CN107759176A - 矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料，包括以下方法步骤：A,残渣粉修复；B，将镁质废渣尾矿置于600～1000℃下焙烧活化，恒温处理时间控制在30分钟～4小时之间，得到氧化镁；C，将氧化镁和高炉矿渣按1：3～1：19的质量比混合均匀，以质量百分比计，则氧化镁掺量为混合物总质量的5％～25％；D，在搅拌下加入拌合水，用水量＝(高炉矿渣质量+氧化镁质量)×(5％～20％)+氧化镁质量×50％；持续搅拌至完全均匀后，将混合物密封避光陈化24小时；E，陈化后混合物采用模压技术压制成型，成型压力10～50MPa；F，成型后样品置于水热反应釜中反应固化，合成硅酸盐建材制品。本发明从经济、环境、社会等方面均可获得巨大收益。

Description

矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料
技术领域
本发明涉及化工生产方法技术领域，尤其是矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料。
背景技术
高炉矿渣是冶炼生铁时产生的废渣，在冶炼生铁时，加入高炉的原料，除了铁矿石和燃料(焦碳)外，还需要加入相当数量的石灰石和白云石作为助熔剂。当炉温达到1400～1600℃时，助熔剂与铁矿石发生高温反应生成生铁和高炉矿渣。高炉矿渣就是由脉石、灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质所组成的易熔物质。每生产1t生铁时高炉矿渣的排放量随着矿石品位和冶炼方法的不同而变化，每吨生铁生产出0.3～1.2t高炉矿渣。随着我国钢铁工业的发展，高炉矿渣的排放量日益增大，这些矿渣如不善加处理，不仅是对资源的极大浪费，日积月累也势必造成占地侵田、污染环境等一系列严重问题。
目前，高炉矿渣回收利用的最主要途径是将其加入至水泥、混凝土等建筑材料中，不仅可以起到填料作用，还可以利用矿渣的化学活性。经过碾磨的高炉矿渣微粉，在碱激发下能参与水化反应，应用如下：
(1)经过水淬的具有一定粒径的高炉矿渣可以作为水泥混合材，在不降低水泥质量的前提下，减少水泥熟料用量，降低水泥生产的能耗；
(2)具有一定粒径的高炉矿渣微粉经过配方的调制，可以直接作为混凝土掺合料应用；
(3)高炉矿渣微粉在污水处理中作为过滤剂和吸附剂使用；
(4)高炉矿渣微粉作为组分之一用于砂浆、无机涂料生产。
氧化镁(MgO)是一种常见的碱性氧化物，常温常压下，MgO饱和水溶液的pH值仅为10.5左右，对矿渣活性的激发作用有限，实用价值低。另一方面，菱镁石、白云石、水镁石等工业化开采所产生的大量尾矿以及硼泥等行业废渣均富含氧化镁，但回收利用率有限。如能开发出必要的技术手段，实现氧化镁对矿渣活性的有效激发，则对于镁质工业废渣尾矿的资源化回收利用以及矿渣基新型建筑材料的研发具有十分重要的意义，从经济、环境、社会等方面均可获得巨大收益。
现有技术的缺点：(1)常温常压下，MgO饱和水溶液的pH值仅为10.5左右，对矿渣活性的激发作用有限；(2)菱镁石、白云石、水镁石等工业化开采所产生的大量尾矿以及硼泥等行业废渣均富含氧化镁，但回收利用率有限。
针对以上的问题，在这里我们提出矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料。
发明内容
本发明目的是提供一种利用氧化镁和高炉矿渣合成硅酸盐建材制品的方法，以减少高炉矿渣微粉带来的污染和浪费问题，可以将高炉矿渣微粉制成多种建筑材料。在高温饱和水蒸气条件下，充分开发氧化镁MgO对高炉矿渣的活性激发作用，并促进其与矿渣发生水热化合反应，通过结晶性水化硅酸盐矿物，如：CSH(B)或C5S6H5质水化硅酸钙、纤蛇纹石质水化硅酸镁的生成与聚集，获得具有较高力学强度和使用价值的块状制品，提供了矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料。
本发明为解决背景技术中不足，为了提高生产效率和成品率，采用矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料，包括以下方法步骤：
A,残渣粉修复，将矿渣粉的固体废弃物在焚烧炉中焚烧，焚烧温度为120—150℃，使高分子量的有害物质成挥发性或者半挥发性，焚烧产生的烟气，经过除尘、冷却和净化处理，使烟气达到排放标准。
B，将镁质废渣尾矿置于600～1000℃下焙烧活化，恒温处理时间控制在30分钟～4小时之间，得到氧化镁；
C，将氧化镁和高炉矿渣按1：3～1：19的质量比混合均匀，以质量百分比计，则氧化镁掺量为混合物总质量的5％～25％；
D，在搅拌下加入拌合水，用水量＝(高炉矿渣质量+氧化镁质量)×(5％～20％)+氧化镁质量×50％；持续搅拌至完全均匀后，将混合物密封避光陈化24小时；
E，陈化后混合物采用模压技术压制成型，成型压力10～50MPa；
F，成型后样品置于水热反应釜中反应固化，恒温制度为120～240℃、2～8小时，出釜后产品自然冷却，合成硅酸盐建材制品。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤E中，为了提高氧化镁MgO对矿渣活性的激发作用，改善氧化镁-矿渣建材产品的力学性能，可适当提高矿渣水化环境的反应温度，恒温可控制在240-320℃，促使矿渣中的活性SiO2与加入的氧化镁MgO发生水热反应，生成纤蛇纹石等水化硅酸镁相，改善制品的密实度和力学强度。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤C中，混合加入水后，利用搅拌设备进行搅拌，搅拌转速设为220-450r/min。
本发明具有以下优点：(1)本发明利用水热条件充分开发氧化镁MgO的激活作用，使其可以作为高炉矿渣激发剂用于生产建材制品，开辟了镁质废渣尾矿的资源化利用新途径，从资源开发、节能环保等角度均具有十分重要的意义；(2)本发明通过氧化镁MgO与高炉矿渣的水热反应形成新型的硅酸盐建材制品，结构中同时含有水化硅酸钙和水化硅酸镁结晶矿物，因此具有较高的力学强度等使用性能，技术合理、工艺简单，可为先进建筑材料的研发与生产提供新的技术思路；(3)采用本发明获得的矿渣水热固化体具有较高的力学强度和耐久性，可作为建筑墙体材料、人行步道砖、护坡护堤材料等使用，具有一定的使用价值和经济价值。
具体实施方式
矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料，包括以下方法步骤：
A,残渣粉修复，将矿渣粉的固体废弃物在焚烧炉中焚烧，焚烧温度为120—150℃，使高分子量的有害物质成挥发性或者半挥发性，焚烧产生的烟气，经过除尘、冷却和净化处理，使烟气达到排放标准。
B，将镁质废渣尾矿置于600～1000℃下焙烧活化，恒温处理时间控制在30分钟～4小时之间，得到氧化镁；
C，将氧化镁和高炉矿渣按1：3～1：19的质量比混合均匀，以质量百分比计，则氧化镁掺量为混合物总质量的5％～25％；
D，在搅拌下加入拌合水，用水量＝(高炉矿渣质量+氧化镁质量)×(5％～20％)+氧化镁质量×50％；持续搅拌至完全均匀后，将混合物密封避光陈化24小时；
E，陈化后混合物采用模压技术压制成型，成型压力10～50MPa；
F，成型后样品置于水热反应釜中反应固化，恒温制度为120～240℃、2～8小时，出釜后产品自然冷却，合成硅酸盐建材制品。
步骤E中，为了提高氧化镁MgO对矿渣活性的激发作用，改善氧化镁-矿渣建材产品的力学性能，可适当提高矿渣水化环境的反应温度，恒温可控制在240-320℃，促使矿渣中的活性SiO2与加入的氧化镁MgO发生水热反应，生成纤蛇纹石等水化硅酸镁相，改善制品的密实度和力学强度。
步骤C中，混合加入水后，利用搅拌设备进行搅拌，搅拌转速设为220-450r/min。
实例一
S1，将镁质废渣尾矿置于800℃下焙烧活化，恒温处理时间控制在3小时之间，得到氧化镁；
S2，将氧化镁和高炉矿渣按1:12的质量比混合均匀，以质量百分比计，则氧化镁掺量为混合物总质量的15％；
S3，在搅拌下加入拌合水，用水量＝(高炉矿渣质量+氧化镁质量)×(10％)+氧化镁质量×50％；持续搅拌至完全均匀后，将混合物密封避光陈化24小时；
S4，陈化后混合物采用模压技术压制成型，成型压力25MPa；
S5，成型后样品置于水热反应釜中反应固化，恒温制度为180℃、5小时，出釜后产品自然冷却，合成硅酸盐建材制品。
材料消耗表格
产品合格率统计表
综上，本发明的目的是提供一种利用氧化镁和高炉矿渣合成硅酸盐建材制品的方法，以减少高炉矿渣微粉带来的污染和浪费问题，可以将高炉矿渣微粉制成多种建筑材料。在高温饱和水蒸气条件下，充分开发氧化镁MgO对高炉矿渣的活性激发作用，并促进其与矿渣发生水热化合反应，通过结晶性水化硅酸盐矿物，如：CSH(B)或C5S6H5质水化硅酸钙、纤蛇纹石质水化硅酸镁的生成与聚集，获得具有较高力学强度和使用价值的块状制品。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料，其特征在于，包括以下方法步骤：
A,残渣粉修复，将矿渣粉的固体废弃物在焚烧炉中焚烧，焚烧温度为120—150℃，使高分子量的有害物质成挥发性或者半挥发性，焚烧产生的烟气，经过除尘、冷却和净化处理，使烟气达到排放标准。
B，将镁质废渣尾矿置于600～1000℃下焙烧活化，恒温处理时间控制在30分钟～4小时之间，得到氧化镁；
C，将氧化镁和高炉矿渣按1：3～1：19的质量比混合均匀，以质量百分比计，则氧化镁掺量为混合物总质量的5％～25％；
D，在搅拌下加入拌合水，用水量＝(高炉矿渣质量+氧化镁质量)×(5％～20％)+氧化镁质量×50％；持续搅拌至完全均匀后，将混合物密封避光陈化24小时；
E，陈化后混合物采用模压技术压制成型，成型压力10～50MPa；
F，成型后样品置于水热反应釜中反应固化，恒温制度为120～240℃、2～8小时，出釜后产品自然冷却，合成硅酸盐建材制品。
2.根据权利要求1所述的矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料，其特征在于，还包括以下步骤方法：
S1，将镁质废渣尾矿置于800℃下焙烧活化，恒温处理时间控制在3小时之间，得到氧化镁；
S2，将氧化镁和高炉矿渣按1:12的质量比混合均匀，以质量百分比计，则氧化镁掺量为混合物总质量的15％；
S3，在搅拌下加入拌合水，用水量＝(高炉矿渣质量+氧化镁质量)×(10％)+氧化镁质量×50％；持续搅拌至完全均匀后，将混合物密封避光陈化24小时；
S4，陈化后混合物采用模压技术压制成型，成型压力25MPa；
S5，成型后样品置于水热反应釜中反应固化，恒温制度为180℃、5小时，出釜后产品自然冷却，合成硅酸盐建材制品。
3.根据权利要求1所述的矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料，其特征在于：步骤E中，为了提高氧化镁MgO对矿渣活性的激发作用，改善氧化镁-矿渣建材产品的力学性能，可适当提高矿渣水化环境的反应温度，恒温可控制在240-320℃，促使矿渣中的活性SiO2与加入的氧化镁MgO发生水热反应，生成纤蛇纹石等水化硅酸镁相，改善制品的密实度和力学强度。
4.根据权利要求1所述的矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料，其特征在于：步骤C中，混合加入水后，利用搅拌设备进行搅拌，搅拌转速设为220-450r/min。
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