CN103319143A - 一种钾长石尾矿免烧砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料和环保领域，公开了一种钾长石尾矿免烧砖及其制备方法。该免烧砖的组分及其含量为：钾长石尾矿85-90%，化学活化剂0.4-1%，水玻璃8-12%，碱性激活剂0.8-2%。免烧砖的制备方法为：（1）将尾矿中粒度为100目筛上的颗粒作为粗骨料，其余则粉碎至250目筛下作为细骨料；（2）粗骨料和细骨料按质量比混合后，然后加入化学活化剂，室温下放置24小时化学活化；再加入水玻璃和碱性激活剂搅拌混合均匀；（3）模压成型、室温或低温养护后，得到免烧砖成品。本发明实现了减少尾矿污染和尾矿再利用的目的，制备工艺简单，生产成本低，免烧砖的性能达到国家建材行业标准要求。

Description

一种钾长石尾矿免烧砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料和环保领域，涉及一种钾长石尾矿免烧砖及其制备方法。
背景技术
尾矿是矿物选取有用成分后的废弃物。尾矿堆存不仅占用大量土地，也对生态环境造成了严重的破坏。我国目前有大约400-500个尾矿库，修建和维护尾矿库不仅成本很高，而且存在安全隐患。钾长石尾矿以石英矿物为主体，含有少量其它矿物，因而该尾矿也是一种资源。利用钾长石尾矿制备免烧砖，是处理该尾矿有效途径之一，既有社会效益，也有经济效益。
传统粘土砖是一种烧结砖，由于存在挖土毁田的问题，而且能耗高，因此传统的实心粘土砖已被国家禁止使用。开发利用尾矿、废渣免烧砖，不仅可解决尾矿、废渣的处理问题，而且对节能减排、保护环境具有重要意义。
目前免烧砖主要以固体废弃物为原料，包括煤矸石、粉煤灰、冶炼渣、赤泥、尾矿、淤泥、城市垃圾等，以水泥、石灰或者水玻璃等为粘结剂。目前利用尾矿制备免烧砖的工艺过程为：以尾矿为主要原料，加入一定量的粗骨料和胶凝材料，混合均匀后模压或挤出成型，成型后常需蒸压养护，再进行常温养护。利用尾矿制备免烧砖，原料成本低、制备工艺简单，既能够将尾矿资源再利用，也可以解决尾矿的环境污染问题。但现阶段尾矿免烧砖的制备中仍存在一些问题：采用石灰、水泥和水玻璃等为胶凝材料，尾矿或者固体废料需进行高温煅烧活化，不仅增加能耗，也增加了免烧砖的生产成本，而且原料煅烧活化过程中也存在废气排放问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、生产成本低的钾长石尾矿免烧砖及其制备方法。
一种钾长石尾矿免烧砖，各组分及其质量百分比为：钾长石尾矿85～90%，水玻璃8～12%，碱性激活剂0.8～2%，化学活化剂0.4～1%。
制备上述钾长石尾矿免烧砖的方法，包括如下步骤：
（1）钾长石尾矿筛分：称取钾长石尾矿，对钾长石尾矿进行筛分，粒度在100目筛上的颗粒作为粗骨料，粒度100目筛下的颗粒进一步细磨至250目筛下，作为细骨料；其中粗骨料占钾长石尾矿总质量25～35%（Wt%），细骨料占钾长石尾矿总质量65～75%（Wt%）；
（2）钾长石尾矿活化：首先将粗骨料和细骨料按上述质量百分比混合均匀；然后称取化学活化剂，溶于水，制成质量分数为14～25%的化学活化剂溶液，加入到粗骨料和细骨料的混合物中，混合均匀，在20～30℃条件下放置24小时活化，得到活化后的钾长石尾矿；
（3）混料搅拌：称取水玻璃和碱性激活剂，首先将碱性激活剂溶于水，制成14～25%的碱性激活剂溶液，再加入活化后的钾长石尾矿和水玻璃混合搅拌均匀，得到搅拌好的原材料；
（4）成型：将搅拌好的原材料模压成型，成型压力为25～35MPa；
（5）养护：将上述成型的砖坯放置于湿度大于80%、及温度为25～40℃条件下养护，养护时间为1～7天，然后再转移到自然养护至28天，即得到免烧砖成品。
上述方案中，步骤（1）所述钾长石尾矿筛分的优选方案为：将粒径为40～60目的颗粒作为粗骨料，其余颗粒细磨至250目筛下，作为细骨料。
上述方案中，所述化学活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸钾、乙酸钠、草酸钾、草酸钠中的一种或几种按任意配比的混合，钾长石尾矿所含的钾元素和钠元素经化学活化剂活化后被激活，在聚合反应过程中可以起促进聚合反应的作用。
上述方案中，所述碱性激活剂为KOH、NaOH、Na2CO3中的一种或两种按任意配比的混合。
上述方案中，所述钾长石尾矿的化学成分按质量百分比为：SiO265～75%，Al2O310～20%，CaO0～2%，K2O0.1～7%，Na2O1～4%，MgO0～1%，Fe2O3+FeO0～1%，P2O50～1%，烧失量为0～1%。
本发明的有益效果：
（1）本发明利用钾长石尾矿作为主要原料制备免烧砖，尾矿在免烧砖中的含量达到85～90%，实现了减少尾矿废弃污染和对尾矿资源再利用的目的；
（2）本发明所用骨料（粗骨料和细骨料）均取自钾长石尾矿，不需要再额外增加粗骨料，原材料成本低；
（3）本发明中钾长石尾矿在室温条件下采用化学活化剂活化，本发明中钾长石尾矿在室温条件下采用化学活化剂活化，避免了高温煅烧活化造成的高能耗以及带来的废气排放污染；
（4）本发明中砖坯采用室温或低温养护，避免了传统蒸汽养护的能耗问题，养护成本低；
（5）本发明制备的免烧砖各项指标均满足国家标准和行业标准，制备工艺简单，生产成本低，可以实现大规模生产。
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，以下结合附图、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
一种钾长石尾矿免烧砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）以钾长石尾矿、水玻璃、碱性激活剂KOH及化学活化剂NaOH为原料，各组分的质量百分比为：钾长石尾矿88.4%，水玻璃10%，KOH0.8%，NaOH0.8%；
（2）钾长石尾矿筛分：称取钾长石尾矿，进行筛分，粒径为40目～50目之间的颗粒作为粗骨料，其余则粉碎至250目筛下作为细骨料，其中粗骨料占钾长石尾矿总质量30%（Wt%），细骨料占钾长石尾矿总质量70%（Wt%）；
（3）钾长石尾矿的活化：将粗骨料和细骨料按上述质量百分比混合；再称取化学活化剂NaOH，溶于水，制成质量浓度为14%的溶液，加入到粗骨料和细骨料的混合物中，混合均匀，放入密封容器，在30℃下放置24h活化。
（4）混料搅拌：称取水玻璃和碱性激活剂KOH，将KOH先加水制成质量浓度为14%的溶液，再加入活化后的钾长石尾矿和水玻璃，混合搅拌均匀。
（5）成型：将搅拌好的原材料用模压成型，成型压力为25MPa；
（6）养护：将成型坯砖放置于湿度为80%，温度为25℃的容器中养护24h，然后再转移至大气条件下自然养护至28天，得到钾长石尾矿免烧砖成品。
上述钾长石尾矿的化学成分按质量百分比为：SiO274.49%，Al2O319.20%，CaO0.53%，K2O1.09%，Na2O2.75%，MgO0.11%，Fe2O3+FeO0.69%，P2O50.17%；烧失量为0.97%。
本实施例制备得到的钾长石尾矿免烧砖的性能测试结果见表1，该钾长石尾矿免烧砖的各项性能达到国家建材行业标准JC/T422-2007的要求。
表1钾长石尾矿免烧砖的性能测试结果
抗压强度/MPa 冷冻后抗压强度/MPa 吸水率/%
47.21 44.61 9.39
实施例2
一种钾长石尾矿免烧砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）以钾长石尾矿、水玻璃、碱性激活剂NaOH及化学活化剂NaHCO3为原料，各组分的质量百分比为：钾长石尾矿88%，水玻璃10%，NaOH1.6%，NaHCO30.4%；
（2）钾长石尾矿筛分：称取钾长石尾矿，对钾长石尾矿进行筛分，粒径为60目筛上的颗粒作为粗骨料，其余颗粒则粉碎至250目筛下作为细骨料，其中钾长石尾矿中粗骨料占25%（Wt%），细骨料占75%；
（3）钾长石尾矿的活化：将粗骨料和细骨料按上述质量百分比混合后；再称取化学活化剂NaHCO3，溶于水，制成质量浓度为25%的溶液，加入到粗骨料和细骨料的混合物中，混合均匀，放入密封容器，在25℃下放置24h活化；
（4）混料搅拌：称取水玻璃和碱性激活剂NaOH，将NaOH先加水制成质量浓度为20%的溶液，再加入活化后的钾长石尾矿和水玻璃，混合搅拌均匀。
（5）成型：将搅拌好的原材料用模压成型，成型压力为35MPa；
（6）养护：将成型砖坯放置于湿度为90%，温度为30℃的容器中养护3天，然后再转移至大气条件下自然养护至28天。
上述钾长石尾矿的化学成分按质量百分比为：SiO274.27%，Al2O319.43%，CaO0.55%，K2O1.07%，Na2O2.74%，MgO0.11%，Fe2O3+FeO0.73%，P2O50.18%，烧失量为0.92%。
本实施例制备得到的钾长石尾矿免烧砖的性能测试结果见表2，该钾长石尾矿免烧砖的各项性能达到国家建材行业标准JC/T422-2007的要求。
表2钾长石尾矿免烧砖的性能测试结果
抗压强度/MPa 冷冻后抗压强度/MPa 吸水率/%
52.01 45.85 8.40
实施例3
一种钾长石尾矿免烧砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）以钾长石尾矿、水玻璃、碱性激活剂KOH和NaOH、及化学活化剂乙酸钠为原料，各组分的质量百分比为：钾长石尾矿85%，水玻璃12%，KOH1%和NaOH1%，化学活化剂乙酸钠1%；
（2）钾长石尾矿筛分：称取钾长石尾矿，对钾长石尾矿进行筛分，粒径为80目筛上的颗粒作为粗骨料，其余则粉碎至250目筛下作为细骨料，其中钾长石尾矿中粗骨料占35%（Wt%），细骨料占65%；
（3）钾长石尾矿的活化：将粗骨料和细骨料按上述质量百分比混合后；再称取化学活化剂乙酸钠，溶于水，制成质量浓度为20%的溶液，加入到粗骨料和细骨料的混合物中，混合均匀，放入密封容器，在25℃下放置24h活化；
（4）混料搅拌：称取水玻璃、KOH和NaOH，将KOH和NaOH先加水制成质量浓度为25%的溶液，再加入活化后的钾长石尾矿和水玻璃，混合搅拌均匀；
（5）成型：将搅拌好的原材料用模压成型，成型压力为30MPa；
（6）养护：将成型坯砖放置于湿度为95%，温度为35℃的容器中养护5天，然后再转移至大气条件下自然养护至28天。
上述钾长石尾矿的化学成分按质量百分比为：SiO273.98%，Al2O319.68%，CaO0.57%，K2O1.11%，Na2O2.73%，MgO0.11%，Fe2O3+FeO0.69%，P2O50.17%；烧失量为0.96%。
本实施例制备得到的钾长石尾矿免烧砖的性能测试结果见表3，该钾长石尾矿免烧砖的各项性能达到国家建材行业标准JC/T422-2007的要求。
表3钾长石尾矿免烧砖的性能测试结果
抗压强度/MPa 冷冻后抗压强度/MPa 吸水率/%
48.37 40.21 9.03
实施例4
一种钾长石尾矿免烧砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）以钾长石尾矿、水玻璃、碱性激活剂Na2CO3和KOH、及化学活化剂草酸钠为原料，各组分的质量百分比为：钾长石尾矿90%，水玻璃8%，Na2CO30.4%和KOH0.6%，草酸钠1%；
（2）钾长石尾矿筛分：称取钾长石尾矿，对钾长石尾矿进行筛分，粒径为100目筛上的颗粒作为粗骨料，其余则粉碎至250目筛下作为细骨料，其中钾长石尾矿中粗骨料占30%（Wt%），细骨料占70%（Wt%）。
（3）钾长石尾矿的活化：将粗骨料和细骨料按上述质量百分比混合后，再称取化学活化剂草酸钠，溶于水，制成质量浓度为20%的溶液，加入到粗骨料和细骨料的混合物中，混合均匀，放入密封容器，在20℃下放置24h活化；
（4）混料搅拌：称取水玻璃、KOH和Na2CO3，将KOH和Na2CO3先加水制成质量浓度为20%的溶液，再加入活化后的钾长石尾矿和水玻璃，混合搅拌均匀；
（5）成型：将搅拌好的原材料用模压成型，成型压力为30MPa；
（6）养护：将成型坯砖放置于湿度为90%，温度为40℃的容器中养护7天，然后再转移至大气条件下自然养护至28天。
上述钾长石尾矿的化学成分按质量百分比为：SiO274.47%，Al2O318.98%，CaO0.54%，K2O1.24%，Na2O2.79%，MgO0.14%，Fe2O3+FeO0.71%，P2O50.19%；烧失量为0.94%。
本实施例制备得到的钾长石尾矿免烧砖的性能测试结果见表4，该钾长石尾免烧砖的各项性能达到国家建材行业标准JC/T422-2007的要求。
表4钾长石尾矿免烧砖的性能测试结果
抗压强度/MPa 冷冻后抗压强度/MPa 吸水率/%
44.68 36.96 11.8
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钾长石尾矿免烧砖，其特征在于由以下组分组成，各组分的质量百分比：
钾长石尾矿  85～90%；
水玻璃      8～12%；
碱性激活剂  0.8～2%；
化学活化剂  0.4～1%。
2.制备如权利要求1所述钾长石尾矿免烧砖的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
（1）钾长石尾矿筛分：称取钾长石尾矿，对钾长石尾矿进行筛分，粒度在100目筛上的颗粒作为粗骨料，粒度在100目筛下的颗粒进一步细磨至250目筛下作为细骨料；其中粗骨料占钾长石尾矿总质量25～35Wt%，细骨料占钾长石尾矿总质量65～75Wt%；
（2）钾长石尾矿活化：首先将粗骨料和细骨料按上述质量百分比混合均匀；然后称取化学活化剂，溶于水，制成质量分数为14～25%的化学活化剂溶液，加入到粗骨料和细骨料的混合物中，混合均匀，在20～30℃条件下放置24小时活化，得到活化后的钾长石尾矿；
（3）混料搅拌：称取水玻璃和碱性激活剂，首先将碱性激活剂溶于水，制成14～25%的碱性激活剂溶液，再加入活化后的钾长石尾矿和水玻璃混合搅拌均匀，得到搅拌好的原材料；
（4）成型：将搅拌好的原材料模压成型，成型压力为25～35MPa；
（5）养护：将上述成型的砖坯放置于湿度大于80%、及温度为25～40℃条件下养护，养护时间为1～7天，然后再转移到自然养护至28天，即得到钾长石尾矿免烧砖。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述化学活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸钾、乙酸钠、草酸钾、草酸钠中的一种或几种按任意配比的混合。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述碱性激活剂为KOH、NaOH、Na2CO3中的一种或两种按任意配比的混合。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述钾长石尾矿的筛分，优选粒度为40～60目的颗粒为粗骨料，其余颗粒细磨至250目筛下，作为细骨料。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述钾长石尾矿的化学成分按质量百分比为：SiO265～75%，Al2O310～20%，CaO0～2%，K2O0.1～7%，Na2O1～4%，MgO0～1%，Fe2O3+FeO0～1%，P2O50～1%，烧失量为0～1%。
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