专利名称：一种利用尾矿制备装饰烧结砖的方法
技术领域：
本发明涉及到利用矿业固体废弃物制备新型建筑材料的生产技术，属于环境工程和建筑材料领域。
背景技术：
尾矿是采矿企业在一定技术条件下排出的“废弃物”，是指各种矿石经过粉碎、选矿提取有用成分之后排放的尾砂，是在当时条件下不宜再分选的矿山固体废弃物。各种尾矿一般都堆放在开采矿山附近的尾矿库内。随着矿山开采时间的延长，堆存的尾矿数量也越来越大，对矿区的生态环境造成严重破坏并对矿区人民群众生命财产安全造成重大的隐患。我国目前大量堆存的尾矿主要有铁矿尾矿、有色金属尾矿、非金属矿尾矿、煤矸石、赤泥
坐坐 寸寸ο对尾矿的安全处理方法主要有合理闭库与土地复垦、矿井回填、回收有价组分、制备各种新型材料。其中制备建筑材料是高效大规模资源化利用尾矿的有效方法之一。目前，国内外在利用尾矿制备免烧砖、蒸养加气混凝土等方面做了大量的工作，形成了有效利用尾矿的技术体系并实现了工业化生产。但是在利用尾矿制备烧结砖，尤其是装饰烧结砖方面遇到了坯体性质难以调控、砖体密度大、泛霜、石灰爆裂等一系列问题的困扰，一直没有取得明显的进展。烧结砖是一种经过原材料粉碎与混合、成型、干燥、烧结而获得的具有一定强度和外观的、耐久性优良的墙体材料，是建筑物消耗的大宗原材料之一。大部分烧结砖使用粘土烧制，破坏了大量的耕地。因此，我国禁止使用粘土砖。替代粘土砖的产品主要有免烧砖、免烧蒸养砖和免烧蒸压砖等免烧成产品。这些产品在建筑物地面以上、遇水情况较少的建筑部位使用性能良好，但是在地下工程、建筑物底部和农村民房中仍然需要大量的烧结砖制品。装饰烧结砖是烧结砖中品质优良的产品，在建筑物上使用后，不需要在墙体外面进行饰面层施工，而直接具有很好的装饰性。采用尾矿、坯料塑性调节材料、干燥性能调节材料、色泽调整材料和燃料等各种原料和水按照一定的比例混合，陈化一定时间后挤出成型，再经过干燥和一定的烧成制度下烧制后就可以获得装饰烧结砖产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种以尾矿、坯料塑性调节材料、干燥性能调节材料、色泽调整材料和燃料等为原料，通过先进的坯料塑性调节技术、干燥性能调节技术、色泽调整技术和烧成条件控制技术而制成装饰烧结砖的方法。本发明通过以下措施实现了利用尾矿制备装饰烧结砖(I)利用80目方孔筛筛分铁尾矿，取筛下部分为原料；将煤矸石、坯料塑性调节材料、干燥性能调节材料和色泽调整材料破碎至80目以下；(2)将铁尾矿、煤矸石、坯料塑性调节材料、干燥性能调节材料和色泽调整材料按照质量比为30 75 15 25 O 25 O 15 O 5称量后混合均匀，加干粉总质量的13% 17%的清水混合均匀；(3)将混合均匀的物料在封闭的空间内陈化2d 15d，使物料充分均化，达到调节坯料塑性和干燥性能的目的。其作用原理如下坯料塑性调节材料在陈化过程中充分吸水分散，在分散过程中形成表面带有相同电荷的、粒径在O. 5微米 2微米的小颗粒，使得坯料在整体上具有比脊性材料更好的塑性，其塑性指数调整在7. O 9. 5之间。干燥性能调节材料则控制塑性调节材料在坯料中的分散厚度，使其单层分散厚度小于20微米，从而使坯料在干燥过程中体积收缩率减小，从而降低其干燥敏感性，达到坯料在快速干燥的过程中不开裂的目的。(4)将陈化好的物料挤出成型、干燥后，在一定的烧成制度下煅烧后即可得到装饰烧结砖产品。本发明利用铁尾矿、煤矸石等尾矿制备的装饰烧结砖因塑性调节材料的作用而使·坯料易于挤出成型且坯料在挤出、码坯、干燥和烧成过程中不变形，由于干燥性能调节材料的作用而使坯料在干燥和烧结过程中不开裂，由于色泽调整材料的作用而获得多种颜色的装饰性。获得的产品尺寸偏差小、裂纹少、强度高、色彩丰富，可以作为高档建筑的装饰砖使用。本发明最终获得的装饰烧结砖的化学成分组成为二氧化硅55% 65%，氧化铝15% 30%,氧化|丐+氧化镁小于2. 5%,可溶性氧化钠+氧化钾小于O. 1%。实现本发明的装饰烧结砖的具体制备方法是原材料选用I.铁尾矿,要求二氧化娃含量大于50%、氧化韩+氧化镁含量小于3. 5% ；2.煤砰石,要求900°C灼烧后二氧化娃含量大于50%、氧化韩+氧化镁含量小于
3.5%、1200°C氧化气氛下烧失量大于25%、低位热值大于1000kJ/kg ；3.塑性调节材料，表面改性的高岭土、海泡石、绿泥石或主要矿物成分为粘土矿物的污泥之一或者它们的混合物。改性剂为蔗糖或浙青油，改性剂用量为塑性调节材料质量的 O. 5%~ 10. 0% ；4.干燥性能调节材料，是粉石英、工业硅渣，或者它们的混合物，要求二氧化砖含量大于80 %，可溶性氧化钾+氧化钠含量小于O. I %，pH值在6. O 8. O之间，颗粒细度大于200目；5.色泽调整材料，是重晶石、钛白粉、氧化铁红、赤铁矿、炭黑中的一个或者几个的组合。原则生产工艺过程的具体步骤是一、利用80目方孔筛筛分铁尾矿，取筛下部分为原料；将煤矸石、坯料塑性调节材料、干燥性能调节材料和色泽调整材料破碎至80目以下；二、按铁尾矿、煤矸石、坯料塑性调节材料、干燥性能调节材料和色泽调整材料形成质量比为30 75 15 25 O 25 O 15 O 5的要求称量各种原料，将其混合均匀后加入干粉总质量的13% 17%的清水，混合均匀；三、将混合均匀的物料在封闭的空间内陈化2d 15d，使物料充分均化；四、将陈化好的物料经挤出成型、码坯、在常温 100°C下干燥，使坯体的自由水分小于坯体总质量的2. 5% ;五、将干燥后的坯体放入煅烧炉中，在一定的煅烧制度下煅烧。煅烧制度为(I)升温阶段20°C 550°C区间升温速率为2V /min 4°C /min ;550°C 烧成温度区间升温速率为O. 50C /min 2 V /min ；⑵在烧成温度恒温2h 15h ； (3)降温阶段烧成温度 500°C温度区间降温速率为O. 50C /min 2V /min，之后自然降温；(4)烧成温度为900°C 1100。。。附图
内容本发明实施例I得到的装饰烧结砖的实物图片见附图I。
具体实施方式
实施例I :一、利用80目方孔筛筛分铁尾矿，取筛下部分为原料；将煤矸石、蔗糖改性高岭土、粉石英和氧化铁红破碎至80目以下；二、称取80目以下的铁尾矿750kg、煤砰石150kg(低位热值为1800kJ/kg)、鹿糖改性高岭土 80kg、粉石英15kg、氧化铁红5kg,用搅拌机混合均勻后加入170kg自来水,混合均匀；三、将混合均匀的物料在陈化仓内陈化7d,使物料充分均化；四、将陈化好的物料利用真空挤出机挤出成型(压力为3MPa)、码坯10层；在100°C下干燥12h ；五、将干燥后的坯体推入隧道窑中进行煅烧。煅烧制度为(I)升温阶段20°C 550°C区间升温速率为4°C /min ;550°C 950°C升温速率为1°C /min ； (2)在烧成温度恒温15h ； (3)降温阶段950°C 500°C温度区间降温速率为2V /min，之后自然降温。六、将冷却后的砖体随窑车推出煅烧窑，即得到装饰烧结砖。按实施例I制成的装饰烧结砖的性能列于表I。其性能指标符合国家标砖关于清水装饰砖的性能要求。装饰烧结砖的性能指标表I
权利要求
1.一种利用尾矿制备装饰烧结砖的方法，其特征是以铁尾矿、煤矸石、坯料塑性调节材料、干燥性能调节材料、色泽调整材料为原料，采用原料粒度控制在80目以下、各种原料按照比例混合并与一定比例的水搅拌均匀后陈化、挤出成型、干燥、烧成等工艺制备装饰烧结砖的方法。
要求铁尾矿的二氧化娃含量大于50%、氧化韩+氧化镁含量小于3. 5%;要求煤砰石在900°C灼烧后二氧化硅含量大于50%、氧化钙+氧化镁含量小于3. 5%、120(rC氧化气氛下烧失量大于25%、低位热值大于1000kJ/kg。
2.一种利用尾矿制备装饰烧结砖的方法，其制备工艺和方法特征为 A.利用80目方孔筛筛分铁尾矿，取筛下部分为原料；将煤矸石、坯料塑性调节材料、干燥性能调节材料和色泽调整材料破碎至80目以下； B.按铁尾矿、煤矸石、坯料塑性调节材料、干燥性能调节材料和色泽调整材料形成质量比为30 75 15 25 O 25 O 15 O 5的要求称量各种原料，将其混合均匀后加入干粉总质量的13% 17%的清水，混合均匀； C.将混合均匀的物料在封闭的空间内陈化2d 15d，使物料充分均化； D.将陈化好的物料经挤出成型、码坯、在25°C 100°C下干燥，使坯体的自由水分小于坯体总质量的2. 5% ; E.将干燥后的坯体放入煅烧炉中，在一定的煅烧制度下煅烧。煅烧制度为(I)升温阶段20°C 550°C区间升温速率为2V /min 4°C /min ;550°C 烧成温度区间升温速率为O.50C /min 2V /min ；⑵在烧成温度恒温2h 15h ； (3)降温阶段烧成温度 500°C温度区间降温速率为O. 50C /min 2V /min,之后自然降温；⑷烧成温度为900°C 1100°C。
3.一种利用尾矿制备装饰烧结砖的方法，其特征是权利要求I中的坯料塑性调节材料为表面改性的高岭土、海泡石、绿泥石或主要矿物成分为粘土矿物的污泥之一或者它们的混合物。改性剂为蔗糖或浙青油，改性剂用量为塑性调节材料质量的O. 5% 10. 0%。
4.一种利用尾矿制备装饰烧结砖的方法，其特征是权利要求I中的干燥性能调节材料是粉石英、工业硅渣，或者它们的混合物，要求二氧化硅含量大于80%，可溶性氧化钾+氧化钠含量小于O. 1%，pH值在6. O 8. O之间，颗粒细度大于200目。
5.一种利用尾矿制备装饰烧结砖的方法，其特征是权利要求I中的色泽调整材料是重晶石、钛白粉、氧化铁红、赤铁矿、炭黑中的一个或者几个的组合。
全文摘要
一种利用尾矿制备装饰烧结砖的方法，其特征是以铁尾矿和煤矸石为原料，通过坯料塑性调节材料、干燥性能调节材料、色泽调整材料的作用，使坯料具有合适的塑性、较低的干燥敏感性，并因色泽调整材料的作用而使装饰烧结砖具有不同的色泽。本发明制成的装饰烧结砖尺寸偏差小、色泽种类多、不开裂、强度高。
文档编号C04B33/132GK102815923SQ201210287460
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者杜高翔, 郭伟娟, 左然芳, 刘连花 申请人:中国地质大学(北京)