CN101713233A

CN101713233A - 多孔砖及其制备方法

Info

Publication number: CN101713233A
Application number: CN200910272608A
Authority: CN
Inventors: 张一敏; 陈铁军; 陈永亮; 刘涛; 张婷婷; 陈章; 黄晶
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: CN101713233B

Abstract

本发明属于建筑制砖技术领域，具体地讲涉及一种多孔砖及其制备方法。多孔砖，其特征在于它由高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰和水原料制备而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰各原料所占高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿80％～90％，粘土5％～10％，粉煤灰4％～10％；水的加入量为高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰总质量的12％～15％。本发明高磷赤铁矿尾矿在多孔砖原料总量中的质量百分比达到80％以上，高磷赤铁矿尾矿利用率高；具有生产工序简单，成本低的特点，制得的烧结多孔砖抗压强度在20～25MPa，产品的外观和性能达到GB13544-2000烧结多孔砖的国家标准。

Description

多孔砖及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑制砖技术领域，具体地讲涉及一种多孔砖及其制备方法。

背景技术

高磷铁矿因矿石中含磷过高，而限制了它的使用。全球有数百亿吨高磷铁矿因难以有效降磷而无法使用，我国有八个成矿区蕴藏有这种矿石，资源量超过百亿吨，若全部开发利用，则经济效益巨大。近两年，高磷铁矿脱磷技术在我国刚刚取得突破性进展，使沉睡数亿年的高磷赤铁矿得以开发利用。但是开采高磷赤铁矿带来巨大经济效益的同时，也产生了大量的尾矿。这些尾矿作为典型工业固体废物该如何适当的处理与处置，是必然将要面临的重大问题。在可持续发展和环境保护日益重视的今天，依据国家关于矿产资源的开发应“同步开发、同步治理”的指导方针，在高磷赤铁矿资源开发过程中，对于选矿过程中产生的大量尾矿必须同步加以利用，以达到资源化、减量化和无害化的目的。

目前，由于高磷铁矿的采选技术还在进一步优化研究之中，所以，高磷赤铁矿尾矿的综合利用研究在国内外也是刚刚起步，仅有少量关于回收尾矿中的铁资源，并制成相应产品绿矾和聚合磷硫酸铁的文献报道，但这并不能对尾矿实现大宗量利用，而且产品性能和销路较难保证。对于该类型尾矿还没有形成合理利用技术，更没有形成相应的产业。所以，要大宗量、高效利用该尾矿必须进行该类尾矿高效利用的新技术研究，开发新的利用途径。

高磷赤铁矿尾矿是难选鲕状高磷赤铁矿石经过破碎、磨矿、离心分级、强磁选回收铁精矿后的废渣，由于原矿磨矿细度已经很细，如果想通过尾矿再磨，分离回收硅和铁等元素，难度很大，且成本不合算；如果弃置堆放不仅占用大量的农田，污染环境，而且也是对资源的一种浪费。同时，由于铁矿尾矿具有颗粒微细和多组分混合的特性，其与建筑材料领域所用原料十分接近，国内对于以铁尾矿为原料生产灰砂砖、双免砖、蒸压砖以及烧结砖的报道较多。但与其他铁尾矿相比，该类高磷赤铁矿尾矿中铁含量高，大都在30％以上，硅、铝含量低，磷的含量也较一般尾矿高，P₂O₅含量为2.78％，与粘土的成分差别较大，可能导致生产过程较难控制，尾矿砖质量不达标，容重过大等问题。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高磷赤铁矿尾矿利用率高的多孔砖及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：多孔砖，其特征在于它由高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰和水原料制备而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰各原料所占高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿80％～90％，粘土5％～10％，粉煤灰4％～10％；水的加入量为高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰总质量的12％～15％。

高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰各原料所占高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰的质量百分数最佳为：高磷赤铁矿尾矿84％，粘土10％，粉煤灰6％。

上述多孔砖的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

1)原料预处理：高磷赤铁矿尾矿、粘土分别烘干至含水率小于或等于5％(质量)，然后分别通过对辊破碎机磨细成粉状(至粒度在2mm以下)；粉煤灰直接使用；

2)配料：按各原料所占质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿80％～90％，粘土5％～10％，粉煤灰4％～10％，称取高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰；

按水的加入量为高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰总质量的12％～15％，称取水；

3)搅拌混合：将高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰放入搅拌机中混合搅拌10～15min，再加入水，进行再次搅拌10～15min，混合均匀，得到混合料；

4)挤压成型：将混合料用真空挤砖机进行挤压成条状(挤出压力为2～3MPa，真空度为0.06～0.09MPa)，得到挤压成条的坯料；

5)切制砖坯：将挤压成条的坯料用垂直切条机进行切制成砖坯；

6)砖坯干燥：将成型的砖坯置于恒温干燥箱中，在100～105℃条件下干燥6～8h，砖坯的含水量控制在2％(质量)以下，得到干燥好的坯体；

7)烧结：将干燥好的坯体入炉烧制，从室温开始以2℃/min的升温速率低速升温，直接升到烧成温度950～1050℃，再保温2～3h；

8)冷却：自然冷却至室温，得多孔砖(产品)。

所述的高磷赤铁矿尾矿是高磷赤铁矿石(如难选鲕状高磷赤铁矿石)依次经过破碎、磨矿、离心分级、强磁选回收铁精矿后的泥浆，泥浆经过浓缩、压滤所得的滤饼，滤饼含水量为30％～35％(质量)，粒度很细，粒径小于0.074mm占80％以上，其塑性指数为11～14，可塑性中等；选出的铁精矿品位不高，因此尾矿中铁含量高达到31.50％左右，其他的主要成分是SiO₂、Al₂O₃、CaO等，此外，磷的含量也较一般尾矿高，P₂O₅含量为2.78％，其主要矿物成分是赤铁矿、石英，并含有少量的绿泥石、方解石、铝红磷铁矿、磷灰石等，烧失量为6.95％。

所述的粉煤灰是火力发电厂排放的粉煤灰。所用的粘土是一般普通砖用的粘土。

所述的多孔砖的尺寸为240×115×90mm，多孔砖孔洞率为25～40％。

本发明的有益效果是：

1、利用高磷赤铁矿尾矿制备多孔砖，高磷赤铁矿尾矿在多孔砖原料总量中的质量百分比达到80％以上，故高磷赤铁矿尾矿利用率高，是实现其大宗处理并资源化利用的有效途径。本发明解决了高磷赤铁矿选矿产生的尾矿污染环境、浪费资源的问题，实现该类尾矿的高效利用。

2、通过加入常见固体废物粉煤灰降低砖体容重，加入一定量粘土增加原料的可塑性，实现尾矿砖质量达标的要求。

3、该类尾矿的高效利用实现了资源开发与生态环境保护协调发展，对于发展矿山循环经济、实现节能减排、保障高磷赤铁矿资源的高效利用、促进矿产业的可持续发展具有重要意义，同时还节约土地资源，降低建筑用砖的成本。

4、本方法具有生产工序简单、成本低的特点，制得的多孔砖的抗压强度在20～25MPa，产品的外观和性能达到GB13544-2000烧结多孔砖的国家标准。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

多孔砖，它由高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰和水原料制备而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰各原料所占高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿84％，粘土10％，粉煤灰6％；水的加入量为高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰总质量的15％。

所述的高磷赤铁矿尾矿是高磷赤铁矿石(如难选鲕状高磷赤铁矿石)依次经过破碎、磨矿、离心分级、强磁选回收铁精矿后的泥浆，泥浆经过浓缩、压滤所得的滤饼，滤饼含水量为30％～35％(质量)，粒度很细，粒径小于0.074mm占80％以上，其塑性指数为11～14。

上述多孔砖的制备方法，它包括以下步骤：

1)原料预处理：高磷赤铁矿尾矿、粘土分别烘干至含水率小于5％(质量)，然后分别通过对辊破碎机磨细成粉状(至粒度在2mm以下)；粉煤灰直接使用；

2)配料：按各原料所占质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿84％，粘土10％，粉煤灰6％，称取高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰；

按水的加入量为高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰总质量的15％，称取水；

3)搅拌混合：将高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰放入搅拌机中混合搅拌10min，再加入水，进行再次搅拌10min，混合均匀，得到混合料；

4)挤压成型：将混合料用真空挤砖机进行挤压成条状，(挤出压力为2～2.5MPa，真空度为0.06～0.07MPa)，得到挤压成条的坯料；

6)砖坯干燥：将成型的砖坯置于恒温干燥箱中，在105℃条件下干燥8h，砖坯的含水量控制在2％(质量)以下，得到干燥好的坯体；

7)烧结：将干燥好的坯体入炉烧制，从室温开始以2℃/min的升温速率低速升温，直接升到烧成温度1000℃，再保温2h；

8)冷却：自然冷却至室温，得多孔砖(产品)。

经检验，制成的多孔砖尺寸为240×115×90mm，其抗压强度为24MPa，吸水率为17.79％，密度为1.85g/cm³，产品的外观为红褐色，其他性能指标达到GB13544-2000烧结多孔砖的国家标准。

实施例2：

多孔砖，它由高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰和水原料制备而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰各原料所占高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿80％，粘土10％，粉煤灰10％；水的加入量为高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰总质量的12％。

上述多孔砖的制备方法，它包括以下步骤：

2)配料：按各原料所占质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿80％，粘土10％，粉煤灰10％，称取高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰；

按水的加入量为高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰总质量的12％，称取水；

3)搅拌混合：将高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰放入搅拌机中混合搅拌10min，再加入水，进行再次搅拌15min，混合均匀，得到混合料；

4)挤压成型：将混合料用真空挤砖机进行挤压成条状，挤出压力为2.5～3MPa，真空度为0.08～0.09MPa，得到挤压成条的坯料；

6)砖坯干燥：将成型的砖坯置于恒温干燥箱中，在100℃条件下干燥6h，砖坯的含水量控制在2％(质量)以下，得到干燥好的坯体；

7)烧结：将干燥好的坯体入炉烧制，从室温开始以2℃/min的升温速率低速升温，直接升到烧成温度950℃，再保温2h；

8)冷却：自然冷却至室温，得多孔砖(产品)。

经检验，制成的多孔砖尺寸为240×115×90mm，其抗压强度为22MPa，吸水率为19.04％，密度为1.82g/cm³，产品的外观为红褐色，其他性能指标达到GB13544-2000烧结多孔砖的国家标准。

实施例3：

多孔砖，它由高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰和水原料制备而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰各原料所占高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿90％，粘土5％，粉煤灰5％；水的加入量为高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰总质量的14％。

上述多孔砖的制备方法，它包括以下步骤：

2)配料：按各原料所占质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿90％，粘土5％，粉煤灰5％，称取高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰；

按水的加入量为高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰总质量的14％，称取水；

3)搅拌混合：将高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰放入搅拌机中混合搅拌15min，再加入水，进行再次搅拌15min，混合均匀，得到混合料；

4)挤压成型：将混合料用真空挤砖机进行挤压成条状，挤出压力为2～2.5MPa，真空度为0.06～0.07MPa，得到挤压成条的坯料；

6)砖坯干燥：将成型的砖坯置于恒温干燥箱中，在105℃条件下干燥7h，砖坯的含水量控制在2％(质量)以下，得到干燥好的坯体；

7)烧结：将干燥好的坯体入炉烧制，从室温开始以2℃/min的升温速率低速升温，直接升到烧成温度1050℃，再保温3h；

8)冷却：自然冷却至室温，得多孔砖(产品)。

经检验，制成的多孔砖尺寸为240×115×90mm，其抗压强度为21MPa，吸水率为18.62％，密度为1.89g/cm³，产品的外观为红褐色，其他性能指标达到GB13544-2000烧结多孔砖的国家标准。

本发明各原料的上下限取值、以及其区间值，都能实现本发明，在此不一一列举实施例。本发明各工艺参数(如升温速率、温度、时间等)的上下限取值、以及其区间值，都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims

1.多孔砖，其特征在于它由高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰和水原料制备而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰各原料所占高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿80％～90％，粘土5％～10％，粉煤灰4％～10％；水的加入量为高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰总质量的12％～15％。

2.根据权利要求1所述的多孔砖，其特征在于：高磷赤铁矿尾矿、粘土、粉煤灰各原料所占高磷赤铁矿尾矿、粘土和粉煤灰的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿84％，粘土10％，粉煤灰6％。

3.如权利要求1所述的多孔砖的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

1)原料预处理：高磷赤铁矿尾矿、粘土分别烘干至含水率小于或等于5％(质量)，然后分别通过对辊破碎机磨细成粉状；粉煤灰直接使用；

4)挤压成型：将混合料用真空挤砖机进行挤压成条状，得到挤压成条的坯料；

8)冷却：自然冷却至室温，得多孔砖。

4.根据权利要求3所述的多孔砖的制备方法，其特征在于：步骤4)所述的用真空挤砖机进行挤压的挤出压力为2～3MPa，真空度为0.06～0.09MPa。