CN106495623B - 一种利用钼尾矿制备蒸压砖的方法 - Google Patents

一种利用钼尾矿制备蒸压砖的方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种利用钼尾矿制备蒸压砖的方法，包括步骤：(1)将钼尾矿、钢渣、废弃加气混凝土、钢渣尾泥的粉末与水按一定比例混合搅拌10min；(2)混匀后的物料静置2h后，进行二次加水搅拌，二次搅拌时间为5min；(3)将混合料压制成240mm×115mm×53mm的砖坯，成型压力为20～30KN；(4)然后将压制好的砖坯静置堆垛，然后送入蒸压釜中进行蒸压，冷却后出釜。本发明实现了钼尾矿内铜、铅、锌等重金属离子的固化，做到无害化利用，制备的蒸压灰砂砖可达MU15～20级，具有强度高、密度低、吸水率好、弹性模量高和抗冻性能好等特性，固体废弃物利用率达100％。为钼尾矿等工业固体废弃物的在建材中的大量应用开辟了新的方向。

Description

一种利用钼尾矿制备蒸压砖的方法
技术领域
本申请属于资源综合利用领域和建筑材料领域，具体地说，涉及一种利用钼尾矿制备蒸压砖的方法。
背景技术
钼是贵重稀有金属，广泛应用于颜料、催化剂、钢铁等行业。我国的钼储量占330万吨，约占全世界钼储量38.4％。我国的钼矿石一般以沉积型、斑岩型、脉型等形式存在，其中71％为斑岩型。矿石中钼的含量一般达不到1％，经过多次精选提取有效成分后，产生大量极细颗粒的尾矿，这些尾矿被花费巨资输送到尾矿库中堆存，这些堆存固体废弃物带来了对大气、环境造成巨大污染，同时增加了发生地质灾害的风险。
钢渣就是炼钢过程中排出的熔渣。主要来源于铁水和废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，金属炉料带入的杂质，加入的造渣剂以及氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等，其数量一般为钢产量的15％～20％。我国目前采用的炼钢方法主要有转炉和电炉炼钢，并且以转炉炼钢为主。转炉钢渣的主要成分为CaO、SiO2、FeO、Fe2O3、Al2O3、MgO、P2O5和游离氧化钙(f-CaO)。钢渣莫氏硬度一般为6-7，易磨性差，抗压性能较好、压碎值为20.4％-30.8％，是天然碎石和砂的理想代替品。转炉钢渣经多道磁选或热焖—磁选处理后，大部分的金属铁被选出，产生的渣中还有3％左右金属铁颗粒残留，这种残余的渣又叫“钢尾渣”。要把“钢尾渣”中3％左右残余的金属铁提出，采用球磨—湿选提铁工艺是最经济有效的方法。球磨后的钢渣经水洗后磁选产生大量沉淀的余渣，再经过螺旋分级出尾矿粉，水洗的悬浊液进入沉淀池后经压滤机后产生的清水可循环使用，经压滤的泥饼叫“钢渣泥”。“钢尾渣”在湿磨湿选的过程中，大部分物相都已经水化，不在具有水硬性，因此钢渣泥是难以利用的固体废弃物。由于钢渣泥是难以利用的固体废弃物，导致大量丢弃，也由此阻碍了“钢尾渣”再选的推进。
钢渣作为集料制砖生产和应用历史很长，其生产工艺大多采用混凝土生产的成型工艺，利用传统的水泥作为胶凝材料。而水泥的生产中要消耗大量的资源和能源，每吨水泥的生产要排放CO21吨，消耗电99度、煤115公斤、石灰石0.8吨，因此在固体废弃物应用中尽可能减少水泥的应用。
加气混凝土厂在生产中，经常有加工碎屑及废品产生，同时使用加气混凝土制品的建筑施工现场也经常有破碎的加气混凝土制品作为建筑垃圾而弃掉，绝大多数废弃的加气混凝土未被合理的利用，导致一些加气混凝土厂已经无处堆放的程度，影响加气混凝土厂的生产运营。
粘土砖是我国传统的建筑材料，在我国的烧制历史已经有2000多年，因此有“秦砖汉瓦”之称。然而，随着人类社会的不断进步，烧制粘土砖所造成的巨大危害也越来越惊人。主要表现在：(1)烧制粘土砖破环耕地。粘土砖的生产原料需要使用到粘土，而粘土大部分来自于耕地，我国作为典型的人多地少的国家，人均耕地只有1.43亩，且优质耕地资源贫乏；(2)烧制粘土砖消耗大量的能源。每烧一立方米的实心粘土砖需要耗费120公斤左右的标煤；(3)烧制粘土砖造成大量的环境污染。粘土砖烧制中产生大量的粉尘和废气污染，造成大量碳排放。因此从2005年起，国务院就下发通知，要求禁止使用实心粘土砖，这就要求非烧结砖产品取而代之。用工业固体废弃物制备的蒸压灰砂砖是十分典型的非烧结砖之一，这样即可以消除固体废弃物堆放占用土地资源和引发的环境问题，又可以实现粘土砖的替代产品。
发明内容
本发明的目的在于克服尾矿给制造蒸压砖带来的潜在的强度低、密度大和抗冻性差的问题，提供一种以钼尾矿、钢渣、废弃加气混凝土和钢渣泥为原料，固废应用率达到100％来制备蒸压灰砂砖的方法，同时实现钼尾矿中有害重金属离子的固化并充分利用固体废弃物，使固体废弃物的大宗整体消纳利用成为可能。
一种利用钼尾矿制备蒸压砖的方法，包括以下步骤：
(1)将钼尾矿、钢渣、废弃加气混凝土、钢渣尾泥的粉末与水按一定比例混合搅拌10min，使物料充分混匀；
(2)混匀后的物料静置2h后，进行二次加水搅拌，二次搅拌时间为5min；
(3)将混合料压制成240mm×115mm×53mm的砖坯，成型压力为20～30KN；
(4)然后将压制好的砖坯静置堆垛，然后送入蒸压釜中进行蒸压，蒸压条件为：升温2h，恒温4～8h，压力1.0～1.3MPa，温度为170～190℃，降温2h；冷却后出釜。
进一步地，如上所述的方法，步骤(1)中，水的加入量为干料总质量的6～11％。
进一步地，如上所述的方法，步骤(2)中，二次加水量占干料总质量的2％。
进一步地，如上所述的方法，步骤(1)中，所述钼尾矿的粒级为-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。
进一步地，如上所述的方法，所述钢渣陈化1年以上，f-CaO含量小于3％，粒度为2～10mm。
进一步地，如上所述的方法，所述废弃加气混凝土粒级小于1mm。
进一步地，如上所述的方法，所述钢渣泥烘干至含水量小于1％，粒度为-0.074mm含量占85％。
进一步地，如上所述的方法，所述钼尾矿，其中化学成份以质量百分比计为：SiO245％～75％；Al2O3 3％～13％；Fe2O3+FeO 2％～15％；MgO 0.01％～3％；CaO 5％～20％；K2O 1％～3％；Na2O 1％～3％；TiO2 0.1～2％；烧失量0.1％～4％，其他0.01％～2％。
进一步地，如上所述的方法，使用的钢渣和钢渣尾泥，其中化学成份以质量百分比计为：SiO2 10％～20％；Al2O3 1％～7％；Fe2O3 2％～33％；FeO 3％～15％；P2O5 0.1％～6％；MgO 3％～15％；CaO 30％～50％；SO2 0.01％～1％；MnO 0.1％～3％；TiO2 0.1％～3％；烧失量1～4％；其他1％～3％。
本发明以钼尾矿、钢渣、废弃加气混凝土和钢渣泥为原料制备蒸压灰砂砖，是循环利用的典型产品，产品的生产实现了大量工业固废的资源化利用，而钢渣泥和废弃加气混凝土(随着国家对固体废弃物的应用重视程度提高，许多加气混凝土厂在产品生产中加入大量的固废原料)的利用实现了资源化再利用，同时减少了对传统资源消耗品的依赖。蒸压灰砂砖的生产降低了原料的价格，减少了环境污染，产品具有强度高、密度低、吸水率好、弹性模量高和抗冻性能好等特性，对促进我国可持续战略的顺利实施具有重要的经济和现实意义。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明利用钼尾矿制备蒸压砖的方法流程图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明提供一种利用钼尾矿控制重金属离子走向制备蒸压砖的方法。本发明所使用的钼尾矿的主要矿物有石英、长石、金云母和黄铁矿，属于斑岩型型钼尾矿。为了降低生产成本加入工业废弃物钢渣、废弃加气混凝土、钢渣泥。利用钼尾矿、及碎石屑中活性SiO2和Al2O3跟钢渣泥中的碱性组分Ca(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)2以及钢渣中f-CaO在水热碱性条件下发生水化反应，生成水化产物C-S-H凝胶、水石榴石和托贝莫来石，同时钢渣泥中的C3S高温高压下水化生成水化产物C-S-H凝胶和托贝莫来石，而Cu2+、Pb2+和Zn2+等二价离子进入水化产物代替Ca2+或Mg2+，起到了很好的固化作用。而水化产物和未参与反应惰性颗粒、钢渣骨料和废弃加气混凝土结合良好，制备的蒸压灰砂砖强度和物理性能满足生产需求，为钼尾矿、钢渣等多种废弃物的综合利用提供了一条新的方向。
本发明的具体步骤如下：
1.采用水力旋流器将原始粒级的钼尾矿进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的钼尾矿粒级为-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。
2.粗颗粒钢渣陈化1年以上，f-CaO含量小于3％，粒度为2-10mm。
3.将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于1mm输送到料仓，粒级大于1mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。
4.将钢渣泥烘干至含水量小于1％，然后将烘干后的钢渣放入球磨机中均化、打散至-0.074mm含量占85％。
5.将步骤1、2、3、4中的物料计量后，加入占干料总质量6-11％的水，置于强力搅拌机中搅拌10min，使物料充分混匀；混匀后的物料在消化仓中静置2h后，进行二次加水搅拌，二次加水量占干料总量的2％，二次搅拌时间为5min；将混合料压制成240mm×115mm×53mm的砖坯，成型压力为20-30KN。然后将压制好的砖坯静置堆垛，然后送入蒸压釜中进行蒸压，蒸压条件为：升温2h，恒温4-8h(压力1.0-1.3MPa，温度为170-190℃)，降温2h；冷却后出釜。
实施例1：
1.采用水力旋流器将原始粒级的钼尾矿进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的钼尾矿粒级为-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗颗粒钢渣陈化1.5年以上，f-CaO含量小于2.5％，粒度为2-8mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于0.8mm输送到料仓，粒级大于0.8mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将钢渣泥烘干至含水量小于1％，然后将烘干后的钢渣放入球磨机中均化、打散至-0.074mm含量占80％。
2.将步骤1准备的钼尾矿、粗颗粒钢渣、废弃混凝土和钢渣泥按照干料质量百分比钼尾矿50％、钢渣25％、废弃混凝土7％、钢渣泥18％混合均匀后，加入干料总重量10％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为20KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温6h(最高压力1.25MPa，温度为185℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压砖的性能指标如表1所示。
表1 实施实例1制备的蒸压砖性能指标
实施例2：
1.采用水力旋流器将原始粒级的钼尾矿进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的钼尾矿粒级为-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗颗粒钢渣陈化1年以上，f-CaO含量小于2％，粒度为3-9mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于0.9mm输送到料仓，粒级大于0.9mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将钢渣泥烘干至含水量小于1％，然后将烘干后的钢渣放入球磨机中均化、打散至-0.074mm含量占75％。
2.将步骤1准备的钼尾矿、粗颗粒钢渣、废弃混凝土和钢渣泥按照干料质量百分比钼尾矿55％、钢渣25％、废弃混凝土5％、钢渣泥15％混合均匀后，加入干料总重量9％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为25KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温7h(最高压力1.3MPa，温度为180℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压灰砂砖的性能指标如表2所示。
表2 实施实例2制备的蒸压砖性能指标
实施例3：
1.采用水力旋流器将原始粒级的钼尾矿进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的钼尾矿粒级为-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗颗粒钢渣陈化2年以上，f-CaO含量小于2.5％，粒度为2～7mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于0.6mm输送到料仓，粒级大于0.6mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将钢渣泥烘干至含水量小于1％，然后将烘干后的钢渣放入球磨机中均化、打散至-0.074mm含量占70％。
2.将步骤1准备的钼尾矿、粗颗粒钢渣、废弃混凝土和钢渣泥按照干料质量百分比钼尾矿62％、钢渣19％、废弃混凝土5％、钢渣泥14％混合均匀后，加入干料总重量7％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为30KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温8h(最高压力1.2MPa，温度为190℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压灰砂砖的性能指标如表3所示。
表3 实施实例3制备的蒸压砖性能指标
实施例4：
1.采用水力旋流器将原始粒级的钼尾矿进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的钼尾矿粒级为-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗颗粒钢渣陈化1年以上，f-CaO含量小于3％，粒度为2～10mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于0.7mm输送到料仓，粒级大于0.7mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将钢渣泥烘干至含水量小于1％，然后将烘干后的钢渣放入球磨机中均化、打散至-0.074mm含量占77％。
2.将步骤1准备的钼尾矿、粗颗粒钢渣、废弃混凝土和钢渣泥按照干料质量百分比钼尾矿60％、钢渣17％、废弃混凝土6％、钢渣泥17％混合均匀后，加入干料总重量8％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为20KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温5h(最高压力1.25MPa，温度为185℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压灰砂砖的性能指标如表4所示。
表4 实施实例4制备的蒸压砖性能指标
实施例5：
1.采用水力旋流器将原始粒级的钼尾矿进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的钼尾矿粒级为-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗颗粒钢渣陈化1年以上，f-CaO含量小于2.7％，粒度为3～9mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于0.5mm输送到料仓，粒级大于0.5mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将钢渣泥烘干至含水量小于1％，然后将烘干后的钢渣放入球磨机中均化、打散至-0.074mm含量占85％。
2.将步骤1准备的钼尾矿、粗颗粒钢渣、废弃混凝土和钢渣泥按照干料质量百分比钼尾矿58％、钢渣16％、废弃混凝土6％、钢渣泥20％混合均匀后，加入干料总重量6％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为23KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温7h(最高压力1.15MPa，温度为190℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压灰砂砖的性能指标如表5所示。
表5 实施实例5制备的蒸压砖性能指标
实施例6：
1.采用水力旋流器将原始粒级的钼尾矿进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的钼尾矿粒级为-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗颗粒钢渣陈化1年以上，f-CaO含量小于3％，粒度为2～10mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于1mm输送到料仓，粒级大于1mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将钢渣泥烘干至含水量小于1％，然后将烘干后的钢渣放入球磨机中均化、打散至-0.074mm含量占85％。
2.将步骤1准备的钼尾矿、粗颗粒钢渣、废弃混凝土和钢渣泥按照干料质量百分比钼尾矿58％、钢渣16％、废弃混凝土8％、钢渣泥18％混合均匀后，加入干料总重量11％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为20KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温6h(最高压力1.3MPa，温度为185℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压灰砂砖的性能指标如表6所示。
表6 实施实例6制备的蒸压砖性能指标
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种利用钼尾矿制备蒸压砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将钼尾矿、钢渣、废弃加气混凝土、钢渣尾泥的粉末与水按一定比例混合搅拌10min，使物料充分混匀；
(2)混匀后的物料静置2h后，进行二次加水搅拌，二次搅拌时间为5min；
(3)将混合料压制成240mm×115mm×53mm的砖坯，成型压力为20～30KN；
(4)然后将压制好的砖坯静置堆垛，然后送入蒸压釜中进行蒸压，蒸压条件为：升温2h，恒温4～8h，压力1.0～1.3MPa，温度为170～190℃，降温2h；冷却后出釜；
使用的钢渣和钢渣尾泥的粉末，其中化学成份以质量百分比计为：SiO210％～20％；Al2O31％～7％；Fe2O32％～33％；FeO 3％～15％；P2O50.1％～6％；MgO 3％～15％；CaO30％～50％；SO20.01％～1％；MnO 0.1％～3％；TiO20.1％～3％；烧失量1～4％；其他1％～3％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，水的加入量为干料总质量的6～11％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，二次加水量占干料总质量的2％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钼尾矿的粒级为-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢渣陈化1年以上，f-CaO含量小于3％，粒度为2～10mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废弃加气混凝土粒级小于1mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢渣尾泥的粉末烘干至含水量小于1％，粒度为-0.074mm含量占85％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钼尾矿，其中化学成份以质量百分比计为：SiO245％～75％；Al2O33％～13％；Fe2O3+FeO 2％～15％；MgO 0.01％～3％；CaO 5％～20％；K2O 1％～3％；Na2O 1％～3％；TiO20.1～2％；烧失量0.1％～4％，其他0.01％～2％。
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