CN103204698A - 一种利用铁尾矿制备环保型透水砖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用铁尾矿制备环保型透水砖的方法，属于铁尾矿资源综合利用及建筑陶瓷材料领域。其特征是以铁尾矿为基本骨料，引入一定量的废玻璃渣，制备出了性能优异的环保型透水砖；包括以下工艺步骤：原料破碎，球磨，配料，混合，干燥，成型，烧成，切割磨削。其中配料组成按重量百分比为铁尾矿30%~60%，玻璃粉5%~15%，粘土15%~30%，石英15%~24%，钾长石5%~15%，碳化硅0.25%~1.5%。制备的透水砖抗压强度高，耐磨性好，透水性优异，符合国家透水砖相关标准，为铁尾矿资源的高技术、高附加值应用开辟了新途径。

Description

一种利用铁尾矿制备环保型透水砖的方法

技术领域

本发明属于铁尾矿资源综合利用及建筑陶瓷材料领域，具体涉及一种利用铁尾矿制备环保型透水砖的方法。

技术背景

随着经济的发展和现代化建设的进程，许多城镇逐步被钢筋混凝土房屋，大型基础设施及各种不透水的场地和道路所覆盖。在为人们提供便利的同时，这些不透水的地面亦给城市的生态环境带来许多负面影响。地表的硬化使得大气降水难以及时渗入地下，地表径流增多，形成热岛效应以及排水不足，引起内涝、城市地表沉降等环境问题，透水砖具有许多其他砖所不具有的特性，主要是良好的渗水性及保湿型。如果采用透水性材料铺筑各种场地和路面，增大透水面积，就可以有效缓解城市不透水硬化地面对城市生态造成的负面影响，使城市与自然协调发展，走维护生态平衡的可持续发展道路。

尾矿是矿石选别后的一种固体废弃物，它的大量排放不仅污染环境，危害人民的生命和财产安全，而且还占用大量的土地，浪费资源。因此，综合利用利用尾矿资源，使之变废为宝，变害为利，是实现矿产资源可持续发展的重要途径。但就目前来说，对尾矿的利用基本处于起步阶段，大多数仅停留在回收部分有价金属组分，对尾矿中大量的非金属组分却较少开发利用，而这些组分也存在着较大的利用价值，随着我国矿产资源的日益枯竭，对尾矿的合理利用也逐渐引起人们的重视。尾矿在免蒸砖、烧结页岩、保温砖、水泥等领域已有部分应用。

铁尾矿是一种复合矿物原料，除了含有一定量的金属组分外，主要矿物组分是脉石矿物，如石英、辉石、长石、云母、石榴石、角闪石及其蚀变矿物。化学成分主要以铁、硅、钙、镁、铝的氧化物为主，并伴有少量的磷、硫等。目前对尾矿的二次利用已经有了一些研究成果，主要是利用铁尾矿来制备仿古砖、通体砖、保温砖等墙地砖材料，但在制备过程中始终存在一些技术难点，这些问题，在很大程度上制约了铁尾矿在建筑陶瓷领域中的应用，如武汉理工大学专利公开号CN102515828A的中国专利申请公开了一种利用铁尾矿和铁矿围岩制备多孔保温材料的方法，它是以铁尾矿和铁矿围岩为主要原料，添加助溶剂，发泡剂和稳泡剂，混合均匀后加水湿磨成浆料微波煅烧而成。该发明虽然铁尾矿和铁矿围岩利用率高，但存在着制作成本高，产品附加值低的缺点。如公开号为CN102167618A的中国专利申请公开了一种粉煤灰-铁尾矿基多孔保温材料及其制备方法，它由粉体固体废弃物、粘结剂、助溶增韧剂和复合发泡剂混合而成，但其存在着传热不均匀、发泡气孔尺寸分布差异大，保温性能差的问题，难以实现工业化生产。

传统工艺中，透水砖是采用矿渣废料、废陶瓷为原料，经两次成型，高温烧成，是绿色环保产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种将铁尾矿应用到环保型透水砖中的方法，成功研制出以铁尾矿为主要原料的绿色环保型透水砖，该砖透水性能好，强度高，烧成温度适当，成本低廉，结构优良，适用于城市广场路面和行人便道的环保型绿色建筑材料，不但解决了尾矿资源利用率低的问题，还为实现建筑环保提供了一种新型的透水材料，实现了变废为宝，变害为利。

一种利用铁尾矿制备环保型透水砖的方法，以铁尾矿为基本骨料，以废玻璃渣和长石为烧结助剂，以粘土为粘接剂，以碳化硅为辅助发泡剂；包括以下工艺步骤：原料破碎，球磨，配料，混合，干燥，成型，烧成。

（1）破碎：对粒状铁尾矿和废玻璃渣进行破碎得到铁尾矿粉和玻璃粉；

（2）球磨：对经破碎的废玻璃粉和铁尾矿粉进行细磨，要求其粒度达到200目以下，碳化硅粒度要求达到320目以下；

（3）配料：按所要求制备材料的成分和配比进行配料；以重量百分比计，按铁尾矿30%~60%，玻璃粉5%~15%，粘土15%~30%，石英15%~24%，钾长石5%~15%，碳化硅0.25%~1.5%配料；

（4）湿混：将配制好的混合料以料：磨球：水为1：2：0.8的比例进行球磨混合，湿混时间为12~16小时；

（5）干燥：将湿混后的浆料放入烘箱中于60℃~70℃下烘干；

（6）成型：将烘干后的粉料直接放入耐火材料挡板围成的方框内烧制成型，或放入模具中干压成型，成型压力为10MPa~40MPa。

（7）烧成：将压制好的制品放入高温箱式电阻炉中，其烧成制度为：以3℃/min~5℃/min的速率升温至500℃~600℃，以6℃/min ~7℃/min的速率升温至900℃~1000℃,以1℃/min ~2℃/min的速率升温至1100℃~1200℃后保温40min，最后在炉内自然冷却至常温。制备的透水砖抗压强度30MPa~60MPa，容重0.8g/cm³~1.6g/cm³，透水率为0.010cm/s ~0.030cm/s。

本发明以铁尾矿为主要原料制成性能优异的环保型透水砖，实现了高技术含量生产高附加值产品的良好效果，为铁尾矿的大量、整体利用提供了一条切实可行的途径，而且整个生产工艺简单，制品性能优良，成本低，适合工业化大生产。

本发明的优点表现在：

1. 将废玻璃应用在本发明中，由于玻璃粉在较低温度下熔化，促进液相生存，不仅能降低制品的烧成温度，提高制品强度，而且实现了固体废弃物的二次利用；

2.充分利用了尾矿中氧化铁，石膏，碳酸盐等在高温下分解或反应产生气体的特点，减少了发泡剂的使用，节约了成本；

3.铁尾矿中的金属氧化物等成分降低了陶瓷烧成温度，相对于一般生产工艺降低20℃左右，大幅度降低了环保型透水砖的烧成能耗。

4.生产中以粘土为粘结剂和悬浮剂，避免了添加剂的使用，节约了成本，同时粘土的引入促使制品中莫来石晶相的生存，大大提升了透水砖的机械强度和耐磨性。

具体实施方式

实施例1

根据下表重量百分比组成，按照原料破碎，球磨，配料，混合，干燥，成型，烧成的工艺流程制备出环保型透水砖

钾长石	粘土	玻璃粉	石英	铁尾矿	碳化硅
						10	24	10	20	35	1

其中部分工艺参数为：湿磨时间：16小时，过200目筛；采用干压成型，成型压力为30MPa；烧成温度：1150℃，保温40分钟。

制得的发泡陶瓷材料孔径分布均匀，孔隙率为30%，容重为1.2 g/cm³，透水率0.013cm/s，抗压强度50MPa。

实施例2

根据下表重量百分比组成，按照原料破碎，球磨，配料，混合，干燥，烧成成型，机械加工的工艺流程制备出环保型透水砖

钾长石	粘土	玻璃粉	石英	铁尾矿	碳化硅
						8	12	10	17	52	1

其中部分工艺参数为：球磨时间：12小时，过200目筛；干燥后的粉体无需成型直接放入挡板中烧成；烧成温度：1200℃，并保温40分钟。

制得的发泡陶瓷材料孔径分布均匀，孔隙率为46%，容重为0.9 g/cm³，透水率为0.024cm/s，抗压强度36MPa。

Claims (2)

1.一种利用铁尾矿制备环保型透水砖的方法，其特征在于以铁尾矿为基本骨料，以废玻璃渣和长石为烧结助剂，以粘土为粘接剂，以碳化硅为辅助发泡剂；具体工艺步骤如下；

（1）破碎：对粒状铁尾矿和废玻璃渣进行破碎得到铁尾矿粉和玻璃粉；

（2）球磨：对经破碎的废玻璃粉和铁尾矿粉进行细磨，要求其粒度达到200目以下，碳化硅粒度要求达到320目以下；

（3）配料：按所要求制备材料的成分和配比进行配料；以重量百分比计，按铁尾矿30%~60%，玻璃粉5%~15%，粘土15%~30%，石英15%~24%，钾长石5%~15%，碳化硅0.25%~1.5%配料；

（4）湿混：将配制好的混合料以料：磨球：水为1：2：0.8的比例进行球磨混合，湿混时间为12~16小时；

（5）干燥：将湿混后的浆料放入烘箱中于60℃~70℃下烘干；

（6）成型：将烘干后的粉料直接放入耐火材料挡板围成的方框内烧制成型，或放入模具中干压成型，成型压力为10MPa~40MPa；

（7）烧成：将压制好的制品放入高温箱式电阻炉中，其烧成制度为：以3℃/min~5℃/min的速率升温至500℃~600℃，以6℃/min ~7℃/min的速率升温至900℃~1000℃,以1℃/min ~2℃/min的速率升温至1100℃~1200℃后保温40min，最后在炉内自然冷却至常温。

2.根据权利要求1所述的一种利用铁尾矿制备环保型透水砖的方法，其特征在于：制备的透水砖抗压强度30MPa~60MPa，容重0.8g/cm³~1.6g/cm³，透水率为0.010cm/s ~0.030cm/s。