一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖及其制备方法与流程

本发明涉及尾矿综合利用，具体涉及一种利用黄金尾矿烧结砖及其制备方法。

背景技术：

1、矿业在向自然界不断索取不可再生资源的同时，也排放了大量的废料，这些废料以尾矿、磷石膏、废石为主。据统计，2018年我国黄金尾矿总产量约为2.16亿吨，占全国尾矿总产量的17.84%，但综合利用率不足40%。全球磷石膏累计堆存量已越过60亿吨大关，且每年以2.5亿吨的速度递增。源源不断的固废得不到合理处置，将诱发持续性的土壤劣化、大气污染及水体破坏。

2、随着城市化进程和工业生产的飞速发展，传统制砖所用的粘土、页岩等不可再生材料日益紧缺。将矿山固体废弃物、矿山废水联合大宗工业固废粉煤灰制备烧结砖，是解决固废堆排问题，环境问题的有效途径，提高固废的高值化利用水平对于矿业绿色低碳循环发展具有重要意义。

3、现有技术中，中国专利公开号：cn105645917a，公开日：2016年06月08日，包括：按传统的烧结砖生产工艺，经配料、搅拌、陈化、挤压成型、码坯、干燥、烧结、保温等工序后，以铁尾矿和煤泥为原料，按照一定的配比混合，使混合料中sio2含量高于50%、al2o3含量高于6%、cao含量低于6%、mgo含量低于6%。

4、但上述技术存在明显不足：

5、1、除尾矿外加入许多混合物质，对尾矿本身废料利用不足。

6、2、仅利用硅铝与煤泥混合物作为原材料，烧结砖强度不高。

7、3、把黏土作为烧砖主要成分，粘土成本较高且日益紧缺，不利于生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决黄金矿业生产过程中产生固体废料堆排及再利用的问题，提供一种黄金尾矿烧结砖及其制备方法。本发明提高废弃物资源化利用率，降低对环境的危害；烧结砖强度高、密度高且重量轻；原料制备成本低。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖，其特征在于，按重量份数由以下组分组成：烧结砖原料60-80份，烧结助剂15-25份，余量为废水；烧结砖原料按重量份数计由以下组分组成：黄金尾矿70-80份，磷石膏20-30份；烧结助剂按重量份数计由以下组分组成：粉煤灰30-50份，镁渣20-40份，废玻璃粉8-15份，膨润土10-18份。

4、所述黄金尾矿的粒径为0.2-5mm；所述磷石膏的粒径为0.5-2.5mm。

5、所述粉煤灰为ⅱ级粉煤灰，经球磨机粉磨至比表面积为400-450m2/kg。

6、所述镁渣的比表面积为400-500m2/kg。

7、所述废玻璃粉为高硼硅玻璃粉，经球磨机粉磨至比表面积为200-300m2/kg。

8、所述膨润土的比表面积为700-800m2/kg。

9、一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10、s1.将称量好的烧结砖原料和烧结助剂混合，加入废水搅拌均匀得到坯料；

11、s2.将坯料放入模具中陈腐；

12、s3.将坯料压制成型并保压，得到生胚；

13、s4.生坯成型干燥后，得到干燥砖坯；

14、s5.将干燥后的砖坯移至马弗炉中进行烧结，以3-10℃/min的升温速率升温至烧结温度1000-1100℃，保温30-120min后，随炉冷却至室温，得到烧结砖。

15、所述步骤s2中陈腐时间5-7小时；所述步骤s3中以18-22mpa的压力压制，保压3-5min。

16、所述步骤s4中以103-107℃的温度干燥20-26h。

17、所述步骤s5中烧结砖的烧结曲线为：室温～700 ℃，升温速率为8 ℃/min；700 ℃～950 ℃，升温速率为6 ℃/min；950 ℃～烧结温度，升温速率为4 ℃/min。

18、采用本发明的优点在于：

19、一、利用黄金尾矿和磷石膏制备烧结砖，提高了废弃物的资源化利用率，降低了废弃物对环境的危害。

20、二、本发明采用黄金尾矿为主要烧结原料，烧结尾矿的物相组成中含有大量的石英、钠长石和白云母，符合制备烧结砖的原料要求，属于惰性材料，在高温条件下，能够形成骨架结构，支撑制品的力学性能，从而实现黄金尾矿的资源化和高值化应用。

21、三、本发明由于掺杂了磷石膏、粉煤灰、废玻璃粉和镁渣，四种原料之间存在优势互补作用。磷石膏的主要化学组分为caso4，一方面，可以作为硫酸盐激发剂，在高温条件下活化粉煤灰、废玻璃粉和镁渣，以增强制品的力学性能；另一方面，磷石膏中的结晶水和自由水可以发挥膨胀作用，通过挤压膨胀，从而使得制品中大量的气孔鼻塞，改善制品的致密度。粉煤灰的主要化学组分为sio2、al2o3的硅铝氧化物，是构筑烧结砖骨架结构的主要来源。废玻璃粉的主要化学组分为sio2和na2o，在高温条件下，具有碱活化效应，可以起到黏结作用，提高制品强度，取代了成本较高的黏土。镁渣主要化学组分为mgo和cao，mgo在烧结中能维持体系中的cao/sio2比，平衡烧结系统中的液相量，有效抑制晶粒的生长，改善制品显微组织结构，提高制品的致密度，因此，本发明可以大幅度降低烧结温度，生产能耗少，符合国家低碳社会发展。

22、四、本发明整个烧制过程操作简单、成本低、适合规模化生产，无泛霜现象，制品轻质强度高，符合gb/t 5101-2017《烧结普通砖》中mu25强度等级要求。

技术特征：

1.一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖，其特征在于，按重量份数由以下组分组成：烧结砖原料60-80份，烧结助剂15-25份，余量为废水；烧结砖原料按重量份数计由以下组分组成：黄金尾矿70-80份，磷石膏20-30份；烧结助剂按重量份数计由以下组分组成：粉煤灰30-50份，镁渣20-40份，废玻璃粉8-15份，膨润土10-18份。

2.根据权利要求1所述的一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖，其特征在于，所述黄金尾矿的粒径为0.2-5mm；所述磷石膏的粒径为0.5-2.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖，其特征在于，所述粉煤灰为ⅱ级粉煤灰，经球磨机粉磨至比表面积为400-450m2/kg。

4.根据权利要求1所述的一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖，其特征在于，所述镁渣的比表面积为400-500m2/kg。

5.根据权利要求1所述的一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖，其特征在于，所述废玻璃粉为高硼硅玻璃粉，经球磨机粉磨至比表面积为200-300m2/kg。

6.根据权利要求1所述的一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖，其特征在于，所述膨润土的比表面积为700-800m2/kg。

7.根据权利要求1-8任一所述一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中坯料陈腐时间为5-7小时；所述步骤s3中坯料以18-22mpa的压力压制并保压3-5min。

9.根据权利要求7所述一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中生胚以103-107℃的温度干燥20-26h。

10.根据权利要求7所述的一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖的制备方法，其特征在于：所述步骤s5中烧结砖的烧结曲线为：室温～700 ℃，升温速率为8 ℃/min；700 ℃～950℃，升温速率为6 ℃/min；950 ℃～烧结温度，升温速率为4 ℃/min。

技术总结
本发明公开了一种黄金尾矿协同多源固废的烧结砖及其制备方法，所述黄金尾矿烧结砖按重量份数由以下组分组成：烧结砖原料60‑80份，烧结助剂15‑25份，余量为废水；所述烧结砖原料按重量份数计由以下组分组成：黄金尾矿70‑80份，磷石膏20‑30份；所述烧结助剂按重量份数计由以下组分组成：粉煤灰30‑50份，镁渣20‑40份，废玻璃粉8‑15份，膨润土10‑18份。本发明制备的烧结砖抗压强度≥25MPa，体积密度＜1750 kg/m<supgt;3</supgt;，饱和系数＜0.74，吸水率＜16%，无泛霜现象，满足GB/T 5101‑2017《烧结普通砖》MU25强度等级要求，该方法操作简单、成本低、适合规模化生产，制品具有轻质高强、绿色低碳、尾矿固废利用率高的特点。

技术研发人员：张黎明,王贻明,刘树龙,张枫茹
受保护的技术使用者：四川如文工业技术有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24