CN106747321B - 一种钴冶炼废渣基的烧结砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钴冶炼废渣基的烧结砖及其制备方法，涉及冶炼渣资源化利用及无害化处理技术领域。本发明制备烧结砖所用的原料由钴冶炼废渣、粉煤灰、添加剂组成；烧结砖的制备方法为：将钴冶炼废渣、粉煤灰、添加剂烘干磨碎成干粉；按配比称取钴冶炼废渣粉料、粉煤灰粉料及添加剂粉料，混合搅拌均匀后加水湿混，陈化后压制成型，最后经烘干后煅烧制得烧结砖成品。本发明的制备方法将钴冶炼废渣资源化利用，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种钴冶炼废渣基的烧结砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶炼渣资源化利用及无害化处理技术领域，具体而言涉及一种钴冶炼废渣基的烧结砖及其制备方法。

背景技术

现行钴冶炼企业均采用酸浸工艺处理水钴矿，该工艺会产生大量的钴冶炼废渣。目前产出的钴冶炼废渣多以填埋或堆存为主，一方面占用大量场地，另一方面由于钴冶炼废渣中含有活性重金属成分，如管理不善，极易造成环境污染。钴冶炼废渣主要构成为二氧化硅、水合铁氧化物、氧化铝和氧化钙等成分，目前对钴冶炼废渣的处理主要是堆存或填埋，而大量钴冶炼废渣堆埋的占地问题及其渗滤液产生的环境污染问题并未得到有效解决。

烧结砖为一种经成型和高温焙烧而制得的用于砌筑承重和非承重墙体的砖。传统烧结砖一般是以黏土烧结而成，大量开采黏土会破坏耕地及自然环境，黏土实心砖在我国已经禁止生产，因此采用固体废物为原料制备烧结砖是烧结砖生产的发展方向之一。

将钴冶炼废渣作为主要成分制备烧结砖，可以通过高温反应固化其中的活性重金属成分等污染物质，并使钴冶炼废渣得以资源化利用。

发明内容

本发明提供了一种钴冶炼废渣基的烧结砖及其制备方法，主要解决钴冶炼废渣的无害化处理及资源化利用问题。

本发明的特征还体现在烧结砖配方中90 wt.%以上的原料为钴冶炼废渣和粉煤灰这两种工业废渣，烧结砖原料成本低，同时配方中粉煤灰来源广泛，便于企业生产烧结砖时就近配置原料。

本发明所述的烧结砖由以下质量百分比的原料制备而成：50-70 wt.%钴冶炼废渣、25-45 wt.%粉煤灰、3-10 wt.%添加剂。

本发明所处理的钴冶炼废渣是指采取酸浸工艺处理水钴矿生产钴盐产品过程中形成的废弃渣，主要成分如下。

加水后的钴冶炼废渣具有较强的粘性及可塑性，便于所制备烧结砖的成型；钴冶炼渣中的铁、钙氧化物在烧结砖烧结过程中都有助烧作用，有利于减少烧结砖烧结能耗。

本发明烧结砖配方中粉煤灰是指电厂燃煤后的废弃渣，如各类金属尾矿、非金属尾矿等，主要成分如下。

成分	SiO<sub>2</sub>	Fe	CaO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	烧失量
						含量（wt.%）	40-55	2-5	3-15	10-30	5-12

本发明中钴渣具有烧成收缩率大，且烧结产品比重较大的特点，而粉煤灰由于自身高温收缩率小，将其用作烧结砖骨料可以减少钴渣基烧结砖的烧成收缩，粉煤灰中少部分未充分燃烧的组分在烧结砖的高温烧结过程中烧失形成气孔，可降低钴渣基烧结砖的比重。

本发明烧结砖配方中所述添加剂为硅酸钠。

本发明所述的利用钴冶炼废渣制备烧结砖的方法，具体包括以下步骤。

（1）将钴冶炼废渣、粉煤灰和添加剂分别烘干后磨碎成干粉，粒度要求小于75微米。

（2）按50-70 wt.%钴冶炼废渣、25-45 wt.%粉煤灰、3-10 wt.%添加剂的原料配比分别称取上述粉料，混合搅拌均匀，制得烧结砖粉料。

（3）将烧结砖粉料加水10-15 wt%搅拌均匀，室温下陈化3-8小时，15-25 Mpa压制成型，制得烧结砖坯料。

（4）将烧结砖坯料在105℃下烘干5-10小时。

（5）将烘干后的烧结砖坯入烧结炉，至850-980℃保温3-6小时，随炉冷却，出炉得烧结砖成品。

本发明所述的制备方法简单易行、成本低，实现了钴冶炼废渣和粉煤灰的无害化处理及资源化利用，具有良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

实施例一。

某公司钴冶炼废渣，主要成分含量如下。

成分	SiO<sub>2</sub>	Fe	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	Co	Na<sub>2</sub>O
							含量（wt.%）	63.5	3.8	7.1	8.3	0.3	0.3

将钴冶炼废渣烘干磨碎成干粉，粒度小于75微米。

某电力公司粉煤灰，主要成分含量如下。

成分	SiO<sub>2</sub>	Fe	CaO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	烧失量
						含量（wt.%）	48.3	3.2	8.9	18.7	10.6

将粉煤灰烘干磨碎成干粉，粒度小于75微米。

采用硅酸钠作为添加剂，烘干磨碎成干粉，粒度小于75微米。

按60 wt.%钴冶炼废渣、35 wt.%粉煤灰、5 wt.%硅酸钠的原料配比分别称取上述粉料，混合搅拌均匀，制得烧结砖粉料。

将烧结砖粉料加水12 wt%搅拌均匀，室温下陈化3小时，20 Mpa压制成型，制得烧结砖坯。

将烧结砖坯在105℃下烘干8小时。

将烘干后的烧结砖坯入烧结炉，升温速度15℃/min，至980℃保温3小时，随炉冷却，出炉得烧结砖成品。

所制得烧结砖产品无泛霜和石灰爆裂现象，主要性能（见下表）符合GB 5101-2003对烧结砖的性能标准要求。

体积密度(kg/m<sup>3</sup>)	吸水率(%)	饱和系数(%)	抗压强度(MPa)
				1366	13.2	0.72	14.8

实施例二。

某公司钴冶炼废渣，主要成分如下。

成分	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	Co	Na<sub>2</sub>O
							含量（wt.%）	63.5	3.8	7.1	8.3	0.3	0.3

将钴冶炼废渣烘干磨碎成干粉，粒度小于75微米。

某电力公司粉煤灰，主要成分如下。

成分	SiO<sub>2</sub>	Fe	CaO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	烧失量
						含量（wt.%）	48.3	3.2	8.9	18.7	10.6

将粉煤灰烘干磨碎成干粉，粒度小于75微米。

采用硅酸钠作为添加剂，烘干磨碎成干粉，粒度小于75微米。

按65 wt.%钴冶炼废渣、30 wt.%粉煤灰、5 wt.%硅酸钠的原料配比分别称取上述粉料，混合搅拌均匀，制得烧结砖粉料。

将烧结砖粉料加水12 wt%搅拌均匀，室温下陈化3小时，20 Mpa压制成型，制得烧结砖坯。

将烧结砖坯在105℃下烘干8小时。

将烘干后的烧结砖坯入烧结炉，升温速度15℃/min，至980℃保温3小时，随炉冷却，出炉得烧结砖成品。

体积密度(kg/m<sup>3</sup>)	吸水率(%)	饱和系数(%)	抗压强度(MPa)
				1417	12.7	0.71	15.2

所制得烧结砖产品无泛霜和石灰爆裂现象，主要性能（见上表）符合GB 5101-2003对烧结普通砖的性能标准要求。

Claims (2)

1.一种钴冶炼废渣基的烧结砖，其特征在于，由以下质量百分比的原料制备而成：50-70 wt.%钴冶炼废渣、25-45 wt.%粉煤灰、3-10 wt.%添加剂；所述钴冶炼废渣为采取酸浸工艺处理水钴矿生产钴盐产品过程中形成的废弃渣，其成分主要含SiO₂ 45-65 wt.%、Fe 2-6wt.%、CaO 4-12wt.%、Al₂O₃ 5-9 wt.%；所述粉煤灰为电厂燃煤弃渣，成分主要含SiO₂ 40-55wt.%，Al₂O₃ 10-30 wt.%，CaO 3-15 wt.%，Fe 2-5 wt.%，其烧失量为5-12 wt.%；所述添加剂为硅酸钠。

2.一种制备权利要求1所述烧结砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将钴冶炼废渣、粉煤灰和添加剂分别烘干后磨碎成干粉，粒度要求小于75微米；

（2）按原料配比分别称取上述粉料，混合搅拌均匀，制得烧结砖粉料；

（3）将烧结砖粉料加水10-15 wt.%搅拌均匀，室温下陈化3-8小时，15-25 Mpa压制成型，制得烧结砖坯料；

（4）将烧结砖坯料在105℃下烘干5-10小时；

（5）将烘干后的烧结砖坯入烧结炉，至850-980℃保温3-6小时，随炉冷却，出炉得烧结砖成品。