CN105645917A - 一种铁尾矿生产烧结砖的配方及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁尾矿生产烧结砖的配方，适用于以细粒铁尾矿为主要原料生产烧结砖。本发明采用经浓缩脱水的铁尾矿(或其它金属、非金属尾矿)、掺入一定比例的煤泥为原料，使混合料中SiO₂含量高于50％、Al₂O₃含量高于6％、CaO含量低于6％、MgO含量低于6％，其发热量控制在1.465～1.780MJ/Kg，使之满足砖坯烧成的要求。本发明具有的效果是混合料克服了铁尾矿、煤泥各自作为烧结砖原料的缺陷，优化了原料的矿物组成和物理特性，实现了矿山细粒尾矿的综合利用，还有利于降低烧结砖的成本。

Description

一种铁尾矿生产烧结砖的配方及其应用

【技术领域】

本发明属于矿物加工和节能环保领域，特别涉及一种铁尾矿生产烧结砖的配方及其应用，适用于以细粒铁尾矿为主要原料生产烧结砖，也适用采用其它金属矿山、非金属矿山尾矿为主要原料的生产烧结砖及其制品。

【背景技术】

尾矿是矿山生产的废弃物，除充填井下采空区、少量综合利用外，目前国内多数矿山均采用尾矿库堆存湿式(或干式)细粒尾矿，不仅占用了大量的农田、山场林地，还可能带来严重的安全和环保问题。随着国家对矿山开发资源、安全环保要求的日益提高，不少矿山加大了尾矿综合利用的力度，利用尾矿生产烧结砖、水泥等建材产品已成为消化尾矿的主要途径。

煤泥是原煤经洗选后得到的一种低质产品，因其粒度细、含水率高、粘性强、热值低、灰分大，在工业上应用较少，民用地销为主要出路。近年来我国煤炭产量巨大，煤泥的产量也是一个不小的数字，其综合利用问题也迫切需要加以解决。

烧结砖是将挤压成型的粘土质砖坯在一定的温度下进行烧结，砖坯中的铝硅酸盐矿物部分熔融冷却后将其余矿物颗粒粘结成一体，经烧结的砖坯保持原有的形状并具有一定的物理力学性能。生产烧结砖的方法有内燃法、外燃法两种，近年来国内建成的烧结砖厂多数采用内燃法生产。烧结砖质量好坏与原料的矿物组成关系密切，当原料SiO₂含量过高时，可塑性变差、成型困难，当原料Al₂O₃含量过低时，制品强度降低、不抗折，当原料Fe₂O₃含量较高时，可降低烧成温度、制品颜色较深，当原料CaO含量过高、粒度大于1mm时，制品易出现石灰爆裂、吸潮现象，当原料MgO含量高时，制品会出现泛霜、体积膨胀。通常地，为了改善烧结砖成型指标和产品质量，防止出现爆裂、泛霜等现象，要求烧结砖原料中SiO₂含量为50～70％、Al₂O₃含量为10～20％、Fe₂O₃含量为3～10％、CaO含量低于5％、MgO含量低于3％。以粘土为主要原料生产烧结砖是最传统的方法，它是在粘土中掺入一定比例的煤粉，近年来已被国家明令禁止。在尾矿中掺入一定比例的粘土、煤矸石粉、煤粉等原料，使混合料具有一定的塑性并达到烧成所需的发热量，在建材行业烧结砖领域应用较为广泛。现行的采用尾矿为原料的配比方案有：①在尾矿中掺入一定比例的煤粉形成烧结砖混合料；②在尾矿中掺入一定比例的粘土、煤粉形成烧结砖混合料；③在尾矿中掺入一定比例的煤矸石粉、煤粉形成烧结砖混合料；④在尾矿中掺入一定比例的粘土、煤矸石粉、煤粉形成烧结砖混合料，等。由于煤粉价格较高，对生产烧结砖的成本影响大，不利于提高产品市场竞争力。

受成矿条件的影响，不同类型矿山矿物组成千差万别，尾矿成分也各不相同，因而给尾矿综合利用带来了很大困难。就高硅低铝的铁尾矿而言，因其塑性差、成型难、制品强度低等特点，不能单独用作生产烧结砖的原料，需要掺入一定数量的黏土类矿物，以改善在生产烧结砖过程中的物理特性。

【发明内容】

本发明的目的是，针对现有利用尾矿生产烧结砖技术的不足，提供一种以铁尾矿(尤其是高硅低铝铁尾矿)为主要原料、掺入一定比例的煤泥形成烧结砖混合料的原料配方，达到大量利用尾矿、降低烧结砖成本的目的。

本发明的再一的目的是，提供一种铁尾矿生产烧结砖的配方的应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

根据铁尾矿、煤泥在矿物组成和物理特性方面的差异，将它们按照一定的配比混合，以弥补各自在矿物组成、物理特性方面的不足，形成满足烧结砖生产要求的混合料，并提供铁尾矿、煤泥混合料生产烧结砖所需的发热量。

经浓缩脱水的铁尾矿与煤泥，要求含水率低于15％，分别化验其SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO的含量以及煤泥的灰分和发热量，将铁尾矿与煤泥按照一定的配比形成混合料，使混合料SiO₂含量高于50％、Al₂O₃含量高于6％、Fe₂O₃含量低于10％、CaO含量低于6％、MgO含量低于6％，热值控制在1.465～1.780MJ/Kg(即：351.6～427.2大卡/Kg，此为国家定额要求)。

所述的，细粒铁尾矿为铁矿山采出的原矿经破碎、粗选抛尾、磨矿、选矿等流程后产生的废弃物，其粒度细且均匀。尾矿中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等含量是由矿物组成和加工方法决定的，高硅低铝是一个相对的概念(本发明定义SiO₂含量高于60％、Al₂O₃含量低于10％)。

所述的，煤泥为煤矿山采出的原煤经破碎、筛分、洗选等流程后产生的低质产品，其粒度细、含水率高、黏性强、灰分大、热值低，在工业上应用很少。煤泥中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等含量与矿物组成和加工方法相关。

所述的，混合料为细粒铁尾矿与煤泥的混合物，配比由各自的矿物组成以及煤泥的发热量大小确定。

本发明具有的效果如下：

(1)以高硅低铝铁尾矿为原料生产烧结砖，变废为宝、减少了对尾矿库的占用，符合国家资源利用政策。

(2)高硅低铝铁尾矿与煤泥混合形成的烧结砖原料，克服了各自单独作为烧结砖原料的缺陷，优化了原料的矿物组成和物理特性。

(3)以煤泥为高硅低铝铁尾矿烧结砖燃料，其发热量介于精煤、洗末煤与煤矸石之间，其价格相对低廉，开辟了煤泥工业应用的新途径，也有利于降低烧结砖成本。

(4)以铁尾矿、煤泥为原燃料，两者均为细粒物料，不需要进行破碎加工，相比其它原料生产烧结砖优势明显。

(5)除铁尾矿外，采用其它金属、非金属尾矿为原料，使得烧结砖的原料来源更加广泛。

【具体实施方式】

经浓缩脱水的铁尾矿与煤泥，水分满足生产烧结砖挤压成型的要求，含水率低于15％，分别化验其SiO₂含量、Al₂O₃含量、Fe₂O₃含量、CaO含量、MgO含量以及煤泥的灰分和发热量。利用铁尾矿、煤泥在矿物组成和物理特性方面的差异，将它们按照一定的配比混合，以弥补各自在矿物组成、物理特性方面的不足，并满足生产烧结砖所需的发热量。按照一定的配比形成的混合料SiO₂含量高于50％、Al₂O₃含量高于6％、Fe₂O₃含量低于10％、CaO含量低于6％、MgO含量低于6％，发热量控制在1.465～1.780MJ/Kg(注：因铁尾矿粒度细，混合料中CaO、MgO含量可适当高于烧结砖要求)。

所述的，细粒铁尾矿为铁矿山采出的原矿经破碎、粗选抛尾、磨矿、选矿等流程后产生的废弃物，其粒度细且均匀。尾矿中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等含量是由矿物组成和加工方法决定的，其数值由化验室分析提供。高硅低铝是一个相对的概念(本发明定义SiO₂含量高于60％、Al₂O₃含量低于10％)。

所述的，煤泥为煤矿山采出的原煤经破碎、筛分、洗选等流程后产生的低质产品，其粒度细、含水率高、黏性强、灰分大、热值低，在工业上应用很少。煤泥中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等含量与矿物组成和加工方法相关，其数值由化验室分析提供。

所述的，混合料为细粒铁尾矿与煤泥的混合物，配比由各自的矿物组成以及煤泥的发热量大小确定。

所述的，混合料可弥补原料各自在矿物组成、物理特性方面的不足，指铁尾矿中SiO₂、CaO、MgO含量高，Al₂O₃含量低，煤泥中SiO₂、CaO、MgO含量低，Al₂O₃含量高，两者混合后实现矿物含量高低搭配，改善混合料塑性指标和制品强度，不但满足烧结砖对原料矿物组成的要求，还能提供烧结砖所需的发热量。

实施例1：

某铁矿山采选综合生产能力为3000t/d，选矿厂采用二段一闭路破碎、一段闭路磨矿的流程，经浮选脱硫、磁选降磷后，在得到铁精矿产品的同时，每年产生大量的高硅低铝铁尾矿，需占用农田、山场林地堆积，综合利用这些尾矿意义重大。按照本发明，以铁尾矿(尤其是高硅低铝铁尾矿)为主、掺入一定比例的煤泥形成烧结砖混合料。首先取样检测铁尾矿与煤泥中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO的含量以及煤泥灰分和的发热量，然后根据检测结果确定合适的配比，使混合料SiO₂含量高于50％、Al₂O₃含量高于6％、Fe₂O₃含量低于10％、CaO含量低于6％、MgO含量低于6％，热值控制在1.465～1.780MJ。

比如：铁尾矿中SiO₂含量为64.26％、Al₂O₃含量为5.59％、Fe₂O₃含量为7.10％、CaO含量为4.18％、MgO含量为5.36％；煤泥中SiO₂含量为49.33％、Al₂O₃含量为18.11％、Fe₂O₃含量为2.85％、CaO含量为1.58％、MgO含量为0.78％，灰分为77.19％，发热量为8.55MJ/Kg(2040千卡/Kg)。

当铁尾矿量占80％、煤泥量占20％时，烧成后混合料SiO₂含量为61.84％、Al₂O₃含量为7.62％、Fe₂O₃含量为6.41％、CaO含量为3.76％、MgO含量为4.62％，发热量为1.71MJ/Kg(410.4千卡/Kg)。

实施例2：

某钼矿山采选综合生产能力为3000t/d，选矿厂采用“二段半”闭路破碎、一段闭路磨矿的流程，经一次粗选三次扫选和三次精选后产出钼精矿，每年产生大量的高硅低铝尾矿，需占用农田、山场林地堆积，综合利用这些尾矿意义重大。按照本发明，以钼尾矿(尤其是高硅低铝钼尾矿)为主、掺入一定比例的煤泥形成烧结砖混合料。首先取样检测钼尾矿与煤泥中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO的含量以及煤泥的灰分和发热量，然后根据检测结果确定合适的配比，使混合料SiO₂含量高于50％、Al₂O₃含量高于6％、Fe₂O₃含量低于10％、CaO含量低于6％、MgO含量低于6％，热值控制在1.465～1.780MJ。

比如：钼尾矿中SiO₂含量为68.31％、Al₂O₃含量为8.25％、Fe₂O₃含量为10.08％、CaO含量为4.26％、MgO含量为4.60％；煤泥中SiO₂含量为32.83％、Al₂O₃含量为17.04％、Fe₂O₃含量为3.26％、CaO含量为0.31％、MgO含量为0.10％，灰分为52.89％，发热量为10.91MJ/Kg(2618千卡/Kg)。

当钼尾矿量占85％、煤泥量占15％时，烧成后混合料SiO₂含量为65.28％、Al₂O₃含量为9.00％、Fe₂O₃含量为9.50％、CaO含量为3.92％、MgO含量为4.22％，发热量为1.64MJ/Kg(393.6千卡/Kg)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种铁尾矿生产烧结砖的配方，按传统的烧结砖生产工艺，经配料、搅拌、陈化、挤压成型、码坯、干燥、烧结、保温等工序后，得到满足建筑市场要求的烧结砖，其特征是：以铁尾矿和煤泥为原料，按照一定的配比混合，使混合料中SiO₂含量高于50％、Al₂O₃含量高于6％、CaO含量低于6％、MgO含量低于6％。

2.根据权利要求1所述的烧结砖的配方，其特征是：煤泥作为烧结砖的燃料，与铁尾矿混合后的发热量控制在1.465～1.780MJ/Kg，以满足烧成所需的热量。

3.根据权利要求1、2所述的烧结砖的配方，其特征是：在混合料发热量、矿物组成、物理特性满足烧结砖要求的前提下，最大限度地增加铁尾矿的使用量，使混合料中铁尾矿占60～90％、煤泥占10～30％。

4.根据权利要求1、2、3所述的烧结砖的配方，其特征是：采用其它金属、非金属尾矿替代铁尾矿作为烧结砖的主要原料。