CN101767972B - 一种尾矿砂砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种尾矿砂砖及其制备方法。一种尾矿砂砖，其特征在于它由钢渣、石灰石、矿渣、磷石膏、尾矿砂和水原料制备而成，各原料所占重量百分比为：钢渣1～10％、石灰石1～10％、矿渣10～40％、磷石膏5～20％、尾矿砂25～70％、水9～13％，各原料所占重量百分比之和为100％。本发明具有成本低廉、强度较高、尾矿利用率大的特点。

Description

一种尾矿砂砖及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种利用工业废渣和尾矿砂制备的建筑用砖。

背景技术

尾矿，是矿山资源开发的副产品，是指矿山开采后排放的未加以充分利用的固体废料。按照尾矿的产生途径一般可分为矿山尾矿和选矿厂尾矿。其中矿山尾矿包括已开采出的伴生尾岩和中途剔除的低品位矿石；而选矿厂尾矿则包括经过一定工艺洗矿之后排放的矿物废料。许多研究工作者常常根据排放尾矿的主要矿种，将尾矿分为铁尾矿、铜尾矿、金尾矿、铅锌尾矿、磷尾矿、石棉尾矿等等。由于通常选矿厂的磨矿与选别工序，是在矿浆状态下进行的，因此，刚刚从选矿厂排出的尾矿一般是呈流体状态的尾矿浆，这些浆体先用浓缩设备初步脱水后用管道输送至尾矿库中，经过一段时间后水分逐渐被淋失，即形成尾矿砂堆积。随着现代工业的快速发展，富矿资源的日益枯竭，贫矿资源开采比重的不断增大，矿山选矿厂的数目的日益增多和规模的日益扩大，排出的尾矿量则是急剧增加。这些尾矿处理多以自然堆积法储存于尾矿库中，不仅要耗费建库资金，侵占土地，破坏植被，污染环境，而且还容易诱发滑坡、泥石流等地质灾害，引发安全事故。所以开发利用尾矿资源不仅可以节约资源、保护环境，而且还可以带来巨大的经济效益，促进采矿工业的和谐发展。

我国利用尾矿工作起步较晚，但进展较快。在利用尾矿研制生产墙体材料方面，目前研究较多的是用尾矿砂生产烧结砖、蒸压砖、混凝土砌块、免烧砖。尾矿免烧免蒸砖具有生产工艺简单，投资少见效快的特点。利用尾矿砂生产免烧砖方面的专利文献主要有：1)中国专利文献CN87101501.3公布了铁矿尾矿粉制造建筑制品的方法，其组分为：铁矿尾矿粉30～60％、砂30～60％、水泥7～12％、水7～12％和外加剂0.5～5％；2)中国专利文献CN200510087030.1公布的铁矿尾矿砂免烧免蒸承重砌块或砖的组分为：粒径0.3～2.0mm的铁矿尾矿砂20～40％、粒径为0.3～2.0mm的碎石40～60％、粉煤灰10～30％、硅酸盐水泥9.9～20％和混凝土减水剂0.1～1％配料后外加原料总重40～60％的水，振动成型后自然养护可得成品；3)中国专利文献CN1528696A公布的石膏尾矿砖的组分为：石膏尾矿60～80％，水硬性材料(水泥、水淬矿渣、粉煤灰)10～30％，水10～20％组成；4)中国专利文献CN200610070035.8公布的尾矿砂砖的组分为：水泥10～15％，石子30～40％，尾矿砂30～40％和水10～15％(或者5～10％水、5～15％粉煤灰、1～2％砂浆晶)。上述方法中所用的胶凝材料都为水泥(或者加入外加剂)，用碎石/石子/砂的比例较大，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低廉、尾矿利用率大的尾矿砂砖及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种尾矿砂砖，其特征在于它由钢渣、石灰石、矿渣、磷石膏、尾矿砂和水原料制备而成，各原料所占重量百分比为：钢渣1～10％、石灰石1～10％、矿渣10～40％、磷石膏5～20％、尾矿砂25～70％、水9～13％，各原料所占重量百分比之和为100％。

所述钢渣、石灰石、矿渣可分别粉磨至：钢渣的比表面积大于250m²/kg，石灰石的比表面积大于200m²/kg，矿渣的比表面积大于200m²/kg。

或者采用所述钢渣、石灰石、矿渣中任意两种以上(含任意两种)混合粉磨至：混合物的比表面积大于200m²/kg；任意两种混合粉磨时，落单(剩余)的一种单独粉磨至：钢渣的比表面积大于250m²/kg，石灰石的比表面积大于200m²/kg，矿渣的比表面积大于200m²/kg。

所述磷石膏为未处理过的磷石膏。

所述尾矿砂主要起骨料(集料)作用，为各种非金属尾矿、金属尾矿，如：磷尾矿砂、铁尾矿砂、铜尾矿砂、金尾矿砂、铅锌尾矿砂等都可以使用；尾矿砂的粒径小于2mm。

如上所述的一种尾矿砂砖的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)配料：按各原料所占重量百分比为：钢渣1～10％、石灰石1～10％、矿渣10～40％、磷石膏5～20％、尾矿砂25～70％、水9～13％，各原料所占重量百分比之和为100％，选取钢渣、石灰石、矿渣、磷石膏、尾矿砂和水原料，备用；

2)采用下述二种方法之一粉磨：

①将钢渣、石灰石、矿渣分别粉磨至：钢渣的比表面积大于250m²/kg，石灰石的比表面积大于200m²/kg，矿渣的比表面积大于200m²/kg；

②将钢渣、石灰石、矿渣中任意两种以上(含任意两种)混合粉磨至：混合物的比表面积大于200m²/kg；任意两种混合粉磨时，落单的一种单独粉磨至：钢渣的比表面积大于250m²/kg，石灰石的比表面积大于200m²/kg，矿渣的比表面积大于200m²/kg；

3)先将钢渣、石灰石、矿渣、磷石膏和尾矿砂混合搅拌，再加入水搅拌，得到混合料；

4)成型：将上述混合料在成型设备中压制成型，成型压强为15～30MPa，得砖坯；

5)养护：对砖坯进行养护，得到尾矿砂砖。

所述养护为自然养护28天或者蒸汽养护后再自然养护28天；蒸汽养护的制度为：静停时间大于或等于0小时，升温速度不超过20℃/h，恒温温度为45～70℃，恒温时间2～6小时，自然降温后自然养护至28天。可采用24小时低温蒸汽养护后自然养护的方法，蒸汽养护可以明显提高制品的早期强度，对后期强度影响不大。

本发明的有益效果是：尾矿砂砖以尾矿砂为主要原料，同时还直接利用了未经处理的工业废渣磷石膏，为尾矿资源和磷石膏再利用提供了新的途径；具有成本低廉、强度较高、尾矿利用率大的特点。本发明所用的胶凝材料为钢渣、磷石膏、石灰石、矿渣，原料大部分来自工业废料，节能环保，且生产工艺简单，产品性能可以满足JC/T 422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》标准的要求。

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：

一种尾矿砂砖，它由钢渣、石灰石、矿渣、磷石膏、尾矿砂和水原料制备而成，各原料所占重量百分比见表1。

表1：各原料配比及产品的抗压强度(表中的配比为重量百分比)：

尾矿砂选用磷尾矿砂(磷矿尾矿砂)，磷尾矿砂的粒径小于2mm。

尾矿砂砖的28天抗压强度结果见表1，产品(尾矿砂砖)其它性能也都可以满足JC/T422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》标准的要求。

上述一种尾矿砂砖的制备方法，它包括如下步骤：

1)配料：按表1选取钢渣、石灰石、磷石膏、矿渣、尾矿砂和水原料，所述的钢渣、石灰石、矿渣分别为100℃烘干后的钢渣、石灰石、矿渣，备用；

2)粉磨：将钢渣粉磨至勃氏比表面积498m²/kg；石灰石粉磨至勃氏比表面积378m²/kg；矿渣粉磨至勃氏比表面积387m²/kg；所述磷石膏为未处理过的磷石膏；尾矿砂选用磷尾矿砂(磷矿尾矿砂)，磷尾矿砂的粒径小于2mm；

3)先将钢渣、石灰石、磷石膏、矿渣和尾矿砂混合搅拌，再加入水搅拌均匀，得到混合料；

4)成型：将上述混合料在成型设备中压制成型，成型压强为20MPa，得砖坯；

5)养护：砖坯采用自然养护28天，得到尾矿砂砖。

实施例2：

一种尾矿砂砖，它由钢渣、石灰石、矿渣、磷石膏、尾矿砂和水原料制备而成，所占重量百分比按照实施例1中第八个配方(序号为8)进行配料，见表1。

制备方法与实施例1基本相同，与实施例1不同之处在于：依次改变例1中钢渣、石灰石、矿渣原料中一种原料的比表面积，保持其余两种原料的比表面积同实施例1，原料改变的比表面积以及尾矿砂砖的28天抗压强度结果见表2，产品其它性能也都可以满足JC/T422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》标准的要求。

表2：原料单独粉磨至不同比表面积的产品抗压强度对比(单位：MPa)

实施例3：

一种尾矿砂砖，它由钢渣、石灰石、矿渣、磷石膏、尾矿砂和水原料制备而成，所占重量百分比按照实施例1中第八个配方(序号为8)进行配料，见表1。

制备方法与实施例1基本相同，与实施例1不同之处在于：钢渣、石灰石、矿渣任意两种以上(含任意两种)混合粉磨，各混合物的成分、比表面积以及尾矿砂砖的28天抗压强度结果见表3，产品其它性能也都可以满足JC/T 422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》标准的要求。

表3：部分原料混合粉磨的产品抗压强度对比(单位：MPa)

实施例4：

一种尾矿砂砖，它由钢渣、石灰石、磷石膏、矿渣、尾矿砂和水原料制备而成，各原料所占重量百分比按照实施例1中第八个配方(序号为8)进行配料，见表1。

原料与实施例1不同之处在于：用铁尾矿砂、铜尾矿砂、金尾矿砂或铅锌尾矿砂代替磷尾矿砂，铁尾矿砂、铜尾矿砂、金尾矿砂或铅锌尾矿砂的粒径小于2mm。

制备方法与实施例1基本相同，与实施例1不同之处在于：用铁尾矿砂、铜尾矿砂、金尾矿砂或铅锌尾矿砂代替磷尾矿砂。尾矿砂砖的28天抗压强度结果见表4，产品其它性能也都可以满足JC/T 422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》标准的要求。

表4：不同种类尾矿的产品抗压强度对比(单位：MPa)

表4说明：本发明尾矿砂砖的抗压强度较高。

实施例5：

一种尾矿砂砖，它由钢渣、石灰石、磷石膏、矿渣、尾矿砂和水原料制备而成，各原料所占重量百分比按照实施例1中第八个配方(序号为8)进行配料，见表1。

制备方法与实施例1基本相同，与实施例1不同之处在于：变化了成型压力。不同的成型压强所得尾矿砂砖的28天抗压强度结果见表5，产品其它性能也都可以满足JC/T

422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》标准的要求。

表5：不同成型压强的产品抗压强度对比(单位：MPa)

成型压强	15	20	25	30
					抗压强度	20.0	21.8	22.4	22.7

实施例6：

尾矿砂砖按实施例1中的各组配比，并按实施例1的方法制备。制备方法不同在于：进行低温蒸汽养护后再自然养护。与自然养护28天抗压强度对比，结果见表6。

采用如下蒸汽养护制度：静停时间为1小时，升温速度不超过20℃/h，恒温温度为45～70℃，恒温时间2～6小时，自然降温后自然养护至28天。适宜的蒸汽养护制度及28天抗压强度结果见表6，产品其它性能也都可以满足JC/T 422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》标准的要求。

表6：不同养护制度的抗压强度对比(单位：MPa)

Claims (4)

1.一种尾矿砂砖，其特征在于它由钢渣、石灰石、矿渣、磷石膏、尾矿砂和水原料制备而成，各原料所占重量百分比为：钢渣1～10％、石灰石1～10％、矿渣10～40％、磷石膏5～20％、尾矿砂25～70％、水9～13％，各原料所占重量百分比之和为100％；

所述钢渣、石灰石、矿渣分别粉磨至：钢渣的比表面积大于250m²/kg，石灰石的比表面积大于200m²/kg，矿渣的比表面积大于200m²/kg；

所述钢渣、石灰石、矿渣中任意两种以上混合粉磨至：比表面积大于200m²/kg；任意两种混合粉磨时，落单的一种单独粉磨至：钢渣的比表面积大于250m²/kg，石灰石的比表面积大于200m²/kg，矿渣的比表面积大于200m²/kg。

2.根据权利要求1所述的一种尾矿砂砖，其特征在于：所述磷石膏为未处理过的磷石膏。

3.根据权利要求1所述的一种尾矿砂砖，其特征在于：所述尾矿砂为磷尾矿砂、铁尾矿砂、铜尾矿砂、金尾矿砂或铅锌尾矿砂；尾矿砂的粒径小于2mm。

4.如权利要求1所述的一种尾矿砂砖的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)配料：按各原料所占重量百分比为：钢渣1～10％、石灰石1～10％、矿渣10～40％、磷石膏5～20％、尾矿砂25～70％、水9～13％，各原料所占重量百分比之和为100％，选取钢渣、石灰石、矿渣、磷石膏、尾矿砂和水原料；

2)采用下述二种方法之一粉磨：

①将钢渣、石灰石、矿渣分别粉磨至：钢渣的比表面积大于250m²/kg，石灰石的比表面积大于200m²/kg，矿渣的比表面积大于200m²/kg；

②将钢渣、石灰石、矿渣中任意两种以上混合粉磨至：比表面积大于200m²/kg；任意两种混合粉磨时，落单的一种单独粉磨至：钢渣的比表面积大于250m²/kg，石灰石的比表面积大于200m²/kg，矿渣的比表面积大于200m²/kg；

3)先将钢渣、石灰石、矿渣、磷石膏和尾矿砂混合搅拌，再加入水搅拌，得到混合料；

4)成型：将上述混合料在成型设备中压制成型，成型压强为15～30MPa，得砖坯；

5)养护：对砖坯进行养护，得到尾矿砂砖。