CN107954645A - 一种尾渣蒸压砖的制备方法 - Google Patents

一种尾渣蒸压砖的制备方法 Download PDF

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丁银贵
王欣
刘占华
陈文亮
王岩
曹志成
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Abstract

本发明涉及一种尾渣蒸压砖的制备方法，包括如下步骤：1)将二次尾渣、电石渣、水泥和砂子进行搅拌，混合均匀得到混合料；2)将混合料使用砖机压制成型，得到砖坯；3)将压制好的砖坯静置堆垛进行养护，使砖坯中的自由水脱去；4)将脱水后的砖坯送入蒸压釜内进行蒸压养护处理，得到蒸压砖成品。铜渣二次尾渣SiO2含量较高，且主要为非晶态物质存在，适合用来作为硅质材料生产蒸压砖，同时电石渣产生量较大且利用困难，利用铜渣二次尾渣配加电石渣生产蒸压砖的技术方案既解决了铜渣二次尾渣利用的难题，也为蒸压砖提供了合适的原料。

Description

一种尾渣蒸压砖的制备方法
技术领域
本发明涉及有色和黑色冶金行业中固体废弃物利用研究领域，并且更具体地，涉及到一种尾渣蒸压砖的制备方法。
背景技术
我国的铜产量居世界第一位，超过95％的铜通过火法冶炼生产，冶炼过程产出大量的铜渣。铜渣富含铁、硅和锌，可作为二次资源用于生产含铁、硅、锌的产品。现在比较成熟的铜渣处理方法是铜冶炼炉渣经过“缓冷-细磨-浮选”工艺来回收铜，浮选后的尾渣经过转底炉直接还原-磨矿磁选工艺能够实现锌、铅、铁等元素回收。采用转底炉直接还原-磨矿磁选工艺处理一吨铜渣将会产生约0.4吨二次尾渣，由于其粒度比较细(-200目超过80％)，成分复杂，如果简单堆存，不但污染环境，而且会造成资源的浪费，还会影响降低铜渣综合利用项目的预期效果。铜渣二次尾渣中含铁一般10％以下，SiO2含量约为60％。
铜渣二次尾渣主要由SiO2和硅酸盐类的非金属矿物构成，其中由于转底炉直接还原出来的热态金属化球团采用水淬冷却方式，球团中的绝大部分化合物来不及形成稳定的晶态化合物，而是以非晶态将热能转化成化学能封存其内，构成了潜在的化学活性，可以作为硅质原料。
电石渣是化工企业在生产乙炔气(C2H2)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)等产品时排出的灰自色工业废弃物，其主要成分是氢氧化钙(Ca(OH)2)，呈强碱性，不经处理堆放或填埋亦会对空气及水资源造成严重污染。
由于中国城镇化建设和基础设施建设的高速发展，使得对建筑材料的需求日益增大，发展新型建材是中国建材行业的发展趋势，蒸压砖强度高，耐水性好，生产中不需要消耗黏土资源，可以替代实心黏土砖用于基础及其它建筑，是一种环保建筑材料。
发明内容
本发明针对上述问题，目的在于提供一种尾渣蒸压砖的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
根据本发明，提供一种尾渣蒸压砖的制备方法，包括如下步骤：
1)将二次尾渣、电石渣、水泥和砂子进行搅拌，混合均匀得到混合料；
2)将混合料使用砖机压制成型，得到砖坯；
3)将压制好的砖坯静置堆垛进行养护，使砖坯中的自由水脱去；
4)将脱水后的砖坯送入蒸压釜内进行蒸压养护处理，得到蒸压砖成品。
进一步地，步骤1)中加入的二次尾渣、电石渣、水泥和砂子的重量份数按干物料计：二次尾渣55～65重量份、电石渣20～25重量份、水泥10～15重量份和砂子5～10重量份。
进一步地，二次尾渣为铜渣二次尾渣；铜渣二次尾渣的SiO2含量为55-65wt％。
进一步地，粒度200目以下的铜渣二次尾渣占总铜渣二次尾渣的80wt％以上。
进一步地，电石渣中的Ca(OH)2含量在80wt％以上。
进一步地，砂子的粒径分布为2.5～5.0mm。
进一步地，步骤1)中的搅拌设备为制砖用强力搅拌机，搅拌时间为20～30min。
进一步地，步骤2)中成型压力为20～30kN。
进一步地，步骤4)中蒸压釜中的蒸压养护包括升温阶段，恒温养护阶段和降温阶段，其中，升温阶段的升温速率为1.0-1.5℃/min，升温时间为2-3h；恒温养护阶段的温度为180～200℃，恒温时间为4～8h；降温阶段为自然降温至室温后出釜，得到蒸压砖成品。
进一步地，步骤4)中，恒温养护阶段的蒸压釜中的蒸汽压力为1.0～1.5MPa。
进一步地，砖坯的尺寸为240mm×115mm×53mm。
本发明的有益效果是：
本发明解决了铜渣经过转底炉直接还原-磨矿磁选后的铜渣二次尾渣的利用难度大问题。达到废物利用、实现循环经济、节能减排的目的。以二次尾渣、电石渣为主要原料制备质量符合国标《蒸压灰砂砖》(GB11945-1999)质量要求MU15～20级蒸压砖，在资源节约和环境保护方面具有积极意义，具有显著的社会、经济及环保效益。
铜渣经过转底炉直接还原-磨矿磁选后的铜渣二次尾渣SiO2含量较高，且主要为非晶态物质存在，适合用来作为硅质材料生产蒸压砖，同时电石渣产生量较大且利用困难，利用铜渣二次尾渣配加电石渣生产蒸压砖的技术方案既解决了铜渣二次尾渣利用的难题，也为蒸压砖提供了合适的原料。
由于粒度200目以下的铜渣二次尾渣占总量的80％以上，细粉含量很大，整体粒度较细，在生产蒸压砖时，合理调整胶凝材料的比例、同时调整混合料的合理粒级分布尤为重要，本发明引入部分骨料，增加了蒸压砖的强度。进一步地，本发明采用粒径分布为2.5-5.0mm的砂子作为骨料，以铜渣二次尾矿为原料生产蒸压砖，不仅缓解了铜渣的堆积造成的占用土地，污染环境等问题，而且极大提升了铜渣二次尾矿的利用附加值。通过采用铜渣二次尾渣配加电石渣生产蒸压砖，铜渣二次尾矿中的SiO2能够与电石渣和水泥水化产生的大量高碱性水化硅酸钙和游离氧化钙发生火山灰反应二次反应，生成低碱性水化硅酸钙，使混凝土中的胶凝物质的质量改善，数量增加。
附图说明
图1是按照本发明的实施例的尾渣蒸压砖的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例的尾渣蒸压砖的制备方法如下：
(1)配料
按照重量份数配比将各种原料组分称量(按干物料计)，然后放入强力搅拌机内。
具体配比为：铜渣二次尾渣55重量份、电石渣25重量份、水泥15重量份、砂子5重量份。砂子粒径分布为2.5～5.0mm。铜渣二次尾渣的SiO2含量为55wt％。粒度200目以下的铜渣二次尾渣占总铜渣二次尾渣的80wt％以上。电石渣中的Ca(OH)2含量为80wt％。
(2)搅拌
在强力搅拌机中搅拌使得物料混合均匀，搅拌时间为30min。
(3)压制成型
将经过充分搅拌混匀的混合物料使用液压砖机压制成型，得到具体尺寸为240mm×115mm×53mm的砖坯，成型压力为30kN。
(4)静置堆垛
将压制好的砖坯送入预养间内进行静置堆垛养护，使砖坯中的自由水逐渐脱去。
(5)蒸压养护
将砖坯送入蒸压釜内进行蒸压养护，经历升温、恒温和降温处理过程，得到蒸压砖成品。
蒸压养护条件：蒸汽压力为1.0Mpa；升温阶段的升温速率为1.3℃/min，升温时间为2h，升温至180℃；恒温养护阶段的温度为180℃，恒温时间为8h；降温阶段为自然降温至室温后出釜，得到蒸压砖成品。
按照上述配比与方法制得的蒸压砖，其性能如下：抗压强度15.9MPa，抗折强度3.5MPa，冻后抗压强度12.6MPa，质量损失1.2％。
实施例2
如图1所示，本实施例的尾渣蒸压砖的制备方法如下：
(1)配料
按照重量份数配比将各种原料组分称量(按干物料计)，然后放入强力搅拌机内。
具体配比为：铜渣二次尾渣60重量份、电石渣20重量份、水泥15重量份、砂子5重量份。砂子粒径分布为2.5～5.0mm。铜渣二次尾渣的SiO2含量为65wt％。粒度200目以下的铜渣二次尾渣占总铜渣二次尾渣的80wt％以上。电石渣中的Ca(OH)2含量为85wt％。
(2)搅拌
在强力搅拌机中搅拌使得物料混合均匀，搅拌时间为20min。
(3)压制成型
将经过充分搅拌混匀的混合物料使用液压砖机压制成型，得到具体尺寸为240mm×115mm×53mm的砖坯，成型压力为25kN。
(4)静置堆垛
将压制好的砖坯送入预养间内进行静置堆垛养护，使砖坯中的自由水逐渐脱去。
(5)蒸压养护
将砖坯送入蒸压釜内进行蒸压养护，经历升温、恒温和降温处理过程，得到蒸压砖成品。
蒸压养护条件：蒸汽压力为1.2Mpa；升温阶段的升温速率为1.4℃/min，升温时间为2h，升温至190℃；恒温养护阶段的温度为190℃，恒温时间为6h；降温阶段为自然降温至室温后出釜，得到蒸压砖成品。
按照上述配比与方法制得的蒸压砖，其性能如下：抗压强度18.4MPa，抗折强度3.9MPa，冻后抗压强度14.9MPa，质量损失1.0％。
实施例3
如图1所示，本实施例的尾渣蒸压砖的制备方法如下：
(1)配料
按照重量份数配比将各种原料组分称量(按干物料计)，然后放入强力搅拌机内。
具体配比为：铜渣二次尾渣65重量份、电石渣20重量份、水泥10重量份、砂子5重量份。砂子粒径分布为2.5～5.0mm。铜渣二次尾渣的SiO2含量为60wt％。粒度200目以下的铜渣二次尾渣占总铜渣二次尾渣的80wt％以上。电石渣中的Ca(OH)2含量为82wt％。
(2)搅拌
在强力搅拌机中搅拌使得物料混合均匀，搅拌时间为25min。
(3)压制成型
将经过充分搅拌混匀的混合物料使用液压砖机压制成型，得到具体尺寸为240mm×115mm×53mm的砖坯，成型压力为20kN。
(4)静置堆垛
将压制好的砖坯送入预养间内进行静置堆垛养护，使砖坯中的自由水逐渐脱去。
(5)蒸压养护
将砖坯送入蒸压釜内进行蒸压养护，经历升温、恒温和降温处理过程，得到蒸压砖成品。
蒸压养护条件：蒸汽压力为1.5Mpa；升温阶段的升温速率为1.0℃/min，升温时间为3h，升温至200℃；恒温养护阶段的温度为200℃，恒温时间为4h；降温阶段为自然降温至室温后出釜，得到蒸压砖成品。
按照上述配比与方法制得的蒸压砖，其性能如下：抗压强度16.8MPa，抗折强度3.6MPa，冻后抗压强度13.4MPa，质量损失1.3％。
实施例4
如图1所示，本实施例的尾渣蒸压砖的制备方法如下：
(1)配料
按照重量份数配比将各种原料组分称量(按干物料计)，然后放入强力搅拌机内。
具体配比为：铜渣二次尾渣58重量份、电石渣23重量份、水泥12重量份、砂子7重量份。砂子粒径分布为2.5～5.0mm。铜渣二次尾渣的SiO2含量为58wt％。粒度200目以下的铜渣二次尾渣占总铜渣二次尾渣的80wt％以上。电石渣中的Ca(OH)2含量为81wt％。
(2)搅拌
在强力搅拌机中搅拌使得物料混合均匀，搅拌时间为30min。
(3)压制成型
将经过充分搅拌混匀的混合物料使用液压砖机压制成型，得到具体尺寸为240mm×115mm×53mm的砖坯，成型压力为28kN。
(4)静置堆垛
将压制好的砖坯送入预养间内进行静置堆垛养护，使砖坯中的自由水逐渐脱去。
(5)蒸压养护
将砖坯送入蒸压釜内进行蒸压养护，经历升温、恒温和降温处理过程，得到蒸压砖成品。
蒸压养护条件：蒸汽压力为1.3Mpa；升温阶段的升温速率为1.5℃/min，升温时间为2h，升温至200℃；恒温养护阶段的温度为200℃，恒温时间为8h；降温阶段为自然降温至室温后出釜，得到蒸压砖成品。
按照上述配比与方法制得的蒸压砖，其性能如下：抗压强度16.3MPa，抗折强度3.7MPa，冻后抗压强度13.9MPa，质量损失0.9％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种尾渣蒸压砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将二次尾渣、电石渣、水泥和砂子进行搅拌，混合均匀得到混合料；
2)将混合料使用砖机压制成型，得到砖坯；
3)将压制好的砖坯静置堆垛进行养护，使砖坯中的自由水脱去；
4)将脱水后的砖坯送入蒸压釜内进行蒸压养护处理，得到蒸压砖成品。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中加入的二次尾渣、电石渣、水泥和砂子的重量份数按干物料计：二次尾渣55～65重量份、电石渣20～25重量份、水泥10～15重量份和砂子5～10重量份。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述二次尾渣为铜渣二次尾渣；所述铜渣二次尾渣的SiO2含量为55-65wt％。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，粒度200目以下的铜渣二次尾渣占总铜渣二次尾渣的80wt％以上。
5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述电石渣中的Ca(OH)2含量在80wt％以上。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述砂子的粒径分布为2.5～5.0mm。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的搅拌设备为制砖用强力搅拌机，搅拌时间为20～30min。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中成型压力为20～30kN。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中蒸压釜中的蒸压养护包括升温阶段，恒温养护阶段和降温阶段，其中，升温阶段的升温速率为1.0-1.5℃/min，升温时间为2-3h；恒温养护阶段的温度为180～200℃，恒温时间为4～8h；降温阶段为自然降温至室温后出釜，得到蒸压砖成品。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，恒温养护阶段的蒸压釜中的蒸汽压力为1.0～1.5MPa。
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