一种烧结砖及其制备方法与流程

本发明涉及制砖技术领域，尤其涉及一种烧结砖及其制备方法。

背景技术

攀钢每年产生含钛高炉渣700万吨以上，目前正在开展含钛高炉渣提钛工艺研究，已经建成了示范线，届时有大量提钛尾渣产生，必须要走资源化利用途径，才能实现整个高炉渣提钛工艺全流程绿色化、清洁化发展模式。

如何实现提钛尾渣的合理利用成为本领域技术人员研究的热点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种烧结砖及其制备方法，本发明提供的方法采用提钛尾渣为原料制备烧结砖，实现了提钛尾渣的合理利用。

本发明提供了一种烧结砖的制备方法，包括：

将提钛尾渣、页岩和煤矸石混合，得到干混料；

将所述干混料和水混合，得到湿混料；

将所述湿混料挤出成型，得到砖坯；

将所述砖坯干燥后焙烧，得到烧结砖。

经过发明人的大量研究发现，提钛尾渣内部含有5～8％的游离碳，发热值达到了100～300kj/kg，利用提钛尾渣的特点，通过适宜的原料配比和工艺，可以制备出烧结砖建材产品。本发明制备得到的烧结砖强度达到10mpa以上，吸水率低于18％，体积密度1.70g/cm³以下，满足相关标准mu10等级要求。

在本发明中，所述提钛尾渣为含钛高炉渣高温碳化-低温氯化提钛后的副产物。在本发明中，所述提钛尾渣优选为细粉状提钛尾渣；所述提钛尾渣的粒度优选为80～400目，更优选为100～350目，更优选为150～300目，最优选为200～250目。在本发明中，所述提钛尾渣优选为提钛尾渣原渣。本发明优选采用上述粒度的提钛尾渣，与普通页岩砖相比，本发明采用的提钛尾渣粒度较细，成型后的烧结砖外观形貌好。

在本发明中，所述提钛尾渣优选包括：

氧化钙、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、氧化镁和游离碳。

在本发明中，所述氧化钙在提钛尾渣中的质量含量优选为25～30％，更优选为26～29％，最优选为27～28％。

在本发明中，所述二氧化硅在提钛尾渣中的质量含量优选为20～25％，更优选为21～24％，最优选为22～23％。

在本发明中，所述二氧化钛在提钛尾渣中的质量含量优选为5～10％，更优选为6～9％，最优选为7～8％。

在本发明中，所述三氧化二铝在提钛尾渣中的质量含量优选为10～20％，更优选为12～15％，最优选为13～14％。

在本发明中，所述氧化镁在提钛尾渣中的质量含量优选为5～10％，更优选为6～9％，最优选为7～8％。

在本发明中，所述游离碳在提钛尾渣中的质量含量优选为3～8％，更优选为4～7％，最优选为5～6％。

在本发明中，所述提钛尾渣中优选还含有氯离子。在本发明中，所述氯离子在提钛尾渣中的质量含量优选为2～4％，更优选为2.5～3.5％，最优选为3％。

在本发明中，所述提钛尾渣优选还包括：

氧化锰、三氧化硫、碳化钛、氮化钛、氟化物和硫化物。

在本发明中，所述氧化锰在提钛尾渣中的质量含量优选为0.5～1％，更优选为0.6～0.9％，最优选为0.7～0.8％。

在本发明中，所述三氧化硫在提钛尾渣中的质量含量优选为0.5～1.5％，更优选为0.8～1.2％，最优选为1％。

在本发明中，所述碳化钛在提钛尾渣中的质量含量优选为2.5～3.5％，更优选为2.8～3.2％，最优选为3％。

在本发明中，所述氮化钛在提钛尾渣中的质量含量优选为0.5～1.5％，更优选为0.8～1.2％，最优选为1％。

在本发明中，所述氟化物在提钛尾渣中的质量含量优选为0.3～0.7％，更优选为0.4～0.6％，最优选为0.5％。

在本发明中，所述硫化物在提钛尾渣中的质量含量优选为0.2～0.6％，更优选为0.3～0.5％，最优选为0.4％。

在本发明中，所述页岩优选为硬质页岩，如可采用攀枝花地区的页岩资源。本发明优选对所述页岩进行破碎，使页岩的粒度达到1.0mm以下，优选为0.1～0.9mm，更优选为0.2～0.8mm，最优选为0.3～0.6mm。在本发明中，所述破碎的方法优选为对辊破碎。本发明针对以提钛尾渣为原料制备烧结砖，在制备过程中优选添加页岩，本发明在制备烧结砖过程中使用页岩，能够使制备得到的烧结砖具有较好的力学性能、吸水率以及体积密度。

本发明对所述煤矸石的种类和来源没有特殊的限制，如可采用攀枝花地区煤矿副产的煤矸石资源。在本发明中，所述煤矸石的含碳量优选为10～15％，更优选为11～14％，最优选为12～13％；所述煤矸石的发热量优选为500～700kj/kg，更优选为550～650kj/kg，最优选为580～620kj/kg。本发明优选对所述煤矸石进行破碎，使其粒度达到1.0mm以下，优选为0.1～0.9mm，更优选为0.2～0.8mm，最优选为0.3～0.6mm。在本发明中，所述破碎的方法优选为对辊破碎。

在本发明中，所述提钛尾渣、页岩和煤矸石的质量比优选为(10～25):(25～50):(40～50)，更优选为(15～20):(30～40):(42～48)，最优选为(17～18):(34～36):(44～46)。本发明在制备烧结砖过程中，优选采用上述用量比例的提钛尾渣、页岩和煤矸石制备烧结砖，尤其是控制提钛尾渣和页岩的用量比例，本发明通过合理控制各原料的用量比例，能够使制备得到的烧结砖具有更好的力学性能、吸水率以及体积密度。

在本发明中，所述湿混料中水分的质量含量优选为10～15％，更优选为11～14％，最优选为12～13％。在本发明中，所述提钛尾渣的用量优选达到页岩用量的40％，可以消耗提钛尾渣资源，并使尾渣中的游离碳得到应用，同时尾渣中的钛有利于提高砖体的强度。

在本发明中，所述得到干混料后优选进行困料，所述困料为使干混料混匀后放置一段时间，使原料性质更稳定，成型性更好。在本发明中，所述困料的时间优选为5～10小时，更优选为6～9小时，最优选为7～8小时。

在本发明中，得到湿混料后进行挤压成型，所述挤压成型过程中的成型强度优选为100～300吨，更优选为200～300吨，最优为300吨。

在本发明中，所述挤压成型后将得到的砖坯进行切割，所述切割的尺寸优选为标砖尺寸，所述标砖尺寸优选为240×115×53mm。

在本发明中，得到砖坯后优选将所述砖坯码垛自然凉置。在本发明中，所述自然凉置的时间优选为5～10小时，更优选为6～9小时，最优选为7～8小时。

在本发明中，所述干燥的温度优选为100～200℃，更优选为120～180℃，最优选为140～160℃；所述干燥的时间优选为5～15小时，更优选为8～12小时，最优选为10小时。

在本发明中，所述焙烧为内燃焙烧，即在砖坯中混入含碳材料如煤矸石、煤泥等，通过外部引燃工艺引燃，一次烧结成型，所述焙烧的温度优选为1000～1050℃，更优选为1010～1040℃，最优选为1020～1030℃；所述焙烧的时间优选为3～5小时，更优选为3.5～4.5小时，最优选为4小时。

在本发明中，所述焙烧完成后优选出窑后自然冷却，得到烧结砖。

本发明提供了一种以提钛尾渣为主要原料的烧结砖，所述提钛尾渣为高炉渣提钛后的尾渣，提钛尾渣采用原渣，页岩作为塑性材料，煤矸石作为内燃剂，干混均匀后困料5～10小时，加水10～15％，搅拌均匀，采用真空挤压成型工艺挤出成型，砖坯切割后码垛，自然凉置5～10小时，然后在100～200℃的条件下干燥5～15小时，采用内燃工艺于1000～1050℃下焙烧3～5小时，出窑后自然冷却，得到提钛尾渣烧结砖。

本发明实施例提供的制备烧结砖的方法工艺流程如图1所示，包括：

将页岩破碎，得到页岩碎料；

将煤矸石破碎，得到煤矸石碎料；

将提钛尾渣、页岩碎料和煤矸石碎料进行配料后干混，得到干混料；

将所述干混料困料后加水搅拌，得到湿混料；

将所述湿混料挤出成型，得到砖坯；

将所述砖坯进行切割、码垛、凉置、干燥、焙烧和冷却，得到烧结砖。

本发明提供的烧结砖的制备方法更优选为：

将提钛尾渣原渣、粒度小于1mm的页岩和粒度小于1mm的煤矸石以一定配比称量后干混均匀，困料5～10小时(便于挤出成型)，然后加入10～15％的水搅拌均匀，采用挤压成型工艺挤出成型，然后切割(按照标砖尺寸240×115×53mm)，将得到的砖坯码垛后自然凉置5～10小时；然后在100～200℃条件下干燥5～15小时；采用内燃工艺于1000～1050℃下焙烧3～5小时，出窑后自然冷却，得到提钛尾渣烧结砖。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的烧结砖。在本发明中，所述烧结砖的制备方法与上述技术方案所述烧结砖的制备方法一致，在此不再赘述。与现有技术的烧结页岩砖相比，本发明提供的方法制备得到的烧结砖具有下述优点：原料来源广泛、廉价易得；生产工艺简单，成本较低，砖坯成型性好，表面质量好，易烧结，强度高；能实现提钛尾渣资源的高效综合利用，符合当前循环经济政策要求。

采用本发明提供的方法制备得到的提钛尾渣烧结砖外观质量优于传统页岩烧结砖，强度达到10mpa以上，吸水率低于18％，体积密度1.70g/cm³以下，满足相关标准mu10等级要求。

本发明提供了一种以提钛尾渣为主要原料的烧结砖，所用的提钛尾渣为高炉渣提钛后残余的尾渣。本发明将提钛尾渣原渣10～25％，页岩25～50％，煤矸石40～50％，三种原料干混均匀后困料5～10小时，加水10～15％，搅拌均匀，采用真空挤压成型工艺挤出成型，砖坯切割后码垛，自然凉置5～10小时，然后在100～200℃条件下干燥5～15小时，采用内燃工艺于1000～1050℃下焙烧3～5小时，出窑后自然冷却，即可得到提钛尾渣烧结砖。

含钛高炉渣提钛工艺每年副产大量提钛尾渣，综合利用难度大，必须要走多途径多综合利用模式。本发明利用提钛尾渣开发烧结砖是实现提钛尾渣多途径利用的重要途径之一，将本发明提供的烧结砖的制备方法进行推广应用，预计每年可以消耗提钛尾渣50万吨以上，产生经济效益150万元以上。本发明提供的烧结砖的制备方法，与传统的页岩烧结砖相比，具有成型性好、表面质量好、易烧结、强度高等特点，而且本发明提钛尾渣中的碳提供了部分热源，降低了煤矸石的用量，使烧结砖的整体成本降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的烧结砖制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明以下实施例所用的提钛尾渣原渣的成分包括：

实施例1

将10重量份到的提钛尾渣、50重量份的粒度小于1mm的页岩和40重量份的粒度小于1mm的煤矸石干混均匀，然后进行10小时的困料，得到干混料；将所述干混料和水搅拌混合均匀，得到湿混料，所述湿混料中的水分质量含量为10.5％；将得到的湿混料采用挤压成型工艺挤出成型，挤压成型的强度为200吨。

将得到的成型产品进行切割(按照标砖尺寸240×115×53mm)，得到砖坯；将砖坯码垛后自然凉置10小时，然后在185℃条件下干燥10小时，于1050℃下焙烧3小时，出窑后自然冷却。得到烧结砖。

本发明实施例1制备得到烧结砖的外观质量优于现有技术中的烧结页岩砖。

采用致密定型耐火制品常温耐压强度试验方法(gb/t5072.2-2004)，测试本发明实施例1制备得到的烧结砖的强度，检测结果为，本发明实施例1制备得到的烧结砖的强度为12.5mpa。

采用致密定型耐火制品体积密度、显气孔率、吸水率试验方法(gb/t2997-2004)，测试本发明实施例1制备的烧结砖的吸水率，检测结果为，本发明实施例1制备得到的烧结砖的吸水率为16.9％。

采用致密定型耐火制品体积密度、显气孔率、吸水率试验方法(gb/t2997-2004)，测试本发明实施例1制备得到的烧结砖的体积密度，检测结果为，本发明实施例1制备得到的烧结砖的体积密度为1.68g/cm³。

本发明实施例1制备得到的烧结砖满足mu10等级要求。

实施例2

将25重量份提钛尾渣、30重量份的粒度小于1mm的页岩和45重量份的粒度小于1mm的煤矸石干混均匀，然后进行5小时的困料，得到干混料；将所述干混料和水搅拌混合均匀，得到湿混料，所述湿混料中的水分质量含量为13.5％；将得到的湿混料采用挤压成型工艺挤出成型，挤压成型的强度为300吨。

将得到的成型产品进行切割(按照标砖尺寸240×115×53mm)，得到砖坯；将砖坯码垛后自然凉置5小时，然后在110℃条件下干燥5小时，于1010℃下焙烧5小时，出窑后自然冷却。得到烧结砖。

本发明实施例2制备得到烧结砖的外观质量优于现有技术中的烧结页岩砖。

按照实施例1所述的方法，检测得到本发明实施例2制备的烧结砖的强度为10.2mpa，吸水率为17.2％，体积密度为1.67g/cm³，本发明实施例2制备得到的烧结砖满足标准mu10等级要求。

实施例3

将15重量份提钛尾渣、35重量份的粒度小于1mm的页岩和50重量份的粒度小于1mm的煤矸石干混均匀，然后进行8小时的困料，得到干混料；将所述干混料和水搅拌混合均匀，得到湿混料，所述湿混料中的水分质量含量为14.8％；将得到的湿混料采用挤压成型工艺挤出成型，挤压成型的强度为100吨。

将得到的成型产品进行切割(按照标砖尺寸240×115×53mm)，得到砖坯；将砖坯码垛后自然凉置8小时，然后在150℃条件下干燥6小时，于1050℃下焙烧4小时，出窑后自然冷却。得到烧结砖。

本发明实施例3制备得到烧结砖的外观质量优于现有技术中的烧结页岩砖。

按照实施例1所述的方法，检测得到本发明实施例3制备的烧结砖的强度为11.5mpa，吸水率为15.9％，体积密度为1.67g/cm³，本发明实施例3制备得到的烧结砖满足标准mu10等级要求。

由以上实施例可知，本发明提供了一种烧结砖的制备方法，包括：将提钛尾渣、页岩和煤矸石混合，得到干混料；将所述干混料和水混合，得到湿混料；将所述湿混料挤出成型，得到砖坯；将所述砖坯干燥后焙烧，得到烧结砖。提钛尾渣内部含有5～8％的游离碳，发热值达到了100～300kj/kg，利用提钛尾渣的特点，可以制备出烧结砖建材产品。与现有技术的烧结页岩砖相比，本发明提供的方法制备得到的烧结砖具有下述优点：原料来源广泛、廉价易得；生产工艺简单，成本较低，砖坯成型性好，表面质量好，易烧结，强度高；能实现提钛尾渣资源的高效综合利用，符合当前循环经济政策要求。