CN104003691A - 一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产烧结砖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产烧结砖的方法，其特征是可以直接取用氧化铝选矿尾矿堆料场的尾矿，不用经过压滤及烘干程序，直接可以进入生产流程，氧化铝选矿尾矿含水率约在30%~50%，氧化铝选矿尾矿掺配比例可以达到30%。掺配了氧化铝选矿尾矿生产的烧结砖，由于细料比例提高，产品外观更细致，成本更低。它解决了目前的生产工艺流程对于材料干化程度要求很高，在材料破碎细化之后，需要进行加水陈化，以确保烧结砖泥料的成形性的问题。高含水率的氧化铝选矿尾矿可以直接从双轴搅拌的工艺流程中切入，不用烘干氧化铝选矿尾矿，还可以节约水资源。

Description

一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产烧结砖的方法

技术领域：

本发明涉及氧化铝相关工业废弃物之减废及再利用，及减少工业废弃物堆存占用土地及污染环境领域。特别是一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产烧结砖的方法，在经过多年的实验及不断的完善，解决了尾矿烧结砖成本过高无法市场化的问题。

背景技术：

氧化铝选矿尾矿为拜耳法氧化铝生产工艺之废弃物，每使用100吨原矿会产生20吨尾矿，以中国铝业河南的一个分公司为例，每年排放之尾矿高达50万吨，目前除堆存之外，无其它应用。尾矿堆存除了占用土地之外，还有污染环境问题以及溃堤之安全隐患。

氧化铝选矿尾矿之主要矿物组成为一水硬铝石、高岭石及伊利石，为生产烧结砖之合适黏土材料。然而拜耳法氧化铝生产工艺中，尾矿是以泥浆形式排放，其含水率高达80%，加上其粒度分布95%低于10um，粒度极细，故尾矿干化十分困难，即使堆存数年之氧化铝选矿尾矿，含水率仍然高达40%。使用氧化铝选矿尾矿做为烧结砖原料，最大的难题是干化成本过高，一般需先将氧化铝选矿尾矿先浓缩沉淀，再以压滤机压滤脱水，此时氧化铝选矿尾矿水份仍有25%~30%左右，再以烘干方式干燥。根据业内人士预估，干燥1吨氧化铝选矿尾矿约需成本100元以上。对于生产烧结砖之微利型企业，其使用氧化铝选矿尾矿之成本远高于使用其它原材料，故根本不可行。国此，为开发氧化铝相关工业废弃物之减废及再利用，减少工业废弃物堆存占用土地及污染环境问题；解决氧化铝选矿尾矿烧结砖成本过高无法市场化的问题是当务之急。

    由于氧化铝选矿尾矿物相成份类似黏土矿物，理论上氧化铝选矿尾矿可以直接添加在煤矸石及页岩的混合料，进行生产，然而由于含水率会大幅影响锤式破碎机及滚筒筛的效率，实际操作上必须先将氧化铝选矿尾矿烘干才可以使用，跟据实践统计，只要混合料含水率大于3%，生产效率会降低到50%以下，更高的含水率会导致破碎机腔体堵塞，滚筒筛筛网堵塞而无法生产。 

发明内容：

综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产烧结砖的方法，它解决了目前的生产工艺流程对于材料干化程度要求很高，在材料破碎细化之后，需要进行加水陈化，以确保烧结砖泥料的成形性的问题。而氧化铝选矿尾矿粒度极细，无须细化，高含水率的氧化铝选矿尾矿可以直接从双轴搅拌的工艺流程中切入，一方面不用烘干氧化铝选矿尾矿，另一方面还可以节约水资源。本发明的生产方法可以直接取用氧化铝选矿尾矿堆料场的尾矿，不用经过压滤及烘干程序，直接可以进入生产流程，此适用的氧化铝选矿尾矿含水率约在30%~50%，氧化铝选矿尾矿掺配比例可以达到30%，不需大幅度变更生产流程，只需增加螺旋挤泥设备即可。掺配了氧化铝选矿尾矿生产的烧结砖，由于细料比例提高，产品外观更细致，成本更低。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产的烧结砖的主要材料的体积比为：氧化铝选矿尾矿︰页岩︰煤矸石︰其它物料= 3︰2︰4︰0~1。

一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产的烧结砖，氧化铝选矿尾矿的化学成份为以下质量百分比：Al₂O₃：41.20~44.00%，SiO₂：26.24~28.84%，Fe₂O₃：9.17~11.11%，TiO₂：3.00~5.54%，CaO：0.73~2.40%，MgO：0.34%，K₂O：0.90~4.60%，Na₂O：0.20~1.75%，A/S（溶液中三氧化二铝和二氧化硅的比）：1.51~1.59。

一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产的烧结砖，页岩的化学成份为以下质量百分比：SiO₂：50~70%，Al₂O₃：15~20%，Fe₂O₃：2~8%，CaO：<10%， MgO：<3%，SO₂：<1%。

一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产的烧结砖，煤矸石的化学成份为以下质量百分比：SiO₂：50%，Al₂O₃：27%，Fe₂O₃：7%，CaO：<5%，C：10%，SO₂：<1%。

进一步、所述的其它物料为粉煤灰或炉渣工业废料，炉渣工业废料主要在煤矸石热值低时，用以提高热值，以保证焙烧温度符合工艺要求。 

一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产烧结砖的方法，该方法包括以下步骤： 

第一步、先清除原材料中的石块及草，树根，废金属块其它杂质；

第二步、烧结砖的主要材料的体积比为：氧化铝选矿尾矿︰页岩︰煤矸石︰其它物料= 3︰2︰4︰0~1，按比例配料后，用锤式破碎机破碎煤矸石，页岩和其它物料，破碎到颗粒尺寸小于2.5mm，然后将破碎的原料充分混合均匀，混合料的发热量控制在320~450 Cal/Kg；

第三步、将含水率为30%~50% 的湿氧化铝选矿尾矿加入专用螺旋挤泥机，经螺旋挤泥机揉练后经皮带机和第二步的破碎混合料输送到双轴搅拌机搅拌；

第四步、将第三步的混合料送入陈化仓均化、湿化及陈化后，经强力搅拌机进行二次搅拌，控制泥料的塑性指数在7~14，水分在12%~15%；

第五步、将第四步经陈化和强力搅拌机搅拌的混合料送入真空砖机进行砖胚成型，真空砖机挤出压力至少控制在3Mpa，以确保砖胚的强度及外观；

第六步、将第五步经真空砖机成形的砖胚经自动码胚机码放整齐于窑车上，须确保砖胚之间留有足够风道距离，能有效进行烘干及焙烧；

第七步、将第六步码放好的砖胚送入干燥窑进行烘干，干燥后的胚体残余水分控制在≤6%，干燥窑的热风来自焙烧窑的余热，干燥送风温度控制在110~150 ^oC，排潮温度控制在30~40 ^oC，干燥周期约48h；

第八步、将第七步干燥完成的砖胚送入焙烧窑进行焙烧，砖胚焙烧周期56h，烧成温度在950~1100℃。

测定本发明烧结砖的理化指标如下：

    本发明的有益效果为：

1、本发明在标准的煤矸石及页岩烧结砖生产流程的基础上，只需增加螺旋挤泥设备即可，无须更改现有流程，即使在氧化铝选矿尾矿缺料的情况下，也不影响生产，可操作性强。

2、本发明直接使用堆存的湿氧化铝选矿尾矿进入生产流程，高含水率的氧化铝选矿尾矿可以直接从双轴搅拌的工艺流程中切入，一方面不用烘干氧化铝选矿尾矿，另一方面还可以节约水资源，减少干燥成本；由于氧化铝选矿尾矿颗粒极细，无须粉碎及球磨，减少材料制备成本。

3、本发明螺旋挤泥机之机口设计为扁长型，可以有效挤出湿氧化铝选矿尾矿，亦可阻绝大块杂质(如取尾矿夹带之石头)进入后续流程；湿氧化铝选矿尾矿下料的皮带机承载的是滚筒筛的筛下的干细料，湿氧化铝选矿尾矿不会直接与皮带接触，而是落在干细料上，所以不会产生湿氧化铝选矿尾矿沾黏皮带问题。

4、本发明解决了破碎机及滚筒筛对原料的干燥程度要求高的问题，因为氧化铝选矿尾矿的干燥十分困难；本发明的工艺解决了目前在加工前要干燥，加工过程要加水的问题；本发明可以让氧化铝选矿尾矿直接从流程中间切入，生产流程中可以少加水或是不加水，大量节省了水资源。 

附图说明：

图1是本发明的工艺流程图。 

具体实施方式：

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1 （本实施例的原料配方不添加炉渣工业废料）

参见图1，一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产烧结砖的方法，该方法包括以下步骤： 

第一步、先清除原材料中的石块及草，树根，废金属块其它杂质；

第二步、按体积比例选料：氧化铝选矿尾矿︰页岩︰煤矸石=3︰2︰4，然后用锤式破碎机破碎煤矸石，页岩，破碎到颗粒尺寸小于2.5mm，然后将破碎的原料充分混合均匀，混合料的发热量控制在380 Cal/Kg； 

第三步、将含水率40%的湿氧化铝选矿尾矿加入专用螺旋挤泥机，经螺旋挤泥机揉练后经皮带机和第二步的破碎混合料输送到双轴搅拌机搅拌；

第四步、将第三步的混合料送入陈化仓均化、湿化及陈化后，经强力搅拌机进行二次搅拌，泥料的塑性指数为11，水分为14%；

第五步、将第四步经陈化和强力搅拌机搅拌的混合料送入真空砖机进行砖胚成型，真空砖机挤出压力至少控制在3Mpa，以确保砖胚的强度及外观；

第六步、将第五步经真空砖机成形的砖胚经自动码胚机码放整齐于窑车上，须确保砖胚之间留有足够风道距离，能有效进行烘干及焙烧；

第七步、将第六步码放好的砖胚送入干燥窑进行烘干，干燥后的胚体残余水分控制在≤6%，干燥窑的热风来自焙烧窑的余热，干燥送风温度控制在120 ^oC，排潮温度控制35 ^oC，干燥周期约48h；

第八步、将第七步干燥完成的砖胚送入焙烧窑进行焙烧，砖胚焙烧周期56h，烧成温度在980~1000℃。

测定本发明烧结砖的理化指标如下：

实施例2（其它物料选用的是炉渣工业废料）

一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产烧结砖的方法，该方法包括以下步骤： 

第一步、先清除原材料中的石块及草，树根，废金属块其它杂质；

第二步、按体积比例选料：氧化铝选矿尾矿︰页岩︰煤矸石︰炉渣工业废料=3︰2︰4︰1，然后用锤式破碎机破碎煤矸石，页岩和炉渣工业废料，破碎到颗粒尺寸小于2.5mm，然后将破碎的原料充分混合均匀，混合料的发热量控制在430 Cal/Kg； 

第三步、将含水率40%的湿氧化铝选矿尾矿送入专用螺旋挤泥机，经螺旋挤泥机揉练后经皮带机和第二步的破碎混合料输送到双轴搅拌机搅拌；

第四步、将第三步的混合料送入陈化仓均化、湿化及陈化后，经强力搅拌机进行二次搅拌，泥料的塑性指数为9，水分为12%；

第五步、将第四步经陈化和强力搅拌机搅拌的混合料送入真空砖机进行砖胚成型，真空砖机挤出压力至少控制在3Mpa，以确保砖胚的强度及外观；

第六步、将第五步经真空砖机成形的砖胚经自动码胚机码放整齐于窑车上，须确保砖胚之间留有足够风道距离，能有效进行烘干及焙烧；

第七步、将第六步码放好的砖胚送入干燥窑进行烘干，干燥后的胚体残余水分控制在≤6%，干燥窑的热风来自焙烧窑的余热，干燥送风温度控制在120 ^oC，排潮温度控制35 ^oC，干燥周期为48h。

第八步、将第七步干燥完成的砖胚送入焙烧窑进行焙烧，砖胚焙烧周期56h，烧成温度在1000~1050℃。

测定本发明烧结砖的理化指标如下：

Claims (6)

1.一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产的烧结砖，其特征在于，它包括以下体积比的原料：氧化铝选矿尾矿︰页岩︰煤矸石︰其它物料= 3︰2︰4︰0~1。

2.根据权利要求1所述的一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产的烧结砖，其特征在于，氧化铝选矿尾矿的化学成份为以下质量百分比：Al₂O₃：41.20~44.00%，SiO₂：26.24~28.84%，Fe₂O₃：9.17~11.11%，TiO₂：3.00~5.54%，CaO：0.73~2.40%，MgO：0.34%，K₂O：0.90~4.60%，Na₂O：0.20~1.75%，A/S：1.51~1.59。

3.根据权利要求1所述的一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产的烧结砖，其特征在于，页岩的化学成份为以下质量百分比：SiO₂：50~70%，Al₂O₃：15~20%，Fe₂O₃：2~8%，CaO：<10%， MgO：<3%，SO₂：<1%。

4.根据权利要求1所述的一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产的烧结砖，其特征在于，煤矸石的化学成份为以下质量百分比：SiO₂：50%，Al₂O₃：27%，Fe₂O₃：7%，CaO：<5%，C：10%，SO₂：<1%。

5.根据权利要求1所述的一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产的烧结砖，其特征在于：所述的其它物料为粉煤灰或炉渣工业废料。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种利用高含水率氧化铝选矿尾矿生产烧结砖的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤： 

第一步、先清除原材料中的石块及草，树根，废金属块其它杂质；

第二步、烧结砖的主要材料的体积比为：氧化铝选矿尾矿︰页岩︰煤矸石︰其它物料= 3︰2︰4︰0~1，按比例配料后，用锤式破碎机破碎煤矸石，页岩和其它物料，破碎到颗粒尺寸小于2.5mm，然后将破碎的原料充分混合均匀，混合料的发热量控制在320~450 Cal/Kg；

第三步、将含水率为30%~50% 的湿氧化铝选矿尾矿加入专用螺旋挤泥机，经螺旋挤泥机揉练后经皮带机和第二步的破碎混合料输送到双轴搅拌机搅拌；

第四步、将第三步的混合料送入陈化仓均化、湿化及陈化后，经强力搅拌机进行二次搅拌，控制泥料的塑性指数在7~14，水分在12%~15%；

第五步、将第四步经陈化和强力搅拌机搅拌的混合料送入真空砖机进行砖胚成型，真空砖机挤出压力至少控制在3Mpa，以确保砖胚的强度及外观；

第六步、将第五步经真空砖机成形的砖胚经自动码胚机码放整齐于窑车上，须确保砖胚之间留有足够风道距离，能有效进行烘干及焙烧；

第七步、将第六步码放好的砖胚送入干燥窑进行烘干，干燥后的胚体残余水分控制在≤6%，干燥窑的热风来自焙烧窑的余热，干燥送风温度控制在110~150 ^oC，排潮温度控制在30~40 ^oC，干燥周期约48h；

第八步、将第七步干燥完成的砖胚送入焙烧窑进行焙烧，砖胚焙烧周期56h，烧成温度在950~1100℃。