CN103058618B - 一种铅锌尾矿制备硅酸盐砖的方法 - Google Patents

一种铅锌尾矿制备硅酸盐砖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明针对铅锌尾矿二氧化硅含量低、密度大的、颗粒粗等特点，提供了一种制备蒸压硅酸盐墙体材料的方法。本发明的优点在于，利用铅锌尾矿具有高的真密度、含有一定数量的粗颗粒，具有很高的堆积密度，可以用于硅酸盐砖的骨料，有很好的成型压力传递效果，有利于压制成型，可以获得很高的压制成型密度，通过掺加部分磨细石英砂，弥补铅锌尾矿二氧化硅含量不足的缺陷，该方法是一种工艺简单、成本低廉的铅锌尾矿处理方法。

Description

一种铅锌尾矿制备硅酸盐砖的方法
技术领域
本发明属于无机固体废弃物资源化利用领域，本发明适用于铅锌尾矿综合利用，是一种利用石英含量低、密度高的铅锌尾矿制备新型建筑墙体材料的方法。
背景技术
铅锌尾矿是铅锌矿选矿后排出的粉状废渣，一般中等规模的铅锌选矿厂年排放尾矿量在10—30万吨左右。铅锌尾矿排放量大,现在一般采取堆场堆放的方式，需占用大量农田，还对附近的河流造成污染，因此对铅锌尾矿的综合利用已势在必行。
铅矿石在自然界品种有150多种，但主要开采价值也只有方铅矿（PbS）、白铅矿（PbCO3），锌矿石也有50多种，然而最常见的只有闪锌矿(ZnS)、菱锌矿（ZnCO3）。铅锌矿成因复杂，生长环境不同造成铅锌矿与伴生矿种类差异较大。不同地质条件、不同地域的铅锌矿产生的尾矿成分差异较大。本发明针对福建尤溪县的铅锌尾矿利用开展工作，其尾矿成分见表1.
表1化学成分分析
SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO S L．O．I
30.537 14.513 1.21 23.576 6.16 3.86
对尾矿矿物相进行分析，见X-ray衍射图谱，对其物相鉴定表明，其主要矿物相是石英、云母、透闪石、绿泥石、长石、黄铁矿（FeS2）、钙铁辉石（CaFe[Si2O6]）。
结合铅锌尾矿成分和尾矿X-ray衍射物相分析，可以初步判断尾矿主要物相钙铁辉石、长石、云母、绿泥石、黄铁矿等物相含量之和超过70%，尾矿石英含量不足20%。
尾矿密度测试结果与各类矿物的密度见表2。铅锌尾矿密度3.48（g/cm3），高于天然河砂和混凝土骨料密度。
表2各类矿物的密度
目前铅锌尾矿利用主要作为矿化剂来生产水熟料，可以有效地降低熟料矿物形成温度，加速硅酸三钙反应进程，从而有效地达到节能降耗，降低生产成本作用。根据铅锌尾矿富含氧化钙、氧化铁等成分，利用铅锌尾矿代替部分原料生产水泥，既起到补充粘土铁含量不足，还可以节省钙质原料。
根据铅锌尾矿中富含二氧化硅制备硅酸盐制品，这类尾矿石英含量超过60%以上，可以用来生产加气混凝土。但是对石英含量低于20%在硅酸盐制品中利用目前尚未见报道。
发明内容
本发明针对铅锌尾矿二氧化硅含量低、密度大的、颗粒粗等特点，提供了一种制备蒸压硅酸盐墙体材料的方法，该方法是一种工艺简单、成本低廉的铅锌尾矿处理方法。
实现本发明目的的技术方案为：一种铅锌尾矿制备硅酸盐砖的方法，具体步骤如下：
第一步：将石灰、石英砂粉、铅锌尾矿、河砂和一半的拌合水放入强制式搅拌机中搅拌，待物料混合均匀、开始呈湿润状态时停止搅拌，得到混合料；
第二步：将混合料放置，让石灰充分消化，当混合料升温达到最高温度后，石灰消化完成。
第三步：将消化的混合料掺加剩余一半的拌合水放入强制式搅拌机中搅拌。
第四步：将搅拌成团的混合料经过碾压处理进一步提高活性和均匀性，提高压制坯体的密实度
第五步：将第二次搅拌的混合料直接放入砖块成型机的模具中，经过加压，获得成型砖坯；
第六步：将成型的砖坯堆静置，至砖坯质具有良好的初始强度，可以运送入蒸压釜；
第七步：将砖坯送入蒸压釜，升温并保温，随后降温后出釜，可得到能代替普通粘土砖的铅锌尾矿硅酸盐砖墙体材料。
本发明的优点为：①利用铅锌尾矿具有高的真密度、含有一定数量的粗颗粒，具有很高的堆积密度，可以用于硅酸盐砖的骨料，有很好的成型压力传递效果，有利于压制成型，可以获得很高的压制成型密度；②利用铅锌尾矿含有部分石英，这部分二氧化硅可以与活性氧化硅进行水热合成，作为骨料的铅锌尾矿与水化硅酸钙具有更好的结合，增加硅酸盐砖的强度；③通过掺加部分磨细石英砂，弥补铅锌尾矿二氧化硅含量不足的缺陷，可以提高水热合成水化硅酸钙的含量，提高铅锌尾矿硅酸盐制品的物理性能；④氧化钙与石英反应形成托贝莫来石（5CaO·6SiO2·5H2O）与部分双碱水化硅酸钙（2CaO·SiO2·2H2O）；⑤本发明采用论碾技术，将搅拌成团的混合料经过碾压处理进一步提高活性和均匀性，提高压制坯体的密实度。
附图说明
附图为本发明制备铅锌尾矿蒸压硅酸盐砖的的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供一种铅锌尾矿制备硅酸盐砖的方法，具体步骤如下：
第一步：混合料制备
将石灰、石英砂粉、铅锌尾矿、河砂和一半的拌合水放入强制式搅拌机中搅拌4-8分钟，待物料混合均匀、开始呈湿润状态时停止搅拌，得到混合料；其中混合料配合的质量比为石灰：铅锌尾矿：石英砂粉：河砂：拌合水等于1：1.5-5：0.4-1.5：0.4-1.5：0.5-0.8；所述石英砂粉是将石英砂经过磨细获得，细度控制在0.08mm，筛余小于6%，二氧化硅（SiO2）含量89%；石灰需要磨细，细度控制在0.08mm，筛余小于20%，有效钙（A-CaO）72%；铅锌尾矿取自尾矿排放地，含水率小于5%。
第二步：混合料消化
将混合料放置3-6个小时，让石灰充分消化，当混合料升温达到60～70℃后，石灰消化完成。
第三步：混合料二次搅拌
将消化的混合料掺加剩余一半的拌合水放入强制式搅拌机中搅拌2-4分钟。
第四步：混合料论碾
将搅拌成团的混合料经过碾压处理进一步提高活性和均匀性，提高压制坯体的密实度
第五步：混合料成型
本发明采用加压成型，将第二次搅拌的混合料直接放入砖块成型机的模具中，经过加压，获得标准砖尺寸大小240*115*53mm的成型砖坯；
第六步：静停
把成型的砖坯堆放在20℃-30℃的环境静置3-8小时，至砖坯质具有良好的初始强度，可以运送入蒸压釜；
第七步：高温蒸汽养护
将砖坯送入蒸压釜，2-3小时升温到170-180℃，在180℃保温8-10小时，降温2-3小时后出釜，可得到能代替普通粘土砖的铅锌尾矿硅酸盐砖墙体材料。
下面具体说明本发明的实施方式。
实施例1：混合料配合比见表3
表3实施例1混合料配合比
第一步：混合料制备
将石灰14公斤、石英砂粉10公斤、铅锌尾矿66公斤、河砂10公斤和一半的拌合水5公斤放入强制式搅拌机中搅拌4-8分钟，待物料混合均匀、开始呈湿润状态时停止搅拌，得到混合料；
第二步：混合料消化
将混合料放置3-6个小时，让石灰充分消化，当混合料升温达到最高温度（60-70℃）后，石灰消化完成。
第三步：混合料二次搅拌
将消化的混合料掺加剩余一半的拌合水5公斤放入强制式搅拌机中搅拌2-4分钟.。
第四步：混合料论碾
将搅拌成团的混合料经过碾压处理进一步提高活性和均匀性，提高压制坯体的密实度
第五步：混合料成型
本发明采用加压成型，将第二次搅拌的混合料直接放入砖块成型机的模具中，经过加压，获得标准砖尺寸大小240*115*53mm的成型砖坯；
第六步：静停
把成型的砖坯堆放在20℃-30℃左右的环境静置3-8小时，至砖坯质具有良好的初始强度，可以运送入蒸压釜；
第七步：高温蒸汽养护
将砖坯送入蒸压釜，2-3小时升温到170-180℃，在180℃保温8-10小时，降温2-3小时后出釜，可得到能代替普通粘土砖的铅锌尾矿硅酸盐砖墙体材料。
实施例2：混合料配合比见表4。
表4实施例2混合料配合比
第一步：混合料制备
将石灰17公斤、石英砂粉15公斤、铅锌尾矿53公斤、河砂15公斤和一半的拌合水5.5公斤放入强制式搅拌机中搅拌4-8分钟，待物料混合均匀、开始呈湿润状态时停止搅拌，得到混合料；
第二步：混合料消化
将混合料放置3-6个小时，让石灰充分消化，当混合料升温达到最高温度（60-70℃）后，石灰消化完成。
第三步：混合料二次搅拌
将消化的混合料掺加剩余一半的拌合水5.5公斤放入强制式搅拌机中搅拌2-4分钟.。
第四步：混合料论碾
将搅拌成团的混合料经过碾压处理进一步提高活性和均匀性，提高压制坯体的密实度
第五步：混合料成型
本发明采用加压成型，将第二次搅拌的混合料直接放入砖块成型机的模具中，经过加压，获得标准砖尺寸大小240*115*53mm的成型砖坯；
第六步：静停
把成型的砖坯堆放在20℃-30℃左右的环境静置3-8小时，至砖坯质具有良好的初始强度，可以运送入蒸压釜；
第七步：高温蒸汽养护
将砖坯送入蒸压釜，2-3小时升温到170-180℃，在180℃保温8-10小时，降温2-3小时后出釜，可得到能代替普通粘土砖的铅锌尾矿硅酸盐砖墙体材料。
实施例3：混合料配合比见表5。
表5、实施例3混合料配合比
第一步：混合料制备
将石灰20公斤、石英砂粉15公斤、铅锌尾矿45公斤、河砂20公斤和一半的拌合水6公斤放入强制式搅拌机中搅拌4-8分钟，待物料混合均匀、开始呈湿润状态时停止搅拌，得到混合料；
第二步：混合料消化
将混合料放置3-6个小时，让石灰充分消化，当混合料升温达到最高温度（60-70℃）后，石灰消化完成。
第三步：混合料二次搅拌
将消化的混合料掺加剩余一半的拌合水6公斤放入强制式搅拌机中搅拌2-4分钟。
第四步：混合料论碾
将搅拌成团的混合料经过碾压处理进一步提高活性和均匀性，提高压制坯体的密实度
第五步：混合料成型
本发明采用加压成型，将第二次搅拌的混合料直接放入砖块成型机的模具中，经过加压，获得标准砖尺寸大小240*115*53mm的成型砖坯；
第六步：静停
把成型的砖坯堆放在20-30℃左右的环境静置3-8小时，至砖坯质具有良好的初始强度，可以运送入蒸压釜；
第七步：高温蒸汽养护
将砖坯送入蒸压釜，2-3小时升温到170-180℃，在180℃保温8-10小时，降温2-3小时后出釜，可得到能代替普通粘土砖的铅锌尾矿硅酸盐砖墙体材料。
表6、铅锌尾矿砖的抗压强度
实施例 实施例1 实施例2 实施例3 粘土砖
抗压强度MPa 29.2 26.4 21 10-15

Claims (4)

1.一种铅锌尾矿制备硅酸盐砖的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
 第一步：将石灰、石英砂粉、铅锌尾矿、河砂和一半的拌合水放入强制式搅拌机中搅拌4-8分钟，待物料混合均匀、开始呈湿润状态时停止搅拌，得到混合料，所述石灰、铅锌尾矿、石英砂粉、河砂、拌合水的质量比为 1：1.5-5：0.4-1.5：0.4-1.5：0.5-0.8；其中石英砂粉是将石英砂经过磨细获得，细度控制在 0.08mm，筛余小于 6%；石灰经过磨细，细度控制在 0.08mm，筛余小于 20%；
第二步：将混合料放置3-6个小时，让石灰充分消化，当混合料升温达到最高温度60-70℃后，石灰消化完成；
第三步：将消化的混合料掺加剩余一半的拌合水放入强制式搅拌机中搅拌；
第四步：将搅拌成团的混合料经过碾压处理进一步提高活性和均匀性，提高压制坯体的密实度；
第五步：将第二次搅拌的混合料直接放入砖块成型机的模具中，经过加压，获得成型砖坯；
第六步：将成型的砖坯堆静置，至砖坯质具有良好的初始强度，运送入蒸压釜；
第七步：将砖坯送入蒸压釜，2-3小时升温到 170-180℃并在 180℃保温 8-10小时，随后降温2-3小时后出釜，得到能代替普通粘土砖的铅锌尾矿硅酸盐砖墙体材料。
2.根据权利要求 1所述的一种铅锌尾矿制备硅酸盐砖的方法，其特征在于，第三步中搅拌时间为 2-4分钟。
3.根据权利要求 1所述的一种铅锌尾矿制备硅酸盐砖的方法，其特征在于，所述成型砖坯的标准砖尺寸大小为 240*115*53mm。
4.根据权利要求 1所述的一种铅锌尾矿制备硅酸盐砖的方法，其特征在于，第六步中将成型的砖坯堆放在 20℃-30℃的环境静置 3-8小时。
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