CN105776983A - 一种铁尾矿蒸压砖及其制备方法 - Google Patents

一种铁尾矿蒸压砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁尾矿蒸压砖及其制备方法，由原料按比例配料、混合搅拌均匀后，在10~25MPa的成型压力下压制成型，送至蒸压釜，在175~210℃的蒸压温度和0.5~1.5MPa的蒸汽压力条件下，养护8~10h，自然冷却后出釜，制备而成；原料重量份配比为：铁尾矿50~90份、水渣5~25份、砂子10~20份、石屑5~25份、水泥5~20份、水2~10份。本发明所制备的铁尾矿蒸压砖可达MU15~30级，具有密度低、强度高等特点，工业废渣利用率在60%以上，是替代烧结粘土砖的优质新型建材，本方法有效改善原有方式制备蒸压砖造成的返碱问题，利用固体废弃物作为主要原料，生产成本低，市场前景广阔。

Description

一种铁尾矿蒸压砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种蒸压砖及利用铁尾矿制备蒸压砖及其制备方法。
背景技术
尾矿是选矿后的废弃物，是工业固体废弃物的主要组成部分。
据不完全统计，全世界每年排出的尾矿及废石在100亿t以上。我国现有8000多个国营矿山和11万多个乡镇集体矿山，堆存的尾矿量近50亿t，年排出尾矿量高达5亿t以上，其中黑色冶金矿山年排放尾矿量达1.5亿t。
目前，我国的尾矿综合利用率只有7%，堆存的铁尾矿量高达十几亿吨，占全部尾矿堆存总量的近1/3。
因此，铁尾矿的综合回收利用问题已受到全社会的广泛关注。
经过多年的研究，我国在铁尾矿蒸压砖制备方面取得立一定进展，申请号为CN200910185745.9的发明专利提供了一种利用铁尾矿制备蒸压砖的方法，以水泥作为主要的胶凝材料，生石灰作为补钙原料及碱激发材料来增加其强度，制备抗压强度为10~25MPa的蒸压砖。申请号为CN201310440931.9的发明专利提供了一种利用高硅铁尾矿制备蒸压砖的方法，先对高硅铁尾矿进行处理，以水泥作为主要的胶凝材料，水泥、石灰、石膏共同碱激发经处理后的高硅铁尾矿，制备蒸压砖。
上述方法及社会上的现有工艺多是采用高硅铁尾矿，或者利用化学方法提高其硅含量，再利用碱激发原理提高其强度，但是生石灰的加入量不好控制，生产出来的产品经常会有返碱开裂现象的发生。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有铁尾矿制备蒸压砖易造成返碱开裂等问题的不足，提供一种铁尾矿蒸压砖及其制备方法，本发明以铁尾矿、水渣、石屑、砂子、水泥为原料，经配料、搅拌、压制成型、蒸压养护四步工艺，可以有效改善原有方式制备蒸压砖造成的返碱问题。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
本发明一种铁尾矿蒸压砖，所述蒸压砖由原料按比例配料、混合搅拌均匀后，在10~25MPa的成型压力下压制成型，送至蒸压釜，在175~210℃的蒸压温度和0.5~1.5MPa的蒸汽压力条件下，养护8~10h，自然冷却后出釜，制备而成；
原料重量份配比为：铁尾矿50~90份、水渣5~25份、砂子10~20份、石屑5~25份、水泥5~20份、水2~10份。
所述铁尾矿含有下列质量份配比的化学组分：SiO239.21份；CaO16.73份；MgO12.98份；Fe2O311.20份；Al2O311.11份；TiO23.97份；P2O51.12份；Na2O1.05份；K2O0.54份；MnO0.23份；烧失量LOI为1.46。
所述铁尾矿粒度分布为：细度大于1mm，占30%；细度大于0.5mm小于1mm，占40%；细度小于0.5mm的占30%。
所述水渣在使用前先粉碎成200目的水渣粉。
所述砂子粒径分布为2.5-5.0mm。
所述石屑含有下列质量份配比的化学组分：CaO32.40份；SiO220.50份；Al2O37.56份；K2O2.23份；Fe2O31.93份；MgO1.20份；TiO20.42份；P2O50.09份；Na2O0.07份；S0.05份；烧失量LOI为33.46。
所述石屑粒径分布为小于3.5mm。
所述水泥符合国家标准《GB175-2007通用硅酸盐水泥》中对P·O42.5水泥的质量要求。
本发明同时公开了所述的铁尾矿蒸压砖的制备方法，包括以下步骤：
1）、原料处理：将水渣颗粒进行机械粉碎，球磨机进行球磨，其它原料进行过筛；
2）、配料和搅拌：按重量份比将各原料组分铁尾矿、水渣、砂子、石屑、水泥和水进行均匀混合，搅拌；
3）、压制成型：将混合料经液压砖机压制成砖坯；
4）、蒸压养护：砖坯成型结束后，进行高压成型养护，得到成品。
本发明方法中，成型压力为10~25MPa；蒸压温度为175~210℃，蒸汽压力为0.5~1.5MPa的条件下，养护8~10h，自然冷却后出釜，得到蒸压砖成品。
本发明以铁尾矿为主要原料，水泥为胶凝材料，生产MU15~30级的蒸压砖，且利用本方法可以有效改善原有方式制备蒸压砖造成的返碱开裂问题。
本发明所选述的铁尾矿，SiO2含量为39.21，属于低硅铁尾矿，为了提高其硅质含量，加入了具有一定胶凝活性水渣，有利于增加其产品强度。铁尾矿中CaO含量为16.73，钙质含量也偏低，利用当地石屑平衡钙质含量，同时也达到改善级配的目的。
本发明所制备的铁尾矿蒸压砖可达MU15~30级，具有密度低、强度高等特点，工业废渣利用率在60%以上，是替代烧结粘土砖的优质新型建材，本方法有效改善原有方式制备蒸压砖造成的返碱问题，利用固体废弃物作为主要原料，生产成本低，市场前景广阔。
具体实施方式
下列实施例中，所选用的铁尾矿是利用河北承德平泉县卧龙镇二十家子村当地的铁尾矿。
铁尾矿主要化学组分的质量百分比为：
成分 SiO2 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 TiO2 P2O5 Na2O K2O MnO LOI Total
% 39.21 16.73 12.98 11.20 11.11 3.97 1.12 1.05 0.54 0.23 1.46 99.60
铁尾矿粒度分布为：细度大于1mm，约占30%，细度大于0.5mm，小于1mm，约占40%，细度小于0.5mm，约占30%。
所选用的水渣，在使用前先粉碎成200目的水渣粉。
所选用的石屑化学组分的质量百分比为：
成分 CaO SiO2 Al2O3 K2O Fe2O3 MgO TiO2 P2O5 Na2O S LOI Total
% 32.40 20.50 7.56 2.23 1.93 1.20 0.42 0.09 0.07 0.05 33.46 99.91
所选用的砂子，粒径分布为2.5-5.0mm。
所选用的石屑，粒径分布为小于3.5mm。
所选用的水泥符合国家标准《GB175-2007通用硅酸盐水泥》中对P·O42.5水泥的质量要求。
实施例1
各原料组分重量分数比为：铁尾矿55份、水渣10份、砂子15份、石屑10份、水泥10份、水6份。
1、原料检验：将水渣颗粒进行机械粉碎，球磨机进行球磨，过200目筛，其他原料进行过筛；
2、配料和搅拌：各原料组分由给料机、电子计量称按重量份比进行均匀的配料，配料后经立式搅拌机，卧式搅拌机搅拌均匀后，送至压砖机进料口；
3、压制成型：将混合料经HF1100液压成型砖机压制成砖坯，成型压力为21MPa；
4、蒸压养护：砖坯成型结束后，进行高压成型养护，蒸压温度为190℃，蒸汽压力为1MPa的条件下，养护8h，自然冷却后用卷扬机拉出釜，得到容重为2100kg/m3，抗压强度为25.6MPa的蒸压砖。
实施例2
各原料组分重量分数比为：铁尾矿55份、水渣12份、砂子15份、石屑10份、水泥8份、水4份。
1、原料检验：将水渣颗粒进行机械粉碎，球磨机进行球磨，过200目筛，其他原料进行过筛；
2、配料和搅拌：各原料组分由给料机、电子计量称按重量份比进行均匀的配料，配料后经立式搅拌机，卧式搅拌机搅拌均匀后，送至压砖机进料口；
3、压制成型：将混合料经HF1100液压成型砖机压制成砖坯，成型压力为21MPa；
4、蒸压养护：砖坯成型结束后，进行高压成型养护，蒸压温度为190℃，蒸汽压力为1MPa的条件下，养护8h，自然冷却后用卷扬机拉出釜，得到容重为2050kg/m3，抗压强度为21.5MPa的蒸压砖。
实施例3
各原料组分重量分数比为：铁尾矿55份、水渣14份、砂子15份、石屑10份、水泥6份、水6份。
1、原料检验：将水渣颗粒进行机械粉碎，球磨机进行球磨，过200目筛，其他原料进行过筛；
2、配料和搅拌：各原料组分由给料机、电子计量称按重量份比进行均匀的配料，配料后经立式搅拌机，卧式搅拌机搅拌均匀后，送至压砖机进料口；
3、压制成型：将混合料经HF1100液压成型砖机压制成砖坯，成型压力为18MPa；
4、蒸压养护：砖坯成型结束后，进行高压成型养护，蒸压温度为190℃，蒸汽压力为1MPa的条件下，养护8h，自然冷却后用卷扬机拉出釜，得到容重为2150kg/m3，抗压强度为20.8MPa的蒸压砖。
对比例
对比例生产方式如下：
各原料组分重量分数比为：铁尾矿50份、砂子15份、石屑20份、水泥15份、水2份。
1、配料和搅拌：各原料组分由给料机、电子计量称按重量份比进行均匀的配料，配料后经立式搅拌机，卧式搅拌机搅拌均匀后，送至压砖机进料口；
2、压制成型：将混合料经HF1100液压成型砖机压制成砖坯，成型压力为28MPa；
3、蒸压养护：砖坯成型结束后，进行高压成型养护，蒸压温度为190℃，蒸汽压力为1MPa的条件下，养护8h，自然冷却后用卷扬机拉出釜，得到容重为2177kg/m3，抗压强度为20.7MPa的蒸压砖。
河北承德平泉县卧龙镇二十家子村当地的铁尾矿属于高钙镁低硅铁尾矿，由于地域及成本因素考虑，选用的砂子为山砂，铁尾矿、山砂和石屑通过配料达到合理的级配，但提供的硅含量偏低。
本专利利用加入硅含量较高的水渣来改善配方中的硅含量，由上面的实施例来看该方法提高了蒸压砖强度，同时也降低产品的返碱开裂现象的发生。
返碱物质化学组分的质量百分比为：
成分 Na2O SO3 SiO2 CaO Al2O3 K2O MgO Fe2O3 LOI Total
% 27.63 26.50 1.24 1.06 0.475 0.439 0.327 0.287 41.95 99.91
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种铁尾矿蒸压砖，其特征在于：所述蒸压砖由原料按比例配料、混合搅拌均匀后，在10~25MPa的成型压力下压制成型，送至蒸压釜，在175~210℃的蒸压温度和0.5~1.5MPa的蒸汽压力条件下，养护8~10h，自然冷却后出釜，制备而成；
原料重量份配比为：铁尾矿50~90份、水渣5~25份、砂子10~20份、石屑5~25份、水泥5~20份、水2~10份。
2.如权利要求1所述的铁尾矿蒸压砖，其特征在于：所述铁尾矿含有下列质量份配比的化学组分：SiO239.21份；CaO16.73份；MgO12.98份；Fe2O311.20份；Al2O311.11份；TiO23.97份；P2O51.12份；Na2O1.05份；K2O0.54份；MnO0.23份；烧失量LOI为1.46。
3.如权利要求2所述的铁尾矿蒸压砖，其特征在于，所述铁尾矿粒度分布为：细度大于1mm，占30%；细度大于0.5mm小于1mm，占40%；细度小于0.5mm的占30%。
4.如权利要求3所述的铁尾矿蒸压砖，其特征在于：所述水渣在使用前先粉碎成200目的水渣粉。
5.如权利要求4所述的铁尾矿蒸压砖，其特征在于：所述砂子粒径分布为2.5-5.0mm。
6.如权利要求5所述的铁尾矿蒸压砖，其特征在于：所述石屑含有下列质量份配比的化学组分：CaO32.40份；SiO220.50份；Al2O37.56份；K2O2.23份；Fe2O31.93份；MgO1.20份；TiO20.42份；P2O50.09份；Na2O0.07份；S0.05份；烧失量LOI为33.46。
7.如权利要求6所述的铁尾矿蒸压砖，其特征在于：所述石屑粒径分布为小于3.5mm。
8.如权利要求1-7之任一所述的铁尾矿蒸压砖，其特征在于：所述水泥符合国家标准《GB175-2007通用硅酸盐水泥》中对P·O42.5水泥的质量要求。
9.如权利要求1-8之任一所述的铁尾矿蒸压砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、原料处理：将水渣颗粒进行机械粉碎，球磨机进行球磨，其它原料进行过筛；
2）、配料和搅拌：按重量份比将各原料组分铁尾矿、水渣、砂子、石屑、水泥和水进行均匀混合，搅拌；
3）、压制成型：将混合料经液压砖机压制成砖坯；
4）、蒸压养护：砖坯成型结束后，进行高压成型养护，得到成品。
10.如权利要求9所述的铁尾矿蒸压砖的制备方法，其特征在于，成型压力为10~25MPa；蒸压温度为175~210℃，蒸汽压力为0.5~1.5MPa的条件下，养护8~10h，自然冷却后出釜，得到蒸压砖成品。
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