烧砖的使用价值就凸显出来，用废料或其 他材料代替的非粘土砖替代粘土砖，将是大势所趋。政府也给予了政策上的支持，各地政府 已明令禁止生产和使用粘土红砖，国家为了大力推广新墙材，对使用粘土砖建房者，每平米 征收8元墙改基金，用于补贴给新型墙材厂。在全世界，镍矿分为硫化镍矿和红土镍矿两类，镍矿开采，以前以硫化镍矿为主， 然而，硫化镍随着长期开采，目前世界可供开发的硫化镍资源，除了加拿大的Voisey bay镍 矿以外，几乎廖廖无几。全球至今已经探明的储量中，硫化镍矿和红土镍矿的比例分别为 25%和75%，由于硫化镍矿可供开发的资源明显减少，世界未来十年镍产量的增加主要来 源于红土镍矿资源的开发。而红土镍矿的镍含量，平均只有1-2%，这样，就会产生极大量的 红土矿渣。这些红土矿渣排放出去要污染环境，如果把红土矿渣变为制砖的材料，则可变废 为宝。红土矿S的主要成分为Si0215_40%，Fe(0H)s10-30%, CaSO4 2H20 30-50%，其 他金属氧化物和金属盐2-8%，含水率30-50%。用红土矿渣制免烧砖难度较大它不像钢 渣、铁渣，因为含有大量硅、铝和石灰石，又经过煅烧，有水硬活性，遇水会像水泥一样变硬； 也不像粉煤灰，含有大量硅、铝，不含石灰石，经过煅烧，有玻璃体活性，遇水虽不会变硬，但 只要添加活化剂就会变硬。红土矿渣没有经过煅烧，要制成硬度很大的免烧砖，难度很大， 所以红土矿渣制免烧砖文献上未见报道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种用红土镍矿经过湿法冶 炼后产生的红土矿渣生产的免烧砖及其制备方法。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种红土矿渣免烧砖，按重量百分比计，其原料组分包括红土矿渣以干料计，40-80份；优选为50-65份；碱性激发剂5-10份；优选为8-10份；水泥5-15份；优选为10-15份；钢渣粉或矿渣粉 5-15份；优选为10-15份；其他无机固体渣 0-15份；优选为5-15份。所述红土矿渣选自红土镍矿经过湿法冶炼后产生的矿渣，以及其他金属矿(如铜、黄金、钴或钼)湿法冶金产生的中和渣；其主要成分包含Si0215-40wt%， Fe (0H)s10-30wt%, CaSO4 · 2H20 30_50wt %，其他金属氧化物和金属盐2-8 % ；含水率为 30-50wt%。较佳的，所述红土矿渣的含水率小于50wt%。可将红土矿渣，通过压滤或离心过滤再自然晾干获得。较佳的，所述碱性激发剂选自电石渣、生石灰粉、熟石灰粉或石灰石粉等。较佳的，所述碱性激发剂的目数小于100目。所述水泥可选用普通硅酸盐水泥，如32. 5硅酸盐水泥或42. 5硅酸盐水泥。所述钢渣粉为比表面积350m2/Kg左右的钢渣粉料，所述矿渣粉为比表面积350m2/ Kg以上的矿渣粉料。所述其他无机固体渣选自煤渣、粉煤灰、磷石膏或红石膏。本发明还进一步公开了上述红土矿渣免烧砖的制备方法，包括下述步骤a)按原料组分配比，向红土矿渣中，加入碱性激发剂，充分搅拌，静置熟化0_12h， 得熟化红土矿渣；b)向步骤a)所得熟化红土矿渣中加入水泥、钢渣粉或矿渣粉和其他无机固体渣， 充分搅拌，得到混合料；然后将该混合料揉练4-6min ；c)将步骤b)中揉练后的混合料进行真空挤压成型，或压砖机压制成型，然后切割成各种标砖；d)将步骤c)中切割成型的砖在50-100°C常压下蒸养4-Mh，然后露天养护 7-30d。步骤a)中，采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣，通过压滤或离心过滤，再自然晾干得到含水率小于30%的红土矿渣。步骤a)中，较佳的熟化的时间为4_12h。步骤b)中，所述揉练可使物料混合更均勻，物料密度增加，活性增加，可塑性增加。步骤c)中，所述真空挤压成型于真空挤压压砖机中进行，压力为l_4MPa ；所述压制成型于压砖机中进行，压力为4-20MPa。本发明所提供的上述红土矿渣免烧砖以红土矿渣为主料，以电石渣、钢渣粉料、石灰、水泥等为辅料，通过压制或真空挤压而成。本发明的技术关键有二，1.用红土矿渣制砖； 2.制砖的全过程都是免烧的。由于用冶金废料红土矿渣制砖，变废为宝，而且整个制砖过程免烧结，所以具有环保、节能等优点。该制备方法用到的许多添加剂可以取自工业废料电石渣、钢渣、煤渣等都是固废综合利用项目；并且所获得的红土矿渣免烧砖，产品质量符合国家标准。
具体实施例方式下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。实施例1a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣，通过压滤脱水后得到含水率为
b)取上述红土矿渣65重量份(干料计算)，加入小于100目的碱性激发剂生石灰粉10重量份，充分搅拌，静置熟化Mh，得熟化红土矿渣。c)向上述熟化红土矿渣中加入水泥15重量份，钢渣粉10重量份，充分搅拌，得到混合料。d)将搅拌后的混合料揉练，使物料混合更均勻，物料密度增加，活性增加，可塑性增加。揉练时间为4-6min。e)揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力2MPa。f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑，80°C常压下蒸汽养护8h，然后露天养护7d，获得产品。根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准，对所得产品进行检验，检验结果如下抗压强度22.99MPa抗折强度3.42MPa吸水率11.9%实施例2a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣，通过压滤或离心过滤，再自然晾干得含水率小于30%的红土矿渣。b)取上述含水率小于30%的红土矿渣55重量份(干料计)，加入小于100目的碱？性激发剂电石渣10重量份，充分搅拌，静置熟化Mh，得熟化红土矿渣。c)向上述熟化红土矿渣中，加入水泥10重量份，粉煤灰15重量份，高炉矿渣粉15 重量份，充分搅拌，得到混合料。d)将搅拌后的混合料揉练，使物料混合更均勻，物料密度增加，活性增加，可塑性增加。揉练时间为4-6min。e)揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力3MPa。f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑，75°C常压蒸汽养护Mh，然后露天养护10d，获得产品。根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准，对所得产品进行检验，检验结果如下抗压强度18.4MPa抗折强度2.62MPa吸水率9.9%实施例3a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣，通过压滤或离心过滤，再自然晾干得含水率小于40%的红土矿渣。b)取上述含水率小于40%的红土矿渣60重量份，加入小于100目的碱性激发剂电石渣8重量份，充分搅拌，静置熟化Mh，得熟化红土矿渣。
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c)向上述熟化红土矿渣中，加入水泥12重量份，钢渣粉12重量份，磷石膏渣6重量份，充分搅拌，得到混合料。d)将搅拌后的混合料揉练，使物料混合更均勻，物料密度增加，活性增加，可塑性增加。揉练时间为4-6min。e)揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力3MPa。f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑，60°C常压蒸汽养护Mh，然后露天养护7d，获得产品。根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准，对所得产品进行检验，检验结果如下抗压强度21.4MPa抗折强度2.99MPa吸水率6.4%实施例4a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣，通过隔膜板框压滤得到含水率为42%的红土矿渣。b)取上述红土矿渣60重量份，加入小于100目的碱性激发剂生石灰粉10重量份， 充分搅拌，不静置熟化，得未熟化红土矿渣。c)将上述未熟化红土矿渣加水泥12重量份，钢渣粉12重量份，红石膏6重量份， 充分搅拌，得到混合料。d)将搅拌后的混合料揉练，使物料混合更均勻，物料密度增加，活性增加，可塑性增加。揉练时间为4-6min。e)揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力2MPa。f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑，70°C常压蒸汽养护12h，然后露天养护3d，获得产品。根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准，对所得产品进行检验，检验结果如下抗压强度18.63MPa抗折强度3.19MPa吸水率11.9%实施例5a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣，通过隔膜板框压滤得到含水率 45%的红土矿渣。b)取上述含水率45 %的红土矿渣55重量份，加入小于100目的碱性激发剂电石渣10重量份，充分搅拌，静置熟化4h，得熟化红土矿渣。c)向上述熟化红土矿渣中，加入水泥10重量份，煤渣粉15重量份，高炉矿渣粉10 重量份，充分搅拌，得到混合料。d)将搅拌后的混合料揉练，使物料混合更均勻，物料密度增加，活性增加，可塑性增加。揉练时间为4-6min。e)轮揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力3MPa。f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑，65°C常压蒸汽养护12h，然后露天养护7d，获得产品。根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准，对所得产品进行检验，检验结果如下抗压强度17.6MPa抗折强度3.2MPa吸水率10.7%实施例6a)采用氧化钴矿经酸浸产生的石灰中和渣，含水率43%。b)取上述矿渣60重量份，加入小于100目的碱性激发剂生石灰粉10重量份，充分搅拌，静置熟化他，得熟化矿渣。c)向上述熟化矿渣中，加入水泥10重量份，钢渣粉10重量份，粉煤灰10重量份， 充分搅拌，得到混合料。d)将搅拌后的混合料揉练，使物料混合更均勻，物料密度增加，活性增加，可塑性增加。揉练时间为4-6min。e)揉练后的混合料送入真空挤压压砖机进行真空挤压加压成型。真空挤压压砖机的压力3MPa。f)将上述真空挤压加压成型的砖送入蒸汽养护窑，70°C常压蒸汽养护12h，然后露天养护7d，获得产品。根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准，对所得产品进行检验，检验结果如下抗压强度20.7MPa抗折强度3.IlMPa吸水率5.8%实施例7a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣，通过压滤脱水，再自然晾干得含水率小于30%的红土矿渣。b)取上述含水率小于30%的红土矿渣68重量份，加小于100目的碱性激发剂生石灰粉10重量份，充分搅拌，静置熟化12h，得熟化红土矿渣。C)向上述熟化红土矿渣中，加入水泥10重量份，钢渣粉料12重量份，搅拌均勻得到混合料。d)将上述混合料放入压砖机压制，压力为20MPa。e)将上述加压成型的砖送入蒸汽养护窑，常压蒸汽养护12h，然后露天养护7d,获
得广品。根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准，对所得产品进行检验，检验结果如下
抗压强度21.16MPa抗折强度2.97MPa吸水率8.8%实施例8a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣，通过压滤或离心过滤，再自然晾干得含水率小于30%的红土矿渣。b)取上述含水率小于30%的红土矿渣65重量份，加小于100目的碱性激发剂生石灰粉8重量份，充分搅拌，静置熟化Mh，得熟化红土矿渣。C)向上述熟化红土矿渣中，加入水泥10重量份，粉煤灰5重量份，钢渣粉料10份， 充分搅拌，得到混合料。d)将上述混合料放入压砖机压制成砖，工作压力为18MPa。e)将上述加压成型的砖送入蒸汽养护窑，75°C常压蒸汽养护10h，然后露天养护 7d，获得产品。根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准，对所得产品进行检验，检验结果如下抗压强度17.9MPa抗折强度3.4IMPa吸水率7.9%实施例9a)采用红土镍矿经过湿法冶炼后产生的红土矿渣，通过压滤或离心过滤，再自然晾干得含水率小于30%的红土矿渣。b)取上述含水率小于30%的红土矿渣50重量份，加小于100目的碱性激发剂生石灰10重量份，充分搅拌，静置熟化Mh，得熟化红土矿渣。C)向上述熟化红土矿渣中，加入水泥10重量份，粉煤灰10重量份，钢渣粉料10重量份，红石膏10重量份，充分搅拌，得到混合料。d)将上述混合料放入压砖机压制成型，工作压力为4MPa。e)将上述加压成型的砖送入蒸汽养护窑，80°C常压蒸汽养护他，然后露天养护 10d，获得产品。根据JC/T422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准，对所得产品进行检验，检验结果如下抗压强度20.99MPa抗折强度3.38MPa吸水率9.3%综上，采用本发明制备的红土矿渣免烧砖可以达到抗压强15MPa以上，抗折强度 2MPa以上，吸水率在18%以下，具有优良的物理力学性能和耐久性，是用于工业和民用建筑较好的砌体材料。
权利要求
1.种红土矿渣免烧砖，按重量百分比计，其原料组分包括红土矿渣碱性激发剂水泥以干料计，40-80份； 5-10 份； 5-15 份；钢渣粉或矿渣粉 5-15份； 其他无机固体渣 0-15份。
2.如权利要求1所述的红土矿渣免烧砖，其特征在于，所述红土矿渣选自红土镍矿经过湿法冶炼后产生的矿渣，以及其他金属矿湿法冶金产生的中和渣。
3.如权利要求1所述的红土矿渣免烧砖，其特征在于，所述红土矿渣的含水率小于 50wt%。
4.如权利要求1所述的红土矿渣免烧砖，其特征在于，所述碱性激发剂选自电石渣、生石灰粉、熟石灰粉或石灰石粉。
5.如权利要求4所述的红土矿渣免烧砖，其特征在于，所述碱性激发剂的目数小于100目。
6.如权利要求1所述的红土矿渣免烧砖，其特征在于，所述钢渣粉为比表面积350m2/ Kg左右的钢渣粉料，所述矿渣粉为比表面积350m2/Kg以上的矿渣粉料。
7.如权利要求1-6中任一所述的红土矿渣免烧砖，其特征在于，所述其他无机固体渣选自煤渣、粉煤灰、磷石膏或红石膏。
8.如权利要求1-7中任一所述的红土矿渣免烧砖的制备方法，包括下述步骤a)按原料组分配比，向红土矿渣中，加入碱性激发剂，充分搅拌，静置熟化0-12h，得熟化红土矿渣；b)向步骤a)所得熟化红土矿渣中加入水泥、钢渣粉或矿渣粉，以及其他无机固体渣， 充分搅拌，得到混合料；然后将该混合料揉练4-6min ；c)将步骤b)中揉练后的混合料进行真空挤压成型或压制成型，然后切割成各种标砖；d)将步骤c)中切割成型的砖在50-100°C常压下蒸养4-Mh，然后露天养护7-30d。
9.如权利要求8所述的红土矿渣免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤c)中，所述真空挤压成型的压力为l_4MPa ；所述压制成型的压力为4-20MPa。
全文摘要
本发明提供了一种红土矿渣免烧砖及其制备方法，按重量百分比计，其原料组分包括红土矿渣40-80份(以干料计)，碱性激发剂5-10份，水泥5-15份，钢渣或矿渣粉料5-15份，其他无机固体渣0-15份。本发明所提供的上述红土矿渣免烧砖以红土矿渣为主料，以电石渣、钢渣、石灰、水泥等为辅料，通过压制或真空挤压而成。由于用冶金废料红土矿渣制砖，变废为宝，而且整个制砖过程免烧结，所以具有环保、节能等优点。
文档编号C04B28/00GK102424550SQ20111026188
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者刘卫国, 王荣连, 赵志安 申请人:池州西恩新材料科技有限公司