CN108840717A - 一种尾矿环保砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种尾矿环保砖及其制备方法，涉及环保砖制备技术领域。所述尾矿环保砖的制备方法，包括以下步骤：(1)按重量份计取钾长石尾矿、牡蛎壳、污泥、陶瓷粉、蛭石粉、火山灰、豆腐泔水、松柏树皮屑、竹屑、碳粉、石蜡、石英砂、生石灰、抗裂剂和发泡剂；(2)将钾长石尾矿、牡蛎壳、陶瓷、蛭石、石蜡和石英砂分别粉碎至粉状；(3)取钾长石尾矿粉与牡蛎壳粉混合后加水研磨，得第一混合料；(4)取全部原料加水搅拌，得第二混合料；(5)消化；(6)压制成型；(7)砖坯烧结；(8)封窑冷却。本发明的尾矿环保砖及其制备方法，利用部分废弃物作为原料，降低环境污染的同时，降低了生产成本。

Description

一种尾矿环保砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保砖制备技术领域，具体涉及一种尾矿环保砖及其制备方法。
背景技术
众所周知，建筑用砖块是一种施工建设建筑物的基本材料，在具体施工的时候，施工人员利用砖块垒砌形成建筑物的基本框架，而后再进行后续其他施工作业。传统烧制砖主要以粘土为原料。但是，随着建筑行业的不断发展，砖的需求量逐步增大，现有的粘土资源已经不能再满足制砖的需求，加之我国对于环境保护的不断加强。因此研发一种使用其他原料代替粘土、具有较高性能的环保砖成为了急需解决的问题。
但是目前生产环保砖的工艺方法一般比较落后，在具体生产的时候存在工艺不科学，生产效率低下等诸多缺点，另外现在生产环保砖的成份配合比例比较单一，原材料取得难度大，而此是为现有技术的主要缺点。
发明内容
针对上述问题，有必要提供一种尾矿环保砖及其制备方法。该尾矿环保砖及其制备方法，利用废弃物作为原料，降低环境污染的同时，降低了生产成本。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种尾矿环保砖，包括以下按重量份计的组成成分：钾长石尾矿50～90份、牡蛎壳12～19份、污泥8～16份、陶瓷6～12份、蛭石6～10份、火山灰3～9份、豆腐泔水7～19份、松柏树皮屑4～12份、竹屑9～15份、碳粉10～16份、石蜡3～5份、石英砂3～7份、生石灰5～10份、抗裂剂1～3份和发泡剂2～4份。
优选地，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、硅酸钠和碳酸钙中的任一种。
优选地，所述抗裂剂为硬脂肪酸钠与聚乙烯蜡短纤维任意比例的混合物。
一种尾矿环保砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份计取钾长石尾矿50～90份、牡蛎壳12～19份、污泥8～16份、陶瓷6～12份、蛭石6～10份、火山灰3～9份、豆腐泔水7～19份、松柏树皮屑4～12份、竹屑9～15份、碳粉10～16份、石蜡3～5份、石英砂3～7份、生石灰5～10份、抗裂剂1～3份和发泡剂2～4份；
(2)将上述重量份的钾长石尾矿、牡蛎壳、陶瓷、蛭石和石蜡分别进行粉碎，得钾长石尾矿粉、牡蛎壳粉、陶瓷粉、蛭石粉和石蜡粉；并将石英砂进行球磨，得石英粉；
(3)将步骤(2)得到的钾长石尾矿粉与牡蛎壳粉混合后加入适量水，进行混合研磨，磨细至800目，筛余量达30％以下，得第一混合料；
(4)取步骤(3)得到的第一混合料，按上述重量份加入污泥、陶瓷、蛭石、火山灰、豆腐泔水、松柏树皮屑、竹屑、碳粉、石蜡、石英、生石灰、抗裂剂和发泡剂，加水适量，将以上原料混水进行搅拌，混合均匀，得到第二混合料；
(5)消化：搅拌后的第二混合料加入连续式消化仓进行消化；
(6)压制成型：将消化后的第二混合料在真空条件下加压压制成型，得到砖坯，将所述砖坯自然晾干至其含水量为16％～22％，得晾干砖坯；
(7)砖坯烧结：将所述晾干砖坯入窑烧制，升温过程控制升温速率并在1050～1250℃的温度下烧结6～8h；
(8)封窑冷却：将窑炉密封并自然冷却至室温。
优选地，步骤(2)中，将钾长石尾矿、牡蛎壳、陶瓷、蛭石和石蜡分别进行粉碎至粒径小于1mm；将石英砂进行球磨至颗粒为0.5mm以下的粉末。
优选地，步骤(3)中，所述混合研磨是由铲车将步骤(2)得到的钾长石尾矿粉、牡蛎壳粉投放至相应的喂料设备，钾长石尾矿粉和牡蛎壳粉经喂料混合后与水共同进入球磨机进行充分地混合研磨；加入的水的量为钾长石尾矿粉与牡蛎壳粉总重量的46％～52％。
优选地，步骤(4)中，搅拌的过程中边加原料边搅拌，搅拌的速度为50～70r/min，搅拌的时间为25～45min。
优选地，步骤(5)中，消化的时间≤4h。
优选地，步骤(6)中，真空条件下加压的压强为30～40Mpa。
优选地，步骤(7)中，升温过程为先以3℃/min的速率升温至800℃～900℃，再以2℃/min的速率升温至1050～1250℃。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明的尾矿环保砖及其制备方法，在钾长石尾矿粉掺入牡蛎壳粉进行混合研磨，在混合研磨过程中部分的钾长石尾矿粉中的二氧化硅活性被激活并与牡蛎壳粉中的氧化钙进行初步的水化反应，通过研磨及水化反应，混合料浆大大提高了黏度，另外，料浆的粒子悬浮性也得到改善，可制得性能较好的粉浆，使得钾长石尾矿前期加工工艺要求的细度所需从原来0.08mm筛网的筛余量达到30％以下，降低了对钾长石尾矿的加工时间和加工耗电量，节约能源；在保证产品抗压强度、干密度等各项技术参数要求的同时，降低了生石灰的掺入量，降低生产成本；并且有效的利用和妥善处理了沿海牡蛎的养殖所产生的牡蛎壳，改善环境。
本发明的尾矿环保砖及其制备方法，原料中利用污泥代替部分粘土，不仅减少了对耕地的破坏，而且污泥是污水处理厂处理污水后留下的对环境有严重影响的固体废弃物，其物理化学性能指标符合生产环保砖的要求，且具有一定的发热量。将污泥掺原料中生产烧结环保砖，化害为利，变废为宝，并大大减少燃料消耗，节能减排，节约土地资源。此外，污泥具有一定的粘度且颗粒度小，用污泥取代部分粘土，可以提高环保砖的强度；重复利用废旧陶瓷，在降低原料成本的同时，合理利用资源，提高了工业废弃物的利用率；利用松柏树皮、碳和竹屑作为环保砖的制作原料，松柏树皮燃烧持久，竹屑可以快速燃烧，利用松柏树皮、碳和竹屑自身燃烧特性，点燃自身之后不需其他燃料，可以大大节省燃料，且松柏树皮、碳和竹屑燃烧不产生有害气体，减少了环境污染，降低了生产成本。此外，碳在反应烧结过程中释放大量的能量，从而节省能源资源；竹屑是一种新型节能环保原料，竹屑干物质含有丰富的纤维素、半纤维素，充分利用其韧性和轻质特点，来改善环保砖的脆性缺陷，以提高环保砖的拉伸强度，使其具有较好的韧性和弹性；添加石蜡使砖坯更加致密，以提高防水性能；配合添加适量的石英砂，提高了产品的耐磨损度；蛭石经过高温焙烧后具有很强的保温隔热性能，其提高环保砖成品的保温隔热性能；豆腐泔水中含有大量凝固剂，利于第二混合料凝固成型。在所有这些材料中，从原料到烧制过程，均从降低生产成本和提高尾矿环保砖强度的角度出发选材。因此，所述尾矿环保砖及其制备方法，利用废弃物作为原料，降低环境污染的同时，降低了生产成本。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
一种尾矿环保砖，包括以下按重量份计的组成成分：钾长石尾矿50份、牡蛎壳12份、污泥8份、陶瓷6份、蛭石6份、火山灰3份、豆腐泔水7份、松柏树皮屑4份、竹屑9份、碳粉10份、石蜡3份、石英砂3份、生石灰5份、抗裂剂1份和发泡剂2份。其中，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠；所述抗裂剂为硬脂肪酸钠与聚乙烯蜡短纤维任意比例的混合物。
一种尾矿环保砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份计取钾长石尾矿50份、牡蛎壳12份、污泥8份、陶瓷6份、蛭石6份、火山灰3份、豆腐泔水7份、松柏树皮屑4份、竹屑9份、碳粉10份、石蜡3份、石英砂3份、生石灰5份、抗裂剂1份和发泡剂2份；
(2)将上述重量份的钾长石尾矿、牡蛎壳、陶瓷、蛭石和石蜡分别进行粉碎至粒径小于1mm，得钾长石尾矿粉、牡蛎壳粉、陶瓷粉、蛭石粉和石蜡粉；并将石英砂进行球磨至颗粒为0.5mm以下的粉末，得石英粉；
(3)将步骤(2)得到的钾长石尾矿粉与牡蛎壳粉混合后加入适量水，进行混合研磨，磨细至800目，筛余量达30％以下，得第一混合料；其中，所述混合研磨是由铲车将步骤(2)得到的钾长石尾矿粉、牡蛎壳粉投放至相应的喂料设备，钾长石尾矿粉和牡蛎壳粉经喂料混合后与水共同进入球磨机进行充分地混合研磨；加入的水的量为钾长石尾矿粉与牡蛎壳粉总重量的46％；
(4)取步骤(3)得到的第一混合料，按上述重量份加入污泥、陶瓷、蛭石、火山灰、豆腐泔水、松柏树皮屑、竹屑、碳粉、石蜡、石英、生石灰、抗裂剂和发泡剂，加水适量，将以上原料混水进行搅拌，搅拌的过程中边加原料边搅拌，搅拌的速度为50r/min，搅拌的时间为25min，混合均匀，得到第二混合料；
(5)消化：搅拌后的第二混合料加入连续式消化仓进行消化4h；
(6)压制成型：将消化后的第二混合料在真空条件下加压压制成型，加压的压强为30Mpa，得到砖坯，将所述砖坯自然晾干至其含水量为16％，得晾干砖坯；
(7)砖坯烧结：将所述晾干砖坯入窑烧制，升温过程控制升温速率并在1050℃的温度下烧结6h；升温过程为先以3℃/min的速率升温至800℃℃，再以2℃/min的速率升温至1050℃；
(8)封窑冷却：将窑炉密封并自然冷却至室温。
实施例2
一种尾矿环保砖，包括以下按重量份计的组成成分：钾长石尾矿70份、牡蛎壳15.5份、污泥12份、陶瓷9份、蛭石8份、火山灰6份、豆腐泔水13份、松柏树皮屑8份、竹屑12份、碳粉13份、石蜡4份、石英砂5份、生石灰7.5份、抗裂剂2份和发泡剂3份。其中，所述发泡剂为硅酸钠；所述抗裂剂为硬脂肪酸钠与聚乙烯蜡短纤维任意比例的混合物。
一种尾矿环保砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份计取钾长石尾矿70份、牡蛎壳15.5份、污泥12份、陶瓷9份、蛭石8份、火山灰6份、豆腐泔水13份、松柏树皮屑8份、竹屑12份、碳粉13份、石蜡4份、石英砂5份、生石灰7.5份、抗裂剂2份和发泡剂3份；
(2)将上述重量份的钾长石尾矿、牡蛎壳、陶瓷、蛭石和石蜡分别进行粉碎至粒径小于1mm，得钾长石尾矿粉、牡蛎壳粉、陶瓷粉、蛭石粉和石蜡粉；并将石英砂进行球磨至颗粒为0.5mm以下的粉末，得石英粉；
(3)将步骤(2)得到的钾长石尾矿粉与牡蛎壳粉混合后加入适量水，进行混合研磨，磨细至800目，筛余量达30％以下，得第一混合料；其中，所述混合研磨是由铲车将步骤(2)得到的钾长石尾矿粉、牡蛎壳粉投放至相应的喂料设备，钾长石尾矿粉和牡蛎壳粉经喂料混合后与水共同进入球磨机进行充分地混合研磨；加入的水的量为钾长石尾矿粉与牡蛎壳粉总重量的49％；
(4)取步骤(3)得到的第一混合料，按上述重量份加入污泥、陶瓷、蛭石、火山灰、豆腐泔水、松柏树皮屑、竹屑、碳粉、石蜡、石英、生石灰、抗裂剂和发泡剂，加水适量，将以上原料混水进行搅拌，搅拌的过程中边加原料边搅拌，搅拌的速度为60r/min，搅拌的时间为35min，混合均匀，得到第二混合料；
(5)消化：搅拌后的第二混合料加入连续式消化仓进行消化3.5h；
(6)压制成型：将消化后的第二混合料在真空条件下加压压制成型，加压的压强为35Mpa，得到砖坯，将所述砖坯自然晾干至其含水量为19％，得晾干砖坯；
(7)砖坯烧结：将所述晾干砖坯入窑烧制，升温过程控制升温速率并在1150℃的温度下烧结7h；升温过程为先以3℃/min的速率升温至850℃，再以2℃/min的速率升温至1150℃；
(8)封窑冷却：将窑炉密封并自然冷却至室温。
实施例3
一种尾矿环保砖，包括以下按重量份计的组成成分：钾长石尾矿90份、牡蛎壳19份、污泥16份、陶瓷12份、蛭石10份、火山灰9份、豆腐泔水19份、松柏树皮屑12份、竹屑15份、碳粉16份、石蜡5份、石英砂7份、生石灰10份、抗裂剂3份和发泡剂4份。其中，所述发泡剂为碳酸钙；所述抗裂剂为硬脂肪酸钠与聚乙烯蜡短纤维任意比例的混合物。
一种尾矿环保砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份计取钾长石尾矿90份、牡蛎壳19份、污泥16份、陶瓷12份、蛭石10份、火山灰9份、豆腐泔水19份、松柏树皮屑12份、竹屑15份、碳粉16份、石蜡5份、石英砂7份、生石灰10份、抗裂剂3份和发泡剂4份；
(2)将上述重量份的钾长石尾矿、牡蛎壳、陶瓷、蛭石和石蜡分别进行粉碎至粒径小于1mm，得钾长石尾矿粉、牡蛎壳粉、陶瓷粉、蛭石粉和石蜡粉；并将石英砂进行球磨至颗粒为0.5mm以下的粉末，得石英粉；
(3)将步骤(2)得到的钾长石尾矿粉与牡蛎壳粉混合后加入适量水，进行混合研磨，磨细至800目，筛余量达30％以下，得第一混合料；其中，所述混合研磨是由铲车将步骤(2)得到的钾长石尾矿粉、牡蛎壳粉投放至相应的喂料设备，钾长石尾矿粉和牡蛎壳粉经喂料混合后与水共同进入球磨机进行充分地混合研磨；加入的水的量为钾长石尾矿粉与牡蛎壳粉总重量的52％；
(4)取步骤(3)得到的第一混合料，按上述重量份加入污泥、陶瓷、蛭石、火山灰、豆腐泔水、松柏树皮屑、竹屑、碳粉、石蜡、石英、生石灰、抗裂剂和发泡剂，加水适量，将以上原料混水进行搅拌，搅拌的过程中边加原料边搅拌，搅拌的速度为70r/min，搅拌的时间为45min，混合均匀，得到第二混合料；
(5)消化：搅拌后的第二混合料加入连续式消化仓进行消化3h；
(6)压制成型：将消化后的第二混合料在真空条件下加压压制成型，加压的压强为40Mpa，得到砖坯，将所述砖坯自然晾干至其含水量为22％，得晾干砖坯；
(7)砖坯烧结：将所述晾干砖坯入窑烧制，升温过程控制升温速率并在1250℃的温度下烧结8h；升温过程为先以3℃/min的速率升温至900℃，再以2℃/min的速率升温至1250℃；
(8)封窑冷却：将窑炉密封并自然冷却至室温。
对比试验
将本发明制得的环保砖随机抽出五组进行产品容重、抗压强度和外观情况检测，检测结果如表1所示：
表1
分组 产品容重 抗压强度 外观情况
第1组 613 3.4 产品密实性好，表面平整
第2组 609 4.1 产品密实性好，气孔结构良好
第3组 612 3.7 产品密实性好，容重上下偏差不大
第4组 604 3.8 产品密实性好，韧性较好
第5组 608 3.9 产品密实性好，表面存在大气孔
常规生产配方和常规生产方法制得的环保砖随机抽出五组进行产品容重、抗压强度和外观情况检测，检测结果如表2所示：
表2
根据表1、表2对比可知：
本发明生产的尾矿环保砖表观密实性较好、抗压强度高、上下容重变差不大。由此可知，利用本发明的制备方法制备出来的尾矿环保砖，在保证产品抗压强度、干密度等各项技术参数要求的同时，降低环境污染和降低生产成本。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种尾矿环保砖，其特征在于：包括以下按重量份计的组成成分：钾长石尾矿50～90份、牡蛎壳12～19份、污泥8～16份、陶瓷6～12份、蛭石6～10份、火山灰3～9份、豆腐泔水7～19份、松柏树皮屑4～12份、竹屑9～15份、碳粉10～16份、石蜡3～5份、石英砂3～7份、生石灰5～10份、抗裂剂1～3份和发泡剂2～4份。
2.如权利要求1所述的一种尾矿环保砖，其特征在于：所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、硅酸钠和碳酸钙中的任一种。
3.如权利要求1所述的一种尾矿环保砖，其特征在于：所述抗裂剂为硬脂肪酸钠与聚乙烯蜡短纤维任意比例的混合物。
4.一种尾矿环保砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按重量份计取钾长石尾矿50～90份、牡蛎壳12～19份、污泥8～16份、陶瓷6～12份、蛭石6～10份、火山灰3～9份、豆腐泔水7～19份、松柏树皮屑4～12份、竹屑9～15份、碳粉10～16份、石蜡3～5份、石英砂3～7份、生石灰5～10份、抗裂剂1～3份和发泡剂2～4份；
(2)将上述重量份的钾长石尾矿、牡蛎壳、陶瓷、蛭石和石蜡分别进行粉碎，得钾长石尾矿粉、牡蛎壳粉、陶瓷粉、蛭石粉和石蜡粉；并将石英砂进行球磨，得石英粉；
(3)将步骤(2)得到的钾长石尾矿粉与牡蛎壳粉混合后加入适量水，进行混合研磨，磨细至800目，筛余量达30％以下，得第一混合料；
(4)取步骤(3)得到的第一混合料，按上述重量份加入污泥、陶瓷、蛭石、火山灰、豆腐泔水、松柏树皮屑、竹屑、碳粉、石蜡、石英、生石灰、抗裂剂和发泡剂，加水适量，将以上原料混水进行搅拌，混合均匀，得到第二混合料；
(5)消化：搅拌后的第二混合料加入连续式消化仓进行消化；
(6)压制成型：将消化后的第二混合料在真空条件下加压压制成型，得到砖坯，将所述砖坯自然晾干至其含水量为16％～22％，得晾干砖坯；
(7)砖坯烧结：将所述晾干砖坯入窑烧制，升温过程控制升温速率并在1050～1250℃的温度下烧结6～8h；
(8)封窑冷却：将窑炉密封并自然冷却至室温。
5.如权利要求4所述的一种尾矿环保砖的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将钾长石尾矿、牡蛎壳、陶瓷、蛭石和石蜡分别进行粉碎至粒径小于1mm；将石英砂进行球磨至颗粒为0.5mm以下的粉末。
6.如权利要求4所述的一种尾矿环保砖的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述混合研磨是由铲车将步骤(2)得到的钾长石尾矿粉、牡蛎壳粉投放至相应的喂料设备，钾长石尾矿粉和牡蛎壳粉经喂料混合后与水共同进入球磨机进行充分地混合研磨；加入的水的量为钾长石尾矿粉与牡蛎壳粉总重量的46％～52％。
7.如权利要求4所述的一种尾矿环保砖的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，搅拌的过程中边加原料边搅拌，搅拌的速度为50～70r/min，搅拌的时间为25～45min。
8.如权利要求4所述的一种尾矿环保砖的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，消化的时间≤4h。
9.如权利要求4所述的一种尾矿环保砖的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，真空条件下加压的压强为30～40Mpa。
10.如权利要求4所述的一种尾矿环保砖的制备方法，其特征在于：步骤(7)中，升温过程为先以3℃/min的速率升温至800℃～900℃，再以2℃/min的速率升温至1050～1250℃。
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