CN103755322B - 低硅铁尾矿膨胀陶粒及其制备方法 - Google Patents

低硅铁尾矿膨胀陶粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低硅铁尾矿膨胀陶粒及其制备方法，其中陶粒的制备原料按重量配比包括50～60份铁尾矿粉或者与其分量相当的低硅铁尾矿浆、0～3份煤粉以及37～47份粘土或高岭土或膨润土，所述铁尾矿粉或者低硅铁尾矿浆的铁尾矿中SiO2重量含量低于40%。本发明制备的陶粒突破了Riley三角相图中核心膨胀区的范围，铁尾矿利用率较高，节约了陶粒生产成本。其中粒径5～25mm的陶粒可作为建筑轻质陶粒混凝土骨料、保温隔热材料或者园林陶粒。

Description

低硅铁尾矿膨胀陶粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及尾矿综合利用领域，具体涉及一种低硅铁尾矿膨胀陶粒及其制备方法。
背景技术
膨胀陶粒具有良好的市场应用价值，其主要用于建筑与园林等方面，如轻质陶粒混凝土骨料、保温隔音材料、园林陶粒等。目前，生产膨胀陶粒的原料主要有粉煤灰、粘土、页岩等原料，以铁尾矿为原料制备膨胀陶粒技术上还没有突破。我国铁尾矿产出量巨大，且因成分复杂而难以利用。我国长江中游一带产出的铁尾矿属低硅矽卡岩铁尾矿，其具有贫、细、杂的特点，细粒铁尾矿占有较大的比例。由于生产膨胀陶粒的原料来源有限，铁尾矿综合利用具有显著的经济效益和环境，因而利用铁尾矿生产膨胀陶粒具有良好的应用前景。目前已有研究者利用铁尾矿制备膨胀陶粒，但都采用高硅尾矿作为原料，如专利“一种铁矿尾矿陶粒及其制备方法”（申请号200910144295.9）所采用的铁尾矿中SiO2含量为68.83%；专利“利用高硅细粒铁尾矿制作的陶粒及其制作方法”（申请号200910012729.X）所采用的铁尾矿中SiO2含量高于65%。高硅铁尾矿制备膨胀陶粒比较容易实现，在焙烧过程中易产生成陶所需的硅、铝酸盐矿物相成分，对陶粒的强度等主要性能有利。低硅铁尾矿由于其硅、铝含量较低，造成烧成陶粒强度较低且膨胀范围较窄而难以利用，技术难度比高硅铁尾矿要大的多。目前，还没有有关于利用低硅铁尾矿制备膨胀陶粒的信息的报道。
我国长江中游地区铁矿床属于热液夕卡铁矿床，产生的铁尾矿中SiO2含量较小，一般低于40%，Al2O3+SiO2含量一般低于50%，矿物成分复杂且易风化、泥化，综合利用难度较大。针对这类铁尾矿性质，开发以其为原料制备膨胀陶粒的技术，具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中难以将低硅铁尾矿加工成膨胀陶粒的缺陷，提供一种低硅铁尾矿膨胀陶粒及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
提供一种低硅铁尾矿膨胀陶粒，所述陶粒的制备原料按重量配比包括50～60份铁尾矿粉或者与其分量相当的低硅铁尾矿浆、0～3份煤粉以及37～47份粘土或高岭土或膨润土，所述铁尾矿粉或者低硅铁尾矿浆的铁尾矿中SiO2+Al2O3含量低于50%。
本发明所述的低硅铁尾矿膨胀陶粒中，所述铁尾矿粉的粒径小于0.45mm。
本发明所述的低硅铁尾矿膨胀陶粒中，所述煤粉粒径小于0.074mm。
本发明所述的低硅铁尾矿膨胀陶粒中，所述粘土、高岭土或膨润土的粒径小于0.074mm。
本发明所述的低硅铁尾矿膨胀陶粒中，用粒径5～25mm的所述陶粒作为建筑轻质陶粒混凝土骨料、保温隔热材料或者园林陶粒。
本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：
提供一种低硅铁尾矿膨胀陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将50～60份铁尾矿粉、0～3份煤粉、37～47份粘土（或高岭土或膨润土）分别在105～130℃下干燥2～4h后，混合均匀，制得混合料；
(2)将混合料加入圆盘造球机中成球，成球过程采用的喷洒液为水溶液；成球后筛选出粒径为5～25mm的生球在130～160℃下干燥2～4h；
(3)将干燥后的生球在600～900℃条件下预热10～15min；
(4)将预热后的生球快速转移到1050～1150℃条件下焙烧10～15min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%，得到烧成的膨胀型铁尾矿陶粒。
本发明解决其技术问题所采用的第三技术方案是：
提供一种低硅铁尾矿膨胀陶粒的制备方法，所述低硅铁尾矿膨胀陶粒的制备步骤是：
(1)将低硅铁尾矿矿浆浓缩至含水为30～35%的高浓度铁尾矿矿浆，所述低硅铁尾矿矿浆中铁尾矿的SiO2重量含量低于40%；
(2)将按重量比37～47份的粘土或高岭土或膨润土、0～3份煤粉加入与50～60份铁尾矿粉相当的高浓度铁尾矿浆中，然后经混合器混合均匀；
(3)将混合料经脱水机进一步脱水，使物料水分降低至10～15%；
(4)将脱水后的混合物制成小泥团；
(5)将小泥团滚圆，制成生球；
(6)将干燥后的生球在600～900℃条件下预热10～15min；
(7)将预热后的生球快速转移到1050～1150℃条件下焙烧10～15min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%，得到烧成的膨胀型铁尾矿陶粒。
本发明所述的制备方法中，步骤(4)具体为：将脱水后的混合物送入螺旋杆挤出机中，根据欲制备陶粒粒径的大小，调整螺旋杆挤出机的运行参数，获得小泥团。
本发明所述的制备方法中，步骤（5）具体为：将小泥团送入圆盘造球机中滚圆，制成生球。
本发明产生的有益效果是：本发明解决了利用低硅铁尾矿制备膨胀陶粒的技术问题；利用低硅铁尾矿、粘土或高岭土或膨润土、煤粉制备膨胀陶粒，本发明制备的陶粒突破了Riley三角相图中传统核心膨胀区的范围，铁尾矿利用率较高，节约了陶粒生产成本。其中粒径5～25mm的陶粒可作为建筑轻质陶粒混凝土骨料、保温隔热材料或者园林陶粒。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例利用铁尾矿粉制备膨胀陶粒的工艺示意图；
图2是本发明实施例利用铁尾矿矿浆制备膨胀陶粒工艺示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的低硅铁尾矿膨胀陶粒，其制备原料按重量配比包括50～60份铁尾矿粉或者与其分量相当的低硅铁尾矿浆、0～3份煤粉以及37～47份粘土或高岭土或膨润土，所述铁尾矿粉或者低硅铁尾矿浆的铁尾矿中SiO2重量含量低于40%，SiO2+Al2O3含量低于50%。粒径5～25mm的陶粒可作为建筑轻质陶粒混凝土骨料、保温隔热材料或者园林陶粒。
以下具体实施方式中可选用铁尾矿的粒径小于0.45mm，煤粉粒径小于0.074mm，粘土、高岭土和膨润土的粒径小于0.074mm，实施例中不再赘述。
表1铁尾矿粒径分布
粒度/μm +450 +150~-450 +88~-150 +45~-88 +38.5~-45 -38.5
百分率/% 4.3 14.3 13.0 19.6 8.4 40.4
累计百分率/% - 18.6 31.6 51.2 59.6 100
表2尾矿多元素分析结果%
成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O S
含量/% 36.77 9.37 12.50 13.51 4.78 1.68 1.79 0.87
表3粘土化学成分
成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O S
含量/% 63.93 13.38 5.83 4.86 2.40 2.35 2.48 —
实施例1
如图1所示，本实施例利用低硅铁尾矿粉制备膨胀陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)所述膨胀陶粒制备原料按重量配比称取60份铁尾矿粉、39份粘土和1份煤粉，并分别在120℃下干燥3h后，混合均匀，制得混合料；
(2)将混合料加入圆盘造球机中成球，成球过程采用的喷洒液为水溶液；成球后筛选出粒径为10～15mm生球在140℃下干燥3h；
(3)将干燥后的生球在750℃条件下预热12min。
(4)将预热后的生球快速转移到1100℃高温、滚动状态下焙烧12min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%。
(5)从炉内取出快速冷却，得铁尾矿膨胀陶粒。
上述制备的膨胀陶粒粒径为10～15mm，堆积密度为650kg/m3，1h吸水率为8.75%，筒压强度为5.43MPa。
实施例2
一种利用低硅铁尾矿粉制备膨胀陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)所述膨胀陶粒制备原料按重量配比称取55份铁尾矿粉、42份粘土和3份煤粉，分别在120℃下干燥3h后混合均匀，制得混合料；
(2)将混合料加入圆盘造球机中成球，成球过程采用的喷洒液为水溶液；成球后筛选出粒径为10～15mm生球在140℃下干燥3h；
(3)将干燥后的生球在800℃条件下预热15min。
(4)将预热后的生球快速转移到1090℃高温、滚动状态下焙烧15min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%。
(5)从炉内取出快速冷却，得铁尾矿膨胀陶粒。
上述制备的膨胀陶粒粒径为10～15mm，堆积密度为510kg/m3，1h吸水率为5.95%，筒压强度为5.35MPa。
实施例3
一种利用低硅铁尾矿粉制备膨胀陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)所述膨胀陶粒制备原料按重量配比称取60份铁尾矿粉、38份粘土和2份煤粉，分别在120℃下干燥3h后混合均匀，制得混合料；
(2)将混合料加入圆盘造球机中成球，成球过程采用的喷洒液为水溶液；成球后筛选出粒径为10～15mm生球在140℃下干燥3h；
(3)将干燥后的生球在700℃条件下预热15min。
(4)将预热后的生球快速转移到1100℃高温、滚动状态下焙烧12min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%。
(5)从炉内取出快速冷却，得铁尾矿膨胀陶粒。
上述制备的膨胀陶粒粒径为10～15mm，堆积密度为630kg/m3，1h吸水率为8.96%，筒压强度为5.26MPa。
实施例4
一种利用低硅铁尾矿粉制备膨胀陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)所述膨胀陶粒制备原料按重量配比称取50份铁尾矿粉、48份粘土和2份煤粉，分别在120℃下干燥3h后混合均匀，制得混合料；
(2)将混合料加入圆盘造球机中成球，成球过程采用的喷洒液为水溶液；成球后筛选出粒径为5～15mm生球在140℃下干燥3h；
(3)将干燥后的生球在850℃条件下预热10min。
(4)将预热后的生球快速转移到1080℃高温、滚动状态下焙烧15min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%。
(5)从炉内取出快速冷却，得铁尾矿膨胀陶粒。
上述制备的膨胀陶粒粒径为5～15mm，堆积密度为495kg/m3，1h吸水率为4.80%，筒压强度为4.62MPa。
实施例5
一种利用低硅铁尾矿粉制备膨胀陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)所述膨胀陶粒制备原料按重量配比称取60份铁尾矿粉、39份高岭土和1份煤粉，分别在120℃下干燥3h后混合均匀，制得混合料；
(2)将混合料加入圆盘造球机中成球，成球过程采用的喷洒液为水溶液；成球后筛选出粒径为10～15mm生球在140℃下干燥3h；
(3)将干燥后的生球在750℃条件下预热12min。
(4)将预热后的生球快速转移到1120℃高温、滚动状态下焙烧10min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%。
(5)从炉内取出快速冷却，得铁尾矿膨胀陶粒。
上述制备的膨胀陶粒粒径为10～15mm，堆积密度为655kg/m3，1h吸水率为7.59%，筒压强度为5.79MPa。
实施例6
一种利用低硅铁尾矿粉制备膨胀陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)所述膨胀陶粒制备原料按重量配比称取55份铁尾矿粉、43份高岭土和2份煤粉，分别在120℃下干燥3h后混合均匀，制得混合料；
(2)将混合料加入圆盘造球机中成球，成球过程采用的喷洒液为水溶液；成球后筛选出粒径为5～25mm生球在140℃下干燥3h；
(3)将干燥后的生球在700℃条件下预热10min。
(4)将预热后的生球快速转移到1090℃高温、滚动状态下焙烧10min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%。
(5)从炉内取出快速冷却，得铁尾矿膨胀陶粒。
上述制备的膨胀陶粒粒径为5～25mm，堆积密度为530kg/m3，1h吸水率为4.18%，筒压强度为6.72MPa。
实施例7
一种利用低硅铁尾矿粉制备膨胀陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)所述膨胀陶粒制备原料按重量配比称取60份铁尾矿粉、38份膨润土和2份煤粉，分别在120℃下干燥3h后混合均匀，制得混合料；
(2)将混合料加入圆盘造球机中成球，成球过程采用的喷洒液为水溶液；成球后筛选出粒径为10～15mm生球在140℃下干燥3h；
(3)将干燥后的生球在700℃条件下预热15min。
(4)将预热后的生球快速转移到1120℃高温、滚动状态下焙烧12min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%。
(5)从炉内取出快速冷却，得铁尾矿膨胀陶粒。
上述制备的膨胀陶粒粒径为10～15mm，堆积密度为525kg/m3，1h吸水率为6.23%，筒压强度为5.91MPa。
实施例8
一种利用低硅铁尾矿矿浆制备膨胀陶粒的制备方法，包括以下步骤：
1)将铁尾矿矿浆浓缩至含水为30%的高浓度铁尾矿矿浆，得到与55份低硅铁尾矿粉份量相当的高浓度铁尾矿矿浆；
2)称取44粉粘土、1份煤粉，将粘土、煤粉加入步骤1)高浓度铁尾矿浆中，然后经混合均匀制成混合料；
3)将步骤2)混合料经脱水机进一步脱水，使物料水分降低至12%；
4)将步骤3)中脱水后的混合物送入螺旋杆挤出机制成泥团获得小泥团，再将泥团送入圆盘造球机中滚圆制成生球；
5)将步骤4)中生球干燥后，在750℃条件下预热15min；
6)将步骤5)预热后的生球快速转移到1100℃、滚动状态条件下焙烧15min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%。之后从炉内取出快速冷却，得铁尾矿膨胀陶粒。
上述制备的膨胀陶粒粒径为10～15mm，堆积密度为545kg/m3，1h吸水率为5.85%，筒压强度为5.67MPa。
实施例9
一种利用低硅铁尾矿矿浆制备膨胀陶粒的制备方法，包括以下步骤：
1)将铁尾矿矿浆浓缩至含水为32%的高浓度铁尾矿矿浆，得到与60份低硅铁尾矿粉份量相当的高浓度铁尾矿矿浆；
2)称取39粉粘土、1份煤粉，将粘土、煤粉加入步骤1)高浓度铁尾矿浆中，然后经混合均匀制成混合料；
3)将步骤2)混合料经脱水机进一步脱水，使物料水分降低至15%；
4)将步骤3)中脱水后的混合物送入螺旋杆挤出机制成泥团获得小泥团，再将泥团送入圆盘造球机中滚圆制成生球；
5)将步骤4)中生球干燥后，在750℃条件下预热15min；
6)将步骤5)预热后的生球快速转移到1100℃条件、滚动状态下焙烧15min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%。之后从炉内取出快速冷却，得铁尾矿膨胀陶粒。
上述制备的膨胀陶粒粒径为15～20mm，堆积密度为635kg/m3，1h吸水率为8.94%，筒压强度为5.03MPa。
实施例10
一种利用低硅铁尾矿粉制备膨胀陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)所述膨胀陶粒制备原料按重量配比称取60份铁尾矿粉、40份粘土和0份煤粉，分别在120℃下干燥3h后混合均匀，制得混合料；
(2)将混合料加入圆盘造球机中成球，成球过程采用的喷洒液为水溶液；成球后筛选出粒径为10～15mm生球在140℃下干燥3h；
(3)将干燥后的生球在900℃条件下预热15min。
(4)将预热后的生球快速转移到1120℃高温、滚动状态下焙烧15min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%。
(5)从炉内取出快速冷却，得铁尾矿膨胀陶粒。
制备出陶粒的粒径为10～15mm，堆积密度为685kg/m3，1h吸水率为7.85%，筒压强度为5.63MPa。
本发明利用低硅铁尾矿、粘土或高岭土或膨润土、煤粉制备膨胀陶粒，突破了Riley三角相图中传统核心膨胀区的范围。本发明可使铁尾矿利用率较高，节约了陶粒生产成本。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种低硅铁尾矿膨胀陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将50～60份铁尾矿粉、1～3份煤粉、37～47份粘土或高岭土或膨润土分别在105～130℃下干燥2～4h后，混合均匀，制得混合料；
(2)将混合料加入圆盘造球机中成球，成球过程采用的喷洒液为水溶液；成球后筛选出粒径为5～25mm的生球在130～160℃下干燥2～4h；
(3)将干燥后的生球在600～900℃条件下预热10～15min；
(4)将预热后的生球快速转移到1050～1150℃条件下焙烧10～15min，得到烧成的膨胀型铁尾矿陶粒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁尾矿粉的粒径小于0.45mm；所述铁尾矿粉中SiO2重量含量低于40%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煤粉粒径小于0.074mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘土、高岭土或膨润土的粒径小于0.074mm。
5.一种低硅铁尾矿膨胀陶粒的制备方法，其特征在于，所述低硅铁尾矿膨胀陶粒的制备步骤是：
(1)将低硅铁尾矿矿浆浓缩至含水为30～35%的高浓度铁尾矿矿浆，所述低硅铁尾矿矿浆中铁尾矿的SiO2重量含量低于40%；
(2)将按重量比37～47份的粘土或高岭土或膨润土、1～3份煤粉加入与50～60份铁尾矿粉相当的高浓度铁尾矿浆中，然后经混合器混合均匀；
(3)将混合料经脱水机进一步脱水，使物料水分降低至10～15%；
(4)将脱水后的混合物制成小泥团；
(5)将小泥团滚圆，制成生球；
(6)将干燥后的生球在600～900℃条件下预热10～15min；
(7)将预热后的生球快速转移到1050～1150℃条件下焙烧10～15min，焙烧环境气体中氧气含量大于2%，得到烧成的膨胀型铁尾矿陶粒。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)具体为：
将脱水后的混合物送入螺旋杆挤出机中，根据欲制备陶粒粒径的大小，调整螺旋杆挤出机的运行参数，获得小泥团。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）具体为：
将小泥团送入圆盘造球机中滚圆，制成生球。
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