CN105777065B - 一种黄金尾矿透水砖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黄金尾矿透水砖的制备方法，通过对于黄金尾矿进行煅烧预处理、石油钻井废液浸渍、再优化制备透水砖的原料组成及其含量，调节透水砖的物化性能，制备出强度高，透水率好的黄金尾矿透水砖。

Description

一种黄金尾矿透水砖的制备方法
技术领域
本发明属于透水砖领域，特别涉及一种黄金尾矿透水砖的制备方法。
背景技术
废物综合回收是一件功在当今，利在后世的事情。建国以来，我国矿山企业堆积了大量的尾矿，由于开采模式单一，开采工艺落后，开采设备陈旧，导致大量尾矿残存，无法有效回收再利用。另外，尾矿自身带有超标污染物或有害组分，在选矿过程中又加入的各种化学药剂残存在尾矿当中，在没有经过处理情况下，直接堆放在地表，不仅占用大量的土地，还严重污染了周围的环境。黄金尾矿就是一种常见的尾矿，在内蒙和四川境内，都存在大量的黄金尾矿；在石油与天然气的开采、钻探以及修井过程中，将产生大量的钻井废液，主要由钻井液、钻屑、以及各种作业产生的废液等组成。钻井废液组成复杂，一般呈碱性，pH值在8.4～12之间，有的可达13以上；固相颗粒粒度一般在0.01～0.3μm之间(即94％以上颗粒通过200目筛)，外观一般呈粘稠流体或半流体状，具有颗粒细小、级配差不大、粘度大、含水率高不易脱水(含水率约在30％～90％)等特性。且其自然干结过程缓慢，干结物遇水浸湿后易再度形成钻井废液样物，会对排放点及附近地带的土壤物性产生长期的不良影响；废泥浆含油量高，部分钻井废液含油量达10％以上；钻井废液固含量高，主要为膨润土和有机高分子处理剂、粘土、加重材料、岩屑以及污水流经地面时携带的泥砂及表层土等；此外由于钻井废液中含有各种有机和无机类化学处理剂，其中的重金属、CODCr值、Oil及表面活性剂等有害物质浓度较高，个别有害物污染指标超出国家允许排放浓度的数百倍。
透水砖起源于荷兰，在荷兰人围海造城的过程中，发现排开海水后的地面会因为长期接触不到水分而造成持续不断的地面沉降。一旦海岸线上的堤坝被冲开，海水会迅速冲到比海平面低很多的城市把整个临海城市全部淹没。为了使地面不再下沉，荷兰人制造了一种长100毫米宽200毫米50或60毫米高的小型路面砖铺设在街道路面上，并使砖与砖之间预留了2毫米的缝隙。这样下雨时雨水会从砖之间的缝隙中渗入地下。这就是后来很有名的荷兰砖。
使用尾矿来制备透水砖也有不少的研究，如CN103204698A公开了一种利用铁尾矿制备环保型透水砖的方法，以铁尾矿为基本骨料，引入一定量的废玻璃渣，制备出了性能优异的环保型透水砖；而专门针对于石油钻井废液和黄金尾矿来制备透水砖的研究还未看到。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，本发明研制出一种黄金尾矿透水砖的制备方法，同时，对于黄金尾矿进行煅烧预处理、石油钻井废液浸渍、再优化制备透水砖的原料组成及其含量，调节透水砖的物化性能，制备出黄金尾矿透水砖。
一种黄金尾矿透水砖的制备方法，包括如下制备工艺：
(1)黄金尾矿预处理，包括破碎、细磨、脱水和预烧处理步骤：
(2)石油钻井废液浸渍，得到石油钻井废液浸渍后浸渍液和石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿；
(3)混合、陈腐：取如下重量份的物质混合，石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿40-60份，煤矸石4-13份，粘土4-13份，棕刚玉4-13份，粉煤灰4-13份，硅灰4-13份，膨润土4-13份，硅酸盐水泥4-13份，秸秆废料4-13份，工业磷酸1-5份，有机纤维1-5份，磷石膏1-5份，氧化锆溶胶1-5份，聚丙烯纤维1-2份，碳酸锂1-2份，聚乙二醇1-2份，苯扎氯铵1-2份，蒙脱土1-2份，减水剂1-2份，石墨粉1-2份，石油钻井废液浸渍后的浸渍液200-300份，在搅拌机中搅拌1-3h，混合均匀后，并陈腐15h；
(4)造粒、成型；
(5)烧结：烧结步骤为：将成型体放入燃烧室中烧结，烧结温度为900-1300摄氏度，烧结时间为2-3h，烧结完毕后冷却，即得黄金尾矿透水砖。
具体来说，一种黄金尾矿透水砖的制备方法，
包括如下制备工艺：
(1)黄金尾矿预处理：黄金尾矿主要化学成分是氧化铝15wt％、二氧化硅65wt％，其他成分还含有少量的氧化铁，氧化镁和其他杂质；
预处理过程为，首先将黄金尾矿破碎，得到粒度为2-6mm的颗粒，随后进一步细磨，使得其粒径小于0.1mm；随后在80-90℃下脱水，并在800-900℃下预烧0.8h；随炉冷却，并再次磨细，使其粒径小于0.03mm；
(2)石油钻井废液浸渍：将石油钻井浆料进行固液分离，得到石油钻井废液，将预处理的黄金尾矿进行石油钻井废液浸渍，浸渍温度为40-50℃，浸渍时间为12-23h，得到石油钻井废液浸渍后浸渍液和石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿；
(3)混合、陈腐：取如下重量份的物质混合，石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿40-60份，煤矸石4-13份，粘土4-13份，棕刚玉4-13份，粉煤灰4-13份，硅灰4-13份，膨润土4-13份，硅酸盐水泥4-13份，秸秆废料4-13份，工业磷酸1-5份，有机纤维1-5份，磷石膏1-5份，氧化锆溶胶1-5份，聚丙烯纤维1-2份，碳酸锂1-2份，聚乙二醇1-2份，苯扎氯铵1-2份，蒙脱土1-2份，减水剂1-2份，石墨粉1-2份，石油钻井废液浸渍后的浸渍液200-300份，在搅拌机中搅拌1-3h，混合均匀后，并陈腐15h；
(4)造粒、成型：将陈腐料干燥、造粒，随后冷等静压两次成型；
(5)烧结：将成型体放入燃烧室中烧结，烧结温度为900-1300摄氏度，烧结时间为2-3h，烧结完毕后冷却，即得黄金尾矿透水砖。
作为优选，所述两次成型中，第一次成型压力为10-30MPa，成型时间为1-3h；第二次成型的压力为60-80MPa，成型时间为1-3h。
作为优选，所述浸渍温度为50℃。
作为优选，取如下重量份的物质混合，石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿45份，煤矸石7份，粘土7份，棕刚玉7份，粉煤灰7份，硅灰7份，膨润土7份，硅酸盐水泥7份，秸秆废料7份，工业磷酸3份，有机纤维3份，磷石膏3份，氧化锆溶胶3份，聚丙烯纤维1份，碳酸锂1份，聚乙二醇1份，苯扎氯铵1份，蒙脱土1份，减水剂1份，石墨粉1份，石油钻井废液浸渍后的浸渍液275份，在搅拌机中搅拌3h，混合均匀后，并陈腐15h。
一种上述的黄金尾矿透水砖的制备方法所制备的黄金尾矿透水砖，该透水砖的抗压强度大于50MPa，容重小于1.1g/cm3，透水率低于0.01cm/s。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过对于黄金尾矿进行废物利用，制备出适合支撑剂使用的透水砖，同时，在制备透水砖过程中，还选择了石油钻井废液、煤矸石和秸秆废料等废物作为主要成分，所制备的透水砖具有强度高、比重小；
(2)本发明采用石油钻井废液浸渍黄金尾矿，对于其中的金属离子进行碱性条件下的沉淀，同时，废液中的石油在坯体烧结过程中，可以使得该透水砖存在多孔结构，使得该透水砖轻质。
(3)具体来说，本发明的通过对黄金尾矿进行预处理、浸渍处理，得到石油钻井废液浸渍后浸渍液和石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿，其中的浸渍液含有大量石油；而为了提高透水砖各原料的粘结性，本发明选择同为废料的煤矸石和粘土，同时为了优化粘结效果，本发明还选择了氧化锆溶胶；同时，为了提高透水砖的耐压等强度，通过添加有机纤维、聚丙烯纤维和膨润土，减水剂和石墨粉，组成多维的结构；而在提高透水砖轻质作用的基础上，本发明采用免烧工艺，并且选择复合凝胶材料膨润土和硅酸盐水泥以及其稳定剂磷石膏、氧化锆溶胶、碳酸锂、苯扎氯铵等，提高透水砖的物化性能。
(4)本发明的黄金尾矿透水砖的制备方法的制备方法工艺简单，环保，且便于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：
一种黄金尾矿透水砖的制备方法，包括如下制备工艺：
(1)黄金尾矿预处理：黄金尾矿主要化学成分是氧化铝15wt％、二氧化硅65wt％，其他成分还含有少量的氧化铁，氧化镁和其他杂质；
预处理过程为，首先将黄金尾矿破碎，得到粒度为5mm的颗粒，随后进一步细磨，使得其粒径小于0.1mm；随后在85℃下脱水，并在820℃下预烧0.8h；随炉冷却，并再次磨细，使其粒径小于0.03mm；
(2)石油钻井废液浸渍：将石油钻井浆料进行固液分离，得到石油钻井废液，将预处理的黄金尾矿进行石油钻井废液浸渍，浸渍温度为42℃，浸渍时间为16h，得到石油钻井废液浸渍后浸渍液和石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿；
(3)混合、陈腐：取如下重量份的物质混合，石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿45份，煤矸石7份，粘土7份，棕刚玉7份，粉煤灰7份，硅灰7份，膨润土7份，硅酸盐水泥7份，秸秆废料7份，工业磷酸2份，有机纤维2份，磷石膏2份，氧化锆溶胶2份，聚丙烯纤维1份，碳酸锂1份，聚乙二醇1份，苯扎氯铵1份，蒙脱土1份，减水剂1份，石墨粉1份，石油钻井废液浸渍后的浸渍液275份，在搅拌机中搅拌3h，混合均匀后，并陈腐15h；
(4)造粒、成型：将陈腐料干燥、造粒，随后冷等静压两次成型；所述两次成型中，第一次成型压力为20MPa，成型时间为3h；第二次成型的压力为80MPa，成型时间为3h。
(5)烧结：将成型体放入燃烧室中烧结，烧结温度为1100摄氏度，烧结时间为3h，烧结完毕后冷却，即得黄金尾矿透水砖。该透水砖的抗压强度为52MPa，容重为1.1g/cm3，透水率为0.01cm/s。
实施例2：
一种黄金尾矿透水砖的制备方法，包括如下制备工艺：
(1)黄金尾矿预处理：黄金尾矿主要化学成分是氧化铝15wt％、二氧化硅65wt％，其他成分还含有少量的氧化铁，氧化镁和其他杂质；
预处理过程为，首先将黄金尾矿破碎，得到粒度为5mm的颗粒，随后进一步细磨，使得其粒径小于0.1mm；随后在85℃下脱水，并在820℃下预烧0.8h；随炉冷却，并再次磨细，使其粒径小于0.03mm；
(2)石油钻井废液浸渍：将石油钻井浆料进行固液分离，得到石油钻井废液，将预处理的黄金尾矿进行石油钻井废液浸渍，浸渍温度为42℃，浸渍时间为16h，得到石油钻井废液浸渍后浸渍液和石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿；
(3)混合、陈腐：取如下重量份的物质混合，石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿45份，煤矸石8份，粘土7份，棕刚玉7份，粉煤灰7份，硅灰7份，膨润土7份，硅酸盐水泥8份，秸秆废料7份，工业磷酸5份，有机纤维2份，磷石膏5份，氧化锆溶胶5份，聚丙烯纤维1份，碳酸锂2份，聚乙二醇1份，苯扎氯铵1份，蒙脱土1份，减水剂2份，石墨粉2份，石油钻井废液浸渍后的浸渍液275份，在搅拌机中搅拌3h，混合均匀后，并陈腐15h；
(4)造粒、成型：将陈腐料干燥、造粒，随后冷等静压两次成型；所述两次成型中，第一次成型压力为20MPa，成型时间为3h；第二次成型的压力为80MPa，成型时间为3h。
(5)烧结：将成型体放入燃烧室中烧结，烧结温度为1100摄氏度，烧结时间为3h，烧结完毕后冷却，即得黄金尾矿透水砖。该透水砖的抗压强度为53MPa，容重为1.0g/cm3，透水率为0.009cm/s。
实施例3：
一种黄金尾矿透水砖的制备方法，包括如下制备工艺：
(1)黄金尾矿预处理：黄金尾矿主要化学成分是氧化铝15wt％、二氧化硅65wt％，其他成分还含有少量的氧化铁，氧化镁和其他杂质；
预处理过程为，首先将黄金尾矿破碎，得到粒度为5mm的颗粒，随后进一步细磨，使得其粒径小于0.1mm；随后在85℃下脱水，并在820℃下预烧0.8h；随炉冷却，并再次磨细，使其粒径小于0.03mm；
(2)石油钻井废液浸渍：将石油钻井浆料进行固液分离，得到石油钻井废液，将预处理的黄金尾矿进行石油钻井废液浸渍，浸渍温度为42℃，浸渍时间为16h，得到石油钻井废液浸渍后浸渍液和石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿；
(3)混合、陈腐：取如下重量份的物质混合，石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿40份，煤矸石5份，粘土5份，棕刚玉7份，粉煤灰7份，硅灰5份，膨润土5份，硅酸盐水泥7份，秸秆废料5份，工业磷酸2份，有机纤维2份，磷石膏2份，氧化锆溶胶2份，聚丙烯纤维1份，碳酸锂1份，聚乙二醇1份，苯扎氯铵1份，蒙脱土1份，减水剂1份，石墨粉1份，石油钻井废液浸渍后的浸渍液200份，在搅拌机中搅拌3h，混合均匀后，并陈腐15h；
(4)造粒、成型：将陈腐料干燥、造粒，随后冷等静压两次成型；所述两次成型中，第一次成型压力为20MPa，成型时间为3h；第二次成型的压力为80MPa，成型时间为3h；
(5)烧结：将成型体放入燃烧室中烧结，烧结温度为1200摄氏度，烧结时间为3h，烧结完毕后冷却，即得黄金尾矿透水砖。该透水砖的抗压强度为52.5MPa，容重为1.09g/cm3，透水率为0.008cm/s。
实施例4：
一种黄金尾矿透水砖的制备方法，包括如下制备工艺：
(1)黄金尾矿预处理：黄金尾矿主要化学成分是氧化铝15wt％、二氧化硅65wt％，其他成分还含有少量的氧化铁，氧化镁和其他杂质；
预处理过程为，首先将黄金尾矿破碎，得到粒度为5mm的颗粒，随后进一步细磨，使得其粒径小于0.1mm；随后在85℃下脱水，并在820℃下预烧0.8h；随炉冷却，并再次磨细，使其粒径小于0.03mm；
(2)石油钻井废液浸渍：将石油钻井浆料进行固液分离，得到石油钻井废液，将预处理的黄金尾矿进行石油钻井废液浸渍，浸渍温度为42℃，浸渍时间为16h，得到石油钻井废液浸渍后浸渍液和石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿；
(3)混合、陈腐：取如下重量份的物质混合，石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿60份，煤矸石13份，粘土13份，棕刚玉13份，粉煤灰13份，硅灰13份，膨润土13份，硅酸盐水泥13份，秸秆废料13份，工业磷酸2份，有机纤维2份，磷石膏2份，氧化锆溶胶5份，聚丙烯纤维1份，碳酸锂1份，聚乙二醇1份，苯扎氯铵1份，蒙脱土1份，减水剂1份，石墨粉2份，石油钻井废液浸渍后的浸渍液300份，在搅拌机中搅拌3h，混合均匀后，并陈腐15h；
(4)造粒、成型：将陈腐料干燥、造粒，随后冷等静压两次成型；所述两次成型中，第一次成型压力为20MPa，成型时间为3h；第二次成型的压力为80MPa，成型时间为3h；
(5)烧结：将成型体放入燃烧室中烧结，烧结温度为1100摄氏度，烧结时间为3h，烧结完毕后冷却，即得黄金尾矿透水砖。该透水砖的抗压强度为54MPa，容重为1.07g/cm3，透水率为0.009cm/s。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种黄金尾矿透水砖的制备方法，其特征在于，包括如下制备工艺：
(1)黄金尾矿预处理，包括破碎、细磨、脱水和预烧处理步骤；
所述的黄金尾矿预处理具体为：黄金尾矿主要化学成分是氧化铝15wt％、二氧化硅65wt％，其他成分还含有少量的氧化铁，氧化镁和其他杂质；预处理过程为，首先将黄金尾矿破碎，得到粒度为2-6mm的颗粒，随后进一步细磨，使得其粒径小于0.1mm；随后在80-90℃下脱水，并在800-900℃下预烧0.8h；随炉冷却，并再次磨细，使其粒径小于0.03mm；
(2)石油钻井废液浸渍，得到石油钻井废液浸渍后浸渍液和石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿；
所述的石油钻井废液浸渍具体为：将石油钻井浆料进行固液分离，得到石油钻井废液，将预处理的黄金尾矿进行石油钻井废液浸渍，浸渍温度为40-50℃，浸渍时间为12-23h，得到石油钻井废液浸渍后浸渍液和石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿；
(3)混合、陈腐：取如下重量份的物质混合，石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿40-60份，煤矸石4-13份，粘土4-13份，棕刚玉4-13份，粉煤灰4-13份，硅灰4-13份，膨润土4-13份，硅酸盐水泥4-13份，秸秆废料4-13份，工业磷酸1-5份，有机纤维1-5份，磷石膏1-5份，氧化锆溶胶1-5份，聚丙烯纤维1-2份，碳酸锂1-2份，聚乙二醇1-2份，苯扎氯铵1-2份，蒙脱土1-2份，减水剂1-2份，石墨粉1-2份，石油钻井废液浸渍后的浸渍液200-300份，在搅拌机中搅拌1-3h，混合均匀后，并陈腐15h；
(4)造粒、成型；
(5)烧结：烧结步骤为：将成型体放入燃烧室中烧结，烧结温度为900-1300摄氏度，烧结时间为2-3h，烧结完毕后冷却，即得黄金尾矿透水砖。
2.一种如权利要求1所述的黄金尾矿透水砖的制备方法，其特征在于，所述的造粒、成型步骤为：将陈腐料干燥、造粒，随后冷等静压两次成型。
3.一种如权利要求2所述的黄金尾矿透水砖的制备方法，其特征在于，所述两次成型中，第一次成型压力为10-30MPa，成型时间为1-3h；第二次成型的压力为60-80MPa，成型时间为1-3h。
4.一种如权利要求1或2所述的黄金尾矿透水砖的制备方法，其特征在于，所述浸渍温度为50℃。
5.一种如权利要求1或2所述的黄金尾矿透水砖的制备方法，其特征在于，取如下重量份的物质混合，石油钻井废液浸渍后的黄金尾矿45份，煤矸石7份，粘土7份，棕刚玉7份，粉煤灰7份，硅灰7份，膨润土7份，硅酸盐水泥7份，秸秆废料7份，工业磷酸3份，有机纤维3份，磷石膏3份，氧化锆溶胶3份，聚丙烯纤维1份，碳酸锂1份，聚乙二醇1份，苯扎氯铵1份，蒙脱土1份，减水剂1份，石墨粉1份，石油钻井废液浸渍后的浸渍液275份，在搅拌机中搅拌3h，混合均匀后，并陈腐15h。
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