CN102531512B - 利用铁尾矿或石英岩类煤矸石和脱硫石膏制备的抹灰材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用铁尾矿或石英岩类煤矸石和脱硫石膏制备的抹灰材料，由以下质量百分比的原材料制成：脱硫石膏：40％～50％；铁尾矿砂或石英岩类煤矸石砂：30％～40％；胶凝材料：2％～10％；缓凝剂：0.1％～0.5％；保水剂：0.1％～0.5％；有机聚合物：0.5％～3％；填料：10％～15％。原料的百分比之和为100％。是一种成本较低并且能大宗消耗以上两种固体废弃物的建筑材料，减少其占用的土地，减少环境污染，力求最大限度拯救自然生态环境。该产品粘接力强、不空鼓开裂、施工质量好、保温、隔热、节能、防火，具有呼吸功能，自动调节室内温湿度，创造良好的居住环境。可广范应用在各种砌体抹灰。

Description

利用铁尾矿或石英岩类煤矸石和脱硫石膏制备的抹灰材料

技术领域

本发明属于建筑材料和工业固体废弃物资源再利用技术领域，涉及一种利用铁尾矿或石英岩类煤矸石和脱硫石膏共同制备的建筑抹灰材料。

背景技术

矿产资源是地球的稀缺资源，其开发利用是人类社会生存和发展的基础。我国目前已探明矿产资源总值居世界第3位，但人均占有量仅为世界人均占有量的1/2。伴随着我国经济的快速发展，我国有很多矿产资源面临枯竭的境地，因此提高资源的综合循环利用水平，迫在眉睫。

目前，我国工业固体废弃物综合利用率在60％左右，而金属尾矿和煤矸石综合利用率平均不到10％。它们的综合利用技术难度大，利用的技术水平大大落后。金属尾矿和煤矸石已成为我国目前产出量最大、综合利用率最低的工业固体废弃物。

国内外研究进展

金属尾矿是选矿厂在特定经济技术条件下，将矿石磨细、选取“有用组分”后所排放的废弃物，其中含有一定数量的有用金属和矿物，具有粒度细、数量大、成本低、可利用性差的特点。它的随意排放是造成环境污染的重要原因，也是资源损失常见的途径。由于该类废弃物自身附加值较低，在不同类型的尾矿中，其化学成分和矿物成分的含量差别较大，且具有不同的结晶化学行为，使得尾矿的综合利用存在较大难度。在国内外已引发严重的环境问题，成为制约地方经济发展，破坏人类生存环境的重要问题。

而煤矸石具有与金属尾矿类似的特点，它是采煤工业常见的废弃物之一。现已发展成为我国排放量最大的工业固体废弃物之一，随着采煤量的不断增加，煤矸石的排放量也越来越多。煤矸石的堆积不但占用大量耕地，而且煤矸石中所含的硫化物散发后会污染大气和水源，造成严重的后果。解决煤矸石的处理和利用问题已迫在眉睫。

工业金属尾矿和煤矸石种类繁多，性能差异较大，世界各国在确定循环利用技术路线的过程中，应根据具体对象区别对待，提出不同循环利用方向。

近年来，随着城市建设规模不断扩大，建筑材料的使用量不断增大。砂子作为一种自然资源，是配制混凝土及砂浆制品的重要组成材料。它再生周期漫长，长期开采使得储量日趋枯竭。在利益的驱动下，无序、过度的烂采乱挖，造成了资源流失、堤防受损，严重影响了航运、破坏环境。由于河砂的开采量逐年减少，在不远的将来，必将严重制约建筑市场的健康发展。人工砂作为替代品，已逐步进入市场，在一定程度上缓解了河砂资源的紧缺局面。但开山采石，同样消耗大量的自然资源，破碎过程产生粉尘污染，破坏环境，还可能引发地质灾害，为环境带来负面效应，不符合可持续发展原则。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用物理化学性质较为稳定的惰性细骨料：工业铁尾矿或石英岩类煤矸石与电厂排放的脱硫石膏，主材利用这三类较难处理的工业废弃物制备建筑工程广泛使用的建筑抹灰材料配方。利用电厂排放的脱硫石膏和铁尾矿或石英岩类煤矸石为核心材料，制备成本较低并且能大宗消耗以上三大类工业固体废弃物的建筑材料，可有效减少占用的土地量，降低环境污染，力求最大限度改善自然生态环境。该体系的抹灰材料粘接力强、不空鼓开裂、施工质量好、保温、隔热、节能，具有呼吸功能和墙体自动调节室内温湿度等功能，有利于创造良好的居住环境，可广范应用在各种砌体抹灰工程中，特别适合于室内的抹灰施工。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种利用铁尾矿或石英岩类煤矸石和脱硫石膏制备的抹灰材料，其特征在于，该抹灰材料由以下质量百分比的原材料制成：脱硫石膏：40％～50％，经选铁工艺的铁尾矿砂或经破碎工艺制备的石英岩类煤矸石砂：30％～40％；快硬膨胀型胶凝材料：2％～10％；石膏缓凝剂：0.1％～0.5％；保水剂：0.1％～0.5％；有机聚合物：0.5％～3％；粉状固体填料：10％～15％。原料百分比之和为100％。

经试验证明，本发明的铁尾矿或石英岩类煤矸石与脱硫石膏制备的抹灰材料，具有以下特点：

1、成本较低并且能大宗消耗以上三大类工业固体废弃物；

2、粘接力强、不空鼓、不开裂、施工质量好；

3、具备一定的保温、隔热、节能、防火；

4、具有可呼吸功能，能够自动调节室内温湿度，创造良好的居住环境；

5、可广范应用在各种砌体抹灰，尤其适合于冬季内墙施工。

具体实施方式

本发明的宗旨是通过科学合理地分析铁尾矿和煤矸石的排放情况，探索一条资源开发与环境保护协调发展之路，将尾矿和煤矸石资源化利用与土木工程发展相结合，为实现行业和国民经济的可持续发展做出重要贡献。

大量的生产实践和试验研究表明：铁尾矿的粒径总体偏细，性能指标与特制人工砂接近。而石英岩类煤矸石，除含有少量煤粉外，大部分含有石英的成分，其物理化学性质与石英砂较为相似。为此，可充分发挥这一特点，生产各类高中低端的建筑材料产品，如：普通建筑砂浆、瓷砖胶粘剂、抹面砂浆、粘结砂浆和自流平砂浆等系列功能产品。如果将不同粒径的铁尾矿和破碎后分级制备的石英岩类煤矸石颗粒进行合理的级配处理，可获得大量的优质细骨料。

铁尾矿和石英岩类煤矸石的高效循环利用方案及技术创新路线的最终实施，为矿产冶金工业和煤炭工业的循环经济与建筑工业的低碳发展相结合的创新模式，提供了一条新的发展思路，有望实现资源有效、合理的整合与分配，推动社会的健康与和谐的发展。

以下是本实施例的工业铁尾矿或石英岩类煤矸石与脱硫石膏制备的抹灰材料的工艺流程，共分三大部分：

一、用工业副产品-脱硫石膏生产建筑用半水石膏粉

在所有工业副产品石膏中，脱硫石膏的质量最优，来源最广，故本专利暂以脱硫石膏生产建筑用半水石膏粉为例，另外，该技术已经十分成熟，国内外有大量应用实例。

脱硫石膏是由电厂排出的，一般是由电厂将其加工为建筑石膏。这种加工模式可利用电厂特有的较低等级的能源，即低压蒸汽作热源进行干燥和煅烧，既可节约能源，又无需另建燃煤、燃气污染。这是电厂自建脱硫石膏生产线的一大特点。

脱硫石膏生产建筑用半水石膏粉，其工艺流程可简单概括如下：

首先是进料，然后干燥，干燥后进行煅烧，煅烧后可以进行粉磨使用。也可以煅烧后由输送环节送至存储。

整条生产线包括：进料、干燥、煅烧、粉磨、输送、包装、蒸汽、压缩空气八个分系统。经过生产加工后，可制备合格的建筑用半水脱硫石膏产品。

二、工业铁尾矿制砂和石英岩类煤矸石制砂

本发明选择的是冶金工业的铁尾矿或煤炭工业制煤过程的石英岩类煤矸石。

工业铁尾矿是以泥浆形式运输和储存的，因此可以在高压输送管道和尾矿库附近建厂。铁尾矿制砂工艺流程可简单概括如下：

将尾矿泥浆经沉淀池后，放置在晒场上，自然晾晒至含水率达到15％～20％，用三回程烘干机烘干。在烘干机外侧加装铁磁选机，对烘干的铁尾矿进行选铁处理，使得尾矿中的铁含量降至5％以下。然后进行筛分后储存。其中，沉淀池的回水可反复利用。

而石英岩类煤矸石一般为块状物料，其中约含有80％以上的石英成分。其潜在火山灰活性较低，将其破碎制成建筑工程中广泛使用的骨料是一种行之有效的处理办法。这里，将石英岩类煤矸石进行清洗并烘干后，利用鄂式破碎机将其破碎成一定的粒度。利用筛分级机可将破碎样分成不同粒级范围的产品。

三、抹灰材料生产

本实施例给出一种利用铁尾矿或破碎后的石英岩类煤矸石和脱硫石膏制备的抹灰材料，该抹灰材料由以下质量百分比的原材料制成：脱硫石膏：40％～50％；铁尾矿砂或石英岩类煤矸石砂：30％～40％；胶凝材料：2％～10％；缓凝剂：0.1％～0.5％；保水剂：0.1％～0.5％；有机聚合物：0.5％～3％；填料：10％～15％。原料的百分比之和为100％。

上述的铁尾矿砂或破碎后制备的煤矸石砂，粒度范围的选择为：粗砂(细度模数3.7～3.1)，中砂(细度模数3.0～2.3)，细砂(细度模数2.2～1.6)，特细砂(细度模数1.5～0.7)，共四种粒级中一种及一种以上不同质量比例关系的组合。

上述石膏主要为电厂排放的脱硫石膏。

上述胶凝材料选择硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥其中一种及一种以上组合。

上述缓凝剂选择有机酸及其可溶盐、碱性磷酸盐、蛋白质类、柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸及丙烯酸钠其中一种及一种以上组合。

上述保水剂选择膨润土、淀粉醚、羧甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚其中一种及一种以上组合。

上述有机聚合物选择可分散性乳胶粉、水解聚乙烯醇其中一种及组合。

上述填料选择石英粉、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、云母粉、煅烧高岭土、钛白粉、硅灰石粉、水镁石粉、高炉磨细矿渣粉、硅灰、沸石粉、粉煤灰其中的一种及一种以上组合。

以下是发明人给出的一个典型的实施例：

按质量百分比取脱硫石膏粉：45％，铁尾矿砂或石英岩类煤矸石砂：35％(由中砂、细砂和特细砂组成，其中，中砂15％，细砂15％，特细砂5％)；胶凝材料(水泥)：5％；缓凝剂(柠檬酸钠)：0.2％；保水剂(膨润土)：0.3％；有机聚合物(可分散性乳胶粉)：1.5％；填料：13％(由石英粉和煅烧高岭土组成，其中石英粉5％，煅烧高岭土8％)。按常规方法制成建筑抹灰材料。

经试验检验表明，该产品粘接力强、不空鼓开裂、施工质量好、保温、隔热、节能、防火，具有呼吸功能，适用于各种砌体抹灰工程。

利用铁尾矿砂和脱硫石膏制备的抹灰材料可以达到如下表指标：

表1：面层粉刷石膏性能：

表2：底层粉刷石膏性能：

经上述试验可见，利用铁尾矿砂和石英岩类煤矸石砂分别与脱硫石膏制备的建筑抹灰材料完全达到相关标准，可以大量运用在建筑工程。

Claims (4)

1.一种利用铁尾矿或石英岩类煤矸石和脱硫石膏制备的抹灰材料，其特征在于，该抹灰材料由以下质量百分比的原材料制成：脱硫石膏：40％～50％，铁尾矿或石英岩类煤矸石砂：30%～40%，无机碱性胶凝材料：2%～10%，缓凝剂：0.1％～0.5％，保水剂：0.1％～0.5％，聚合物：0.5％～3％，填料：10％～15％，原料的百分比之和为100％；

所述的尾矿或煤矸石砂选择粗砂、中砂、细砂和特细砂其中一种及一种以上组合，其中，粗砂的细度模数为3.7～3.1，平均粒径0.5mm以上；中砂的细度模数为3.0～2.3，平均粒径0.5 mm～0.35mm，细砂的细度模数为2.2～1.6，平均粒径0.35 mm～0.25mm，特细砂的细度模数为1.5～0.7，平均粒径0.25mm以下；

所述的缓凝剂选择碱性磷酸盐、柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸及丙烯酸钠其中一种及一种以上组合；

保水剂选择膨润土、淀粉醚、羧甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚其中一种及一种以上组合。

2.如权利要求１所述的利用铁尾矿或石英岩类煤矸石和脱硫石膏制备的抹灰材料，其特征在于，所述的无机碱性胶凝材料选择硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥其中一种及一种以上组合。

3.如权利要求１所述的利用铁尾矿或石英岩类煤矸石和脱硫石膏制备的抹灰材料，其特征在于，所述的聚合物选择可分散性乳胶粉、水解聚乙烯醇其中一种及组合。

4.如权利要求１所述的利用铁尾矿或石英岩类煤矸石和脱硫石膏制备的抹灰材料，其特征在于，所述的填料选择石英粉、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、云母粉、煅烧高岭土、钛白粉、水镁石粉、高炉磨细矿渣粉、硅灰、沸石粉、粉煤灰其中的一种及一种以上组合。