CN101713234A - 双免砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种双免砖及其制备方法。双免砖，其特征在于它由高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏、复合外加剂和水搅拌后压制成型并经养护而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏各原料所占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿78～80％，水泥10～15％，骨料5～10％，石膏2～4％；复合外加剂的加入量是占水泥用量(质量)2.01～2.07％；水的加入量是占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏总质量的10～15％。该方法高磷赤铁矿尾矿利用高，不用粘土，砖成型好，成本低，不需烧结，不需热能，节省大量能源，实现了节能减排的目的。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种双免砖及其制备方法。
背景技术
随着钢铁工业持续高速的增长，对铁矿石的需求量越来越大。各国对资源的开发总是遵循着先富后贫、先易后难的原则，因此可利用的铁矿资源日益趋向于贫、细、杂。我国铁矿资源较为丰富，铁矿床类型繁多、细，赋存条件复杂，多组分共生铁矿石较多。因此，近年来，大量进口优质铁矿石，随着进口铁矿石价格的大幅度提高，对我国钢铁工业的发展产生了巨大的压力。而高磷赤铁矿作为储量达80亿吨的丰富的铁矿资源，开采高磷赤铁矿以成为当前我国铁矿石发展的主要任务。开采高磷赤铁矿带来巨大经济效益的同时，也产生了大量的高磷赤铁矿尾矿。这些尾矿作为典型工业固体废物如何适当的处理与处置，成为必然面临的重大问题。
高磷赤铁矿尾矿是经过破碎、磨矿、离心分级、强磁选回收铁精矿后的废渣，由于原矿与其他铁矿相比粒度较细，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。
综合考虑到尾矿的开发利用关系到我国矿产资源的合理开发与保护，也关系到国民经济的发展对矿产资源的需求，以及节约土地、保护生态环境等一系列的重大问题。因此，深入研究尾矿生产建筑材料符合国家二次资源综合利用的优惠政策资源，对节约资源、改善环境、实现矿产业的可持续发展具有十分重要的意义。
传统建筑材料(实心黏土砖等)的研究、开发与生产之考虑材料性能，在使用和废弃过程中消耗了大量能源、资源，并严重污染了环境，危害人类生存；其共同缺点是：制造复杂，耗费时间，能源和人力，设备昂贵，占地多，易受气候影响及空气污染，产品常有变形现象。绿色节能材料的定义是同时具有满意的性能和良好的环境协调性，其内涵是对资源、能源消耗少，对环境污染少、循环再利用率高。环保节能建材的特点是：
(1)具有优异的使用性能；
(2)生产时少用或不用天然资源，大量使用废弃物作为再生资源；
(3)使用中有益于健康，有益于生态环境的改善与保护。
在国家“九五”计划和2010年目标刚要中，强调要大力发展新型建筑材料及制品，将建材工业以调整结构、节能、节地、节水、减少污染为重点“开发和推广新型建材产品”，“要禁止实心黏土砖的生产和使用”，把墙材革新提到了“可持续发展战略的重大举措”的高度。
发明内容
本发明的目的是提供一种高磷赤铁矿尾矿利用高的双免砖及其制备方法。
为实现上述目的，本发明是采用如下的技术方案实现的：双免砖，其特征在于它由高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏、复合外加剂和水搅拌后压制成型并经养护而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏各原料所占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏的质量百分数为：
高磷赤铁矿尾矿 78～80％，
水泥 10～15％，
骨料 5～10％，
石膏 2～4％；
复合外加剂的加入量是占水泥用量(质量)2.01～2.07％；水的加入量是占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏总质量的10～15％。
高磷赤铁矿尾矿是高磷赤铁矿(如高磷鲕状赤铁矿石)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，其含水量为30％～35％，粒度很细，粒径小于0.074mm占80％以上；由于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，其他的成分如Si02、Al2O3等含量偏低。
所述骨料为河砂或碎石，粒径在0.83mm以下。
所述复合外加剂由三乙醇胺和硫酸钠组成，三乙醇胺与硫酸钠的质量比为(0.01～0.07)∶2。
上述双免砖的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料预处理：高磷赤铁矿尾矿经烘干至含水率小于或等于5％(质量)后，由额式破碎机粗破、经对辊破碎机磨细(物料出料粒度为2mm以下)，得到预处理后的高磷赤铁矿尾矿，备用；
2)原料选取：按高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏各原料所占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿78～80％，水泥10～15％，骨料5～10％，石膏2～4％，选取高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏；
按复合外加剂的加入量是占水泥用量(质量)2.01～2.07％，选取按复合外加剂；按水的加入量是占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏总质量的10～15％，选取水；
3)混料：将高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏倒入搅拌机内干混2～4min后，加入水和复合外加剂继续搅拌(湿混搅拌)2～4min，得混合料；
4)陈化：混合料陈化25～35min(这一过程主要是使CaO+H2O→Ca(OH)2，生产的氢氧化钙与河砂等物料产生预水反应，可增加混合料的可塑性，亦利于压制成型)；
5)压制成型：利用20～25MPa的压力，将陈化后的混合料压制成型，得到砖坯；
6)养护：砖坯进行14～28天的自然养护，得到双免砖(产品)。
步骤2)的高磷赤铁矿尾矿为预处理后的高磷赤铁矿尾矿。
本发明的有益效果是：
1.本发明利用高磷赤铁矿尾矿制备双免砖，解决高磷赤铁矿采选过程中产生的尾矿对环境的污染及资源浪费的问题，利用高磷赤铁矿尾矿原料达到78％，具有磷赤铁矿尾矿利用率高的特点；
2.本发明的双免砖不用粘土，砖成型好，不易变形，色泽均匀，不但成本低，减少污染，同时避免尾矿占用大量土地，减少对土地是资源破坏；
3.本发明的双免砖不需烧结，不需热能，节省大量能源，实现了节能减排的目的；
4.本发明制备工艺简单，并且各项质量检验指标均满足国家相关标准，其强度≥MU15；
5.本发明的双免砖符合建筑材料经济、多功能的发展方向，符合我国现行墙体改革的精神，经济效益、环境和社会效益显著。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
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：
双免砖，它由高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏、复合外加剂和水搅拌后压制成型并经养护而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏各原料所占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏的质量百分数为：
高磷赤铁矿尾矿 78％，
水泥 10％，
骨料 10％，
石膏 2％；
复合外加剂的加入量是占水泥用量(质量)2.01％；水的加入量是占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏总质量的15％。
所述骨料为河砂，粒径在0.83mm以下。
所述复合外加剂由三乙醇胺和硫酸钠组成，三乙醇胺与硫酸钠的质量比为0.01∶2(即0.01％的三乙醇胺、2％的硫酸钠)。
高磷赤铁矿尾矿是高磷赤铁矿(如高磷鲕状赤铁矿石)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，其含水量为30％～35％，粒度很细，粒径小于0.074mm占80％以上。
如图1所示，上述双免砖的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料预处理：高磷赤铁矿尾矿经烘干至含水率小于或等于5％(质量)后，由额式破碎机粗破、经对辊破碎机磨细(物料出料粒度为2mm以下)，得到预处理后的高磷赤铁矿尾矿，备用；
2)原料选取：按高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏各原料所占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿78％，水泥10％，骨料10％，石膏2％，选取高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏；
按复合外加剂的加入量是占水泥用量(质量)2.01％，选取按复合外加剂；按水的加入量是占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏总质量的15％，选取水；
3)混料：将高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏倒入搅拌机内干混3min后，加入水和复合外加剂继续搅拌(湿混搅拌)3min，得混合料；
4)陈化：混合料陈化30min(这一过程主要是使CaO+H2O→Ca(OH)2，生产的氢氧化钙与河砂等物料产生预水反应，可增加混合料的可塑性，亦利于压制成型)；
5)压制成型：利用20MPa的压力，将陈化后的混合料压制成型，得到砖坯；
6)养护：砖坯进行14天的自然养护，前7天每天向砖坯喷洒两次水，后7天每天一次，得到双免砖(产品)。
双免砖(产品)的各项质量检验指标均满足国家相关标准，其强度≥MU15。
实施例2：
双免砖，它由高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏、复合外加剂和水搅拌后压制成型并经养护而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏各原料所占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏的质量百分数为：
高磷赤铁矿尾矿 80％，
水泥 10％，
骨料 6％，
石膏 4％；
复合外加剂的加入量是占水泥用量(质量)2.07％；水的加入量是占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏总质量的10％。
所述骨料为河砂，粒径在0.83mm以下。
所述复合外加剂由三乙醇胺和硫酸钠组成，三乙醇胺与硫酸钠的质量比为0.07∶2(即0.07％的三乙醇胺、2％的硫酸钠)。
高磷赤铁矿尾矿是高磷赤铁矿(如高磷鲕状赤铁矿石)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，其含水量为30％～35％，粒度很细，粒径小于0.074mm占80％以上。
如图1所示，上述双免砖的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料预处理：高磷赤铁矿尾矿经烘干至含水率小于或等于5％(质量)后，由额式破碎机粗破、经对辊破碎机磨细(物料出料粒度为2mm以下)，得到预处理后的高磷赤铁矿尾矿，备用；
2)原料选取：按高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏各原料所占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿80％，水泥10％，骨料6％，石膏4％，选取高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏；
按复合外加剂的加入量是占水泥用量(质量)2.07％，选取按复合外加剂；按水的加入量是占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏总质量的10％，选取水；
3)混料：将高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏倒入搅拌机内干混2min后，加入水和复合外加剂继续搅拌(湿混搅拌)2min，得混合料；
4)陈化：混合料陈化25min(这一过程主要是使CaO+H2O→Ca(OH)2，生产的氢氧化钙与河砂等物料产生预水反应，可增加混合料的可塑性，亦利于压制成型)；
5)压制成型：利用25MPa的压力，将陈化后的混合料压制成型，得到砖坯；
6)养护：砖坯进行28天的自然养护，得到双免砖(产品)。
双免砖(产品)的各项质量检验指标均满足国家相关标准，其强度≥MU15。
实施例3：
双免砖，它由高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏、复合外加剂和水搅拌后压制成型并经养护而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏各原料所占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏的质量百分数为：
高磷赤铁矿尾矿 78％，
水泥 15％，
骨料 5％，
石膏 2％；
复合外加剂的加入量是占水泥用量(质量)2.05％；水的加入量是占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏总质量的12％。
所述骨料为碎石，粒径在0.83mm以下。
所述复合外加剂由三乙醇胺和硫酸钠组成，三乙醇胺与硫酸钠的质量比为0.05∶2(即0.05％的三乙醇胺、2％的硫酸钠)。
所述高磷赤铁矿尾矿为高磷赤铁矿采选过程中产生的尾矿。
高磷赤铁矿尾矿是高磷赤铁矿(如高磷鲕状赤铁矿石)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，其含水量为30％～35％，粒度很细，粒径小于0.074mm占80％以上。
如图1所示，上述双免砖的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料预处理：高磷赤铁矿尾矿经烘干至含水率小于或等于5％(质量)后，由额式破碎机粗破、经对辊破碎机磨细(物料出料粒度为2mm以下)，得到预处理后的高磷赤铁矿尾矿，备用；
2)原料选取：按高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏各原料所占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿78％，水泥15％，骨料5％，石膏2％，选取高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏；
按复合外加剂的加入量是占水泥用量(质量)2.05％，选取按复合外加剂；按水的加入量是占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏总质量的12％，选取水；
3)混料：将高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏倒入搅拌机内干混4min后，加入水和复合外加剂继续搅拌(湿混搅拌)4min，得混合料；
4)陈化：混合料陈化35min(这一过程主要是使CaO+H2O→Ca(OH)2，生产的氢氧化钙与河砂等物料产生预水反应，可增加混合料的可塑性，亦利于压制成型)；
5)压制成型：利用22MPa的压力，将陈化后的混合料压制成型，得到砖坯；
6)养护：砖坯进行20天的自然养护，得到双免砖(产品)。
双免砖(产品)的各项质量检验指标均满足国家相关标准，其强度≥MU15。
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(如压力、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 (5)
1.双免砖，其特征在于它由高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏、复合外加剂和水搅拌后压制成型并经养护而成；其中，高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏各原料所占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏的质量百分数为：
高磷赤铁矿尾矿 78～80％，
水泥 10～15％，
骨料 5～10％，
石膏 2～4％；
复合外加剂的加入量是占水泥用量(质量)2.01～2.07％；水的加入量是占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏总质量的10～15％。
2.根据权利要求1所述的双免砖，其特征在于：所述骨料为河砂或碎石，粒径在0.83mm以下。
3.根据权利要求1所述的双免砖，其特征在于：所述复合外加剂由三乙醇胺和硫酸钠组成，三乙醇胺与硫酸钠的质量比为(0.01～0.07)∶2。
4.如权利要求1所述的双免砖的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料预处理：高磷赤铁矿尾矿经烘干至含水率小于或等于5％(质量)后，由额式破碎机粗破、经对辊破碎机磨细，得到预处理后的高磷赤铁矿尾矿，备用；
2)原料选取：按高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料、石膏各原料所占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏的质量百分数为：高磷赤铁矿尾矿78～80％，水泥10～15％，骨料5～10％，石膏2～4％，选取高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏；
按复合外加剂的加入量是占水泥用量(质量)2.01～2.07％，选取按复合外加剂；按水的加入量是占高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏总质量的10～15％，选取水；
3)混料：将高磷赤铁矿尾矿、水泥、骨料和石膏倒入搅拌机内干混2～4min后，加入水和复合外加剂继续搅拌2～4min，得混合料；
4)陈化：混合料陈化25～35min；
5)压制成型：利用20～25MPa的压力，将陈化后的混合料压制成型，得到砖坯；
6)养护：砖坯进行14～28天的自然养护，得到双免砖。
5.根据权利要求3所述的双免砖的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的由额式破碎机粗破、经对辊破碎机磨细为物料出料粒度为2mm以下。
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