CN109956752B - 一种保水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于尾矿资源综合利用技术领域，尤其涉及一种保水砖及其制备方法。该方法步骤如下：将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度≤200目的矿粉，向矿粉中加入辅助料、分散剂、稳泡剂和发泡剂，得到混合物料；将混合物料加水进行球磨制成浆料，将浆料搅拌均匀后进行喷雾干燥，得到粉体；将粉体烘干后进行烧结得到保水砖。本发明提供的方法，将铁尾矿作为制备保水砖的重要原料，解决了铁尾矿的堆存和利用率低的问题，制备的保水砖不仅能够达到透水效果，同时能够很好的储存水分。

Description

一种保水砖及其制备方法
技术领域
本发明属于尾矿资源综合利用技术领域，尤其涉及一种保水砖及其制备方法。
背景技术
铁尾矿是一种常见的矿山尾矿，具有储量大、成分复杂等特点，是工业固体废弃物的主要组成部分。据不完全统计，全世界每年排出的尾矿及废石在100亿吨以上。我国现有8000多个国营矿山和11万多个乡镇集体矿山，堆存的尾矿量近50亿吨，年排出尾矿量高达5亿吨以上，其中黑色冶金矿山年排放尾矿量达1.5亿吨。
但目前，我国的尾矿综合利用率只有7％，堆存的铁尾矿量高达十几亿吨，占全部尾矿堆存总量的近1/3。大量铁尾矿的产生和堆存会增加企业的治理费用、加大政府管理投入、降低当地的空气质量并严重影响地区的经济发展及城乡建设。因此，铁尾矿的综合回收利用问题已受到全社会的广泛关注。
保水砖是一种新型的环保材料，具有优越的吸水、透水、净水、节水性能，能够最大化的锁住雨水及营养液，同时保水砖内部多孔的特点有利于空气的流通，减少植物坏根的概率。
目前，市面上大部分出现的是由混凝土制备的、以透水为目的保水砖，虽然能够达到透水的效果，但保水砖内部的气孔率小于20％，将导致这种保水砖不能先保水再透水。
对铁尾矿进行化学成分分析可知，铁尾矿中各组成成分与传统陶瓷粉的成分构成十分相近，在配料过程中，可通过添加辅助料提高某种成分含量。铁尾矿中的K2O和Na2O作为高温助熔剂能够降低烧制温度，铁尾矿中独有的铁元素同样能够起到助熔作用。同时，铁尾矿中不含有重金属成分，在制成保水砖后不会对当地环境造成危害，并且铁尾矿作为一种免费原材料能够大大降低砖厂的成本。因此，利用铁尾矿制备保水砖具有良好的应用前景。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供一种利用铁尾矿制备保水砖的方法，将铁尾矿作为制备保水砖的重要原料，解决了铁尾矿的堆存和利用率低的问题，制备得到的保水砖不仅能够达到透水效果，同时能够很好的储存水分。
(二)技术方案
本发明提供一种保水砖的制备方法，所用原料包括铁尾矿、废玻璃、辅助料、分散剂、稳泡剂和发泡剂，各原料按质量百分比组成为：40-60％铁尾矿、30-50％废玻璃、1-10％辅助料、0.1-0.5％分散剂、1-7％稳泡剂、0.1-0.7％发泡剂；所述方法具体步骤如下：
S1、破碎混料：将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度小于等于200目的矿粉，向所述矿粉中加入辅助料、分散剂、稳泡剂和发泡剂，得到混合物料，混合物料中矿粉的质量百分比为80-95％；
S2、湿磨混料：将所述混合物料加水进行球磨制成浆料，将所述浆料搅拌均匀后进行喷雾干燥，得到粉体；
S3、烧结：将粉体烘干后进行烧结得到保水砖，烧结制度为：
预热阶段，以3-5℃/min的升温速率加热至580-620℃，保温8-12min；
快速升温阶段，以8-12℃/min的升温速率由580-620℃加热升温至 980-1020℃，保温5-10min；
保温烧结阶段，以5-10℃/min的升温速率由980-1020℃加热升温至 1030-1080℃的烧结温度，恒温保温时间为10-40min；
冷却阶段，冷却至室温。
进一步地，所述分散剂为柠檬酸三铵，所述稳泡剂为磷酸钠，所述发泡剂为碳粉、煤粉、淀粉、氧化铁粉、SiC粉、Na2CO3和CaCO3中的一种或多种，所述辅助料为球黏土、高岭土和SiO2粉中的一种或多种。
进一步地，所述原料中还包括助熔剂，所述助熔剂在原料中的质量百分比为1-5％，所述助熔剂为硼酸钠。
进一步地，所述步骤S2中，在湿磨混料过程中，水、混合物料和磨球的质量比为1：2：0.3-0.8。
进一步地，所述步骤S2中，球磨的时间为1-5h。
进一步地，所述步骤S2中，粉体的粒径为150-250μm。
进一步地，所述铁尾矿中SiO2的品位为30-50％，Al2O3的品位为 5-15％，CaO的品位为5-15％，FeO的品位为5-15％，Fe2O3的品位为5-15％， MgO的品位5-10％，TiO2的品位为5-15％。
进一步地，所述废玻璃中SiO2的品位为60-80％，Al2O3的品位为 0.5-3％，CaO的品位为5-15％，MgO的品位1-5％，Na2O的品位为5-15％。
进一步地，所述高岭土中SiO2的品位为50-54％，CaO的品位为5-0％， Al2O3的品位为40-50％。
本发明还提供了一种采用上述任一方案所述的保水砖的制备方法制备的保水砖。
(三)有益效果
本发明提供的利用铁尾矿制备保水砖的方法，利用尾矿及废玻璃为原料能够降低保水砖的生产成本，同时能够充分利用尾矿，解决当地尾矿堆存问题。制备过程十分环保，无废气、废水产生，废渣可进行重复利用。
制备得到的保水砖不仅能够达到透水效果同时能够很好的储存水分，提高土壤的保水量，减少土壤的使用量，降低植物发霉、生虫、腐败等现象发生的概率，也可以保证在无土或少土的情况下种植植物，比传统覆土要轻30％-50％，同时节约市政用水，维护成本更少，具有巨大的经济效益，有助于“海绵城市”的打造。
将上述保水砖应用于园林建设、立体绿化、污水处理等方面，大大降低热岛城市现象的发生。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明提出一种保水砖的制备方法，所用原料包括铁尾矿、废玻璃、辅助料、分散剂、稳泡剂和发泡剂，各原料按质量百分比组成为：40-60％铁尾矿、30-50％废玻璃、1-10％辅助料、0.1-0.5％分散剂、1-7％稳泡剂、 0.1-0.7％发泡剂，包括如下步骤：
S1、破碎混料：将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度小于等于200目的矿粉，向矿粉中加入辅助料、分散剂、稳泡剂和发泡剂，得到混合物料，混合物料中矿粉的质量百分比为80-95％。
S2、湿磨混料：向混合物料中加水后，在球磨机中球磨制成浆料，然后注入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到粒径为150-250μm粉体。
其中，先将各原料混合好再进行湿磨混料能够保证各原料分散均匀，混合充分；而如果先将铁尾矿和废玻璃破碎并湿混后，再分别添加辅助料、分散剂、稳泡剂和发泡剂，则会导致各原料更容易发生团聚现象，影响粉体在水中分散的均匀性；并且先混料再湿磨能够进一步节省混料时间，大大降低能源损耗。
S3、烧结：将粉体烘干，使粉体中含水量小于2％后，进行烧结得到保水砖，烧结制度为：
预热阶段，室温～580-620℃，升温速率3-5℃/min，580-620℃保温 8-12min；
快速升温阶段，580-620℃～980-1020℃，升温速率8-12℃/min， 980-1020℃保温5-10min；
保温烧结阶段，980-1020℃～烧结温度，升温速率5-10℃/min，烧结温度为1030-1080℃，恒温保温时间为10-40min；
冷却阶段，烧结温度～室温。
其中，将粉体进行干燥，使粉体含水量小于2％。粉体内部水分过多会造成制得的保水砖表面出现大量裂纹，影响保水砖的保水性能，因此在进行烧结前无需预压成砖坯，采用直接布料的方法能够减少生产工序并降低生产成本。
烧结制度分为三个阶段，第一阶段为预热阶段，缓慢的升温速率能够有效的排除粉体中多余水分，如果升温过快则会导致水蒸气在较短升温时间内无法全部排出导致保水砖内部出现不均匀的气泡，升温速率过慢又会导致不必要的能源浪费。
第二阶段为快速升温阶段，快速升温能够有效的降低烧制时间，减少能源损耗，降低生产成本。
第三阶段为保温烧结阶段，通过快速升温促使保水砖达到最佳的烧制温度，当升温速度过慢时，小气泡在熔体内有足够的时间生长、合并，材料内部将产生大量大气孔与连通孔，影响材料性能；当升速率过快时，气泡生长时间变短，熔体内部产生大量极小气泡，增加材料的体积密度。
烧结温度过低将导致高温状态下物料无法产生足够的液相，气泡在熔体内将无法长大；温度过高，熔体粘度变小，气泡在熔体内部不断合并，产生大量的大气孔及连通孔，严重影响材料性能。
保温时间过长则保水砖内部气泡将不断融合甚至破裂，导致保水砖的吸水率降低；保温时间过低则导致保水砖内部气泡无法长大，增大保水砖的体积密度，影响材料整体性能。
由此，得到上述的烧结制度。
在本实施方式中，所用铁尾矿中SiO2的品位为30-50％，Al2O3的品位为5-15％，CaO的品位为5-15％，FeO的品位为5-15％，Fe2O3的品位为5-15％，MgO的品位5-10％，TiO2的品位为5-15％；所用废玻璃中SiO2的品位为60-80％，Al2O3的品位为0.5-3％，CaO的品位为5-15％，MgO 的品位1-5％，Na2O的品位为5-15％；所用高岭土中SiO2的品位为50-54％， CaO的品位为5-0％，Al2O3的品位为40-50％。
在本实施方式中，所述分散剂为柠檬酸三铵，分散剂能够有效的提高浆料的颗粒润湿性、悬浮稳定性及浆体流变性，使浆料具有适宜的黏度，达到节能降耗的目的；所述稳泡剂为磷酸钠，稳泡剂能够扩大焙烧的温度范围，增加发泡稳定性，能够有效缓解气泡不均匀现象的发生。其中，在对分散剂与稳泡剂的选择过程中首先考虑作用效果，其次考虑成本。目前市场上常用的分散剂包括TH-908分散剂和聚丙烯酰胺分散剂，与上述分散剂相比，柠檬酸三铵作用更温和、用量少、性价比高。目前市场上销售的稳泡剂包括硬脂酸铵稳泡剂、聚氨酯稳泡剂等，与上述稳泡剂相比，磷酸钠在高温状态下能够自身发生分解成五氧化二磷和氧化钠，其中五氧化二磷能够产生大量的磷离子构成四面体结构并与[SiO4]4-四面体构成稳定的连续的网络结构，使产生的气泡不易逃脱熔体，减少连通孔现象的发生，氧化钠在坯料中能够起到高温助熔作用，降低整体烧制温度。
所述发泡剂为碳粉、煤粉、淀粉、氧化铁粉、SiC粉、Na2CO3和CaCO3中的一种或多种，发泡剂能够为高温熔体提供大量气源，促使气泡的形成-长大，保障气泡在高温熔体内部达到气-液平衡，降低保水砖的体积密度。其中，以SiC粉作为发泡剂的使用效果最佳，一方面SiC粉为中高温发泡剂适用于1000℃以上的发泡，并且在添加相同质量的发泡剂时，添加SiC粉的保水砖发泡效果最佳；另一方面SiC粉高温氧化产物为 SiO2，对粉体中的硅含量有补充作用。
所述辅助料为球黏土、高岭土和SiO2粉中的一种或多种，辅助料能够提升保水砖中的硅铝含量，有助于提升保水砖的机械强度。其中，以高岭土作为辅助料的效果最佳，高岭土能够同时补充粉体中的硅含量与铝含量，稳定保水砖形状，并且保水砖内部气泡更均匀。
在本实施方式中，所用原料还可以包括1-5％助熔剂，其中，所述助熔剂为硼酸钠，助熔剂有助于降低保水砖的熔点，确保在较低的温度下达到适当的液相量。
在本实施方式中，在湿磨混料过程中，水、混合物料和球磨机中玛瑙球的质量比为1：2：0.3-0.8，球磨的时间为1-5h。
在本实施方式中，湿磨混料后得到的粉体粒径为150-250μm，在这个范围内，粉体能够在布料过程中保留适当的空气，如果粒径过细，保水砖上部气泡较大，中下部气泡较小；当粒径过大时，布料过程中粉体内部含有大量空气，加剧发泡剂反应，造成泡水砖体内气泡过大，无法很好的储存水分。
对于保水砖的形状，可取决于模具(焙烧时所用的容器)的形状直接成型，或经后期切割成型。
本实施方式还提供了一种根据上述制备方法制备的保水砖。
现根据具体实施例，对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例提供一种保水砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度为200目的矿粉，向矿粉中加入高岭土、柠檬酸三铵、磷酸钠和碳粉，得到混合物料。其中，混合物料中各原料的质量百分比为：铁尾矿44％，废玻璃50％，高岭土2％，柠檬酸三铵0.5％，磷酸钠3％，碳粉0.5％。
S2、向混合物料中加水后，在球磨机中球磨1h制成浆料，其中浆料中水的质量百分比为45％，将浆料从球磨机中取出后继续搅拌均匀，然后注入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到粒径为150μm的粉体。作为优选地，在制备浆料的过程中，水、混合物料和球磨机中磨球的质量比为1：2：0.5。
S3、将粉体烘干后填充到内部铺垫有一层硅酸铝纸耐火材料的刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚置于箱式炉内，将箱式炉首先以3℃/min的速率升温至 600℃，保温10min烘干水分，再以10℃/min的速率升温至1000℃，保温 5min,最后以5℃/min的速率升温至1040℃进行焙烧，保温时间为20min，保温结束后随炉冷却至常温，得到保水砖。将得到的保水砖进行切割、备用。
经检测，得到的保水砖的体积密度0.395g/cm3，体积吸水率为40.5％。
实施例2
本实施例提供一种保水砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度为190目的矿粉，向矿粉中加入高岭土、柠檬酸三铵、磷酸钠和煤粉，得到混合物料。其中，混合物料中各原料的质量百分比为：铁尾矿55％，废玻璃32％，高岭土7％，柠檬酸三铵0.3％，磷酸钠5％，煤粉0.7％。
S2、向混合物料中加水后，在球磨机中球磨2h制成浆料，其中浆料中水的质量百分比为45％，将浆料从球磨机中取出后继续搅拌均匀，然后注入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到粒径为200μm的粉体。作为优选地，在制备浆料的过程中，水、混合物料和球磨机中磨球的质量比为1：2：0.5。
S3、将粉体烘干后填充到内部铺垫有一层硅酸铝纸耐火材料的刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚置于箱式炉内，将箱式炉首先以3℃/min的速率升温至 580℃，保温10min烘干水分，再以10℃/min的速率升温至990℃，保温5min, 最后以10℃/min的速率升温至1030℃进行焙烧，保温时间为30min，保温结束后随炉冷却至常温，得到保水砖。将得到的保水砖进行切割、备用。
经检测，得到的保水砖的体积密度0.360g/cm3，体积吸水率为41.5％。
实施例3
本实施例提供一种保水砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度为150目的矿粉，向矿粉中加入高岭土、柠檬酸三铵、磷酸钠和淀粉，得到混合物料。其中，混合物料中各原料的质量百分比为：铁尾矿48％，废玻璃45％，高岭土5％，柠檬酸三铵0.5％，磷酸钠1％，淀粉0.5％。
S2、向混合物料中加水后，在球磨机中球磨3h制成浆料，其中浆料中水的质量百分比为45％，将浆料从球磨机中取出后继续搅拌均匀，然后注入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到粒径为250μm的粉体。作为优选地，在制备浆料的过程中，水、混合物料和球磨机中磨球的质量比为1：2：0.3。
S3、将粉体烘干后填充到内部铺垫有一层硅酸铝纸耐火材料的刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚置于箱式炉内，将箱式炉首先以5℃/min的速率升温至 620℃，保温8min烘干水分，再以8℃/min的速率升温至1010℃，保温5min, 最后以7℃/min的速率升温至1050℃进行焙烧，保温时间为10min，保温结束后随炉冷却至常温，得到保水砖。将得到的保水砖进行切割、备用。
经检测，得到的保水砖的体积密度0.358g/cm3，体积吸水率为38.4％。
实施例4
本实施例提供一种保水砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度为200目的矿粉，向矿粉中加入高岭土、柠檬酸三铵、磷酸钠、SiC粉和SiO2粉，得到混合物料。其中，混合物料中各原料的质量百分比为：铁尾矿48％，废玻璃44％，高岭土2％，柠檬酸三铵0.5％，磷酸钠3％，SiC粉0.5％，SiO2粉2％。
S2、向混合物料中加水后，在球磨机中球磨1h制成浆料，其中浆料中水的质量百分比为40％，将浆料从球磨机中取出后继续搅拌均匀，然后注入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到粒径为180μm的粉体。作为优选地，在制备浆料的过程中，水、混合物料和球磨机中磨球的质量比为1：2：0.8。
S3、将粉体烘干后填充到内部铺垫有一层硅酸铝纸耐火材料的刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚置于箱式炉内，将箱式炉首先以4℃/min的速率升温至 590℃，保温12min烘干水分，再以9℃/min的速率升温至1020℃，保温5min, 最后以5℃/min的速率升温至1040℃进行焙烧，保温时间为20min，保温结束后随炉冷却至常温，得到保水砖。将得到的保水砖进行切割、备用。
经检测，得到的保水砖的体积密度0.375g/cm3，体积吸水率为43.5％。
实施例5
本实施例提供一种保水砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度为200目的矿粉，向矿粉中加入高岭土、柠檬酸三铵、磷酸钠、CaCO3和SiO2粉，得到混合物料。其中，混合物料中各原料的质量百分比为：铁尾矿54％，废玻璃36％，高岭土1％，柠檬酸三铵0.3％，磷酸钠5％，CaCO30.7％，SiO2粉3％。
S2、向混合物料中加水后，在球磨机中球磨3h制成浆料，其中浆料中水的质量百分比为40％，将浆料从球磨机中取出后继续搅拌均匀，然后注入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到粒径为250μm的粉体。作为优选地，在制备浆料的过程中，水、混合物料和球磨机中磨球的质量比为1：2：0.8。
S3、将粉体烘干后填充到内部铺垫有一层硅酸铝纸耐火材料的刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚置于箱式炉内，将箱式炉首先以3℃/min的速率升温至 580℃，保温12min烘干水分，再以12℃/min的速率升温至980℃，保温10min, 最后以7℃/min的速率升温至1030℃进行焙烧，保温时间为30min，保温结束后随炉冷却至常温，得到保水砖。将得到的保水砖进行切割、备用。
经检测，得到的保水砖的体积密度0.475g/cm3，体积吸水率为42.3％。
实施例6
本实施例提供一种保水砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度为200目的矿粉，向矿粉中加入高岭土、柠檬酸三铵、磷酸钠、Na2CO3和SiO2粉，得到混合物料。其中，混合物料中各原料的质量百分比为：铁尾矿40％，废玻璃43％，高岭土2.3％，柠檬酸三铵0.4％，磷酸钠7％，Na2CO30.3％，SiO2粉7％。
S2、向混合物料中加水后，在球磨机中球磨5h制成浆料，其中浆料中水的质量百分比为40％，将浆料从球磨机中取出后继续搅拌均匀，然后注入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到粒径为220μm的粉体。作为优选地，在制备浆料的过程中，水、混合物料和球磨机中磨球的质量比为1：2：0.4。
S3、将粉体烘干后填充到内部铺垫有一层硅酸铝纸耐火材料的刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚置于箱式炉内，将箱式炉首先以4℃/min的速率升温至 600℃，保温10min烘干水分，再以8℃/min的速率升温至1020℃，保温10min, 最后以7℃/min的速率升温至1060℃进行焙烧，保温时间为15min，保温结束后随炉冷却至常温，得到保水砖。将得到的保水砖进行切割、备用。
经检测，得到的保水砖的体积密度0.275g/cm3，体积吸水率为50.4％。
实施例7
本实施例提供一种保水砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度为200目的矿粉，向矿粉中加入高岭土、球黏土、柠檬酸三铵、磷酸钠、氧化铁粉和硼酸钠，得到混合物料。其中，混合物料中各原料的质量百分比为：铁尾矿44％，废玻璃40％，高岭土5％，球黏土5％，柠檬酸三铵0.5％，磷酸钠3％，氧化铁粉0.5％，硼酸钠2％。
S2、向混合物料中加水后，在球磨机中球磨1h制成浆料，其中浆料中水的质量百分比为45％，将浆料从球磨机中取出后继续搅拌均匀，然后注入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到粒径为170μm的粉体。作为优选地，在制备浆料的过程中，水、混合物料和球磨机中磨球的质量比为1：2：0.5。
S3、将粉体烘干后填充到内部铺垫有一层硅酸铝纸耐火材料的刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚置于箱式炉内，将箱式炉首先以4℃/min的速率升温至 610℃，保温8min烘干水分，再以12℃/min的速率升温至1000℃，保温8min, 最后以5℃/min的速率升温至1080℃进行焙烧，保温时间为40min，保温结束后随炉冷却至常温，得到保水砖。将得到的保水砖进行切割、备用。
经检测，得到的保水砖的体积密度0.50g/cm3，体积吸水率为43.5％。
实施例8
本实施例提供一种保水砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度为200目的矿粉，向矿粉中加入SiO2粉、球黏土、柠檬酸三铵、磷酸钠、硼酸钠、氧化铁粉和淀粉，得到混合物料。其中，混合物料中各原料的质量百分比为：铁尾矿44％，废玻璃40％，SiO2粉5％，球黏土5％，柠檬酸三铵0.5％，磷酸钠3％，硼酸钠2％，氧化铁粉和淀粉0.5％。
S2、向混合物料中加水后，在球磨机中球磨4h制成浆料，其中浆料中水的质量百分比为45％，将浆料从球磨机中取出后继续搅拌均匀，然后注入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到粒径为230μm的粉体。作为优选地，在制备浆料的过程中，水、混合物料和球磨机中磨球的质量比为1：2：0.6。
S3、将粉体烘干后填充到内部铺垫有一层硅酸铝纸耐火材料的刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚置于箱式炉内，将箱式炉首先以5℃/min的速率升温至620℃，保温10min烘干水分，再以11℃/min的速率升温至1020℃，保温 10min,最后以5℃/min的速率升温至1070℃进行焙烧，保温时间为35min，保温结束后随炉冷却至常温，得到保水砖。将得到的保水砖进行切割、备用。
经检测，得到的保水砖的体积密度0.360g/cm3，体积吸水率为41.5％。
实施例9
本实施例提供一种保水砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度为200目的矿粉，向矿粉中加入高岭土、球黏土、柠檬酸三铵、磷酸钠、硼酸钠、氧化铁粉和碳粉，得到混合物料。其中，混合物料中各原料的质量百分比为：铁尾矿44％，废玻璃40％，高岭土5％，球黏土5％，柠檬酸三铵0.5％，磷酸钠3％，硼酸钠2％，氧化铁粉和碳粉0.5％。
S2、向混合物料中加水后，在球磨机中球磨2h制成浆料，其中浆料中水的质量百分比为45％，将浆料从球磨机中取出后继续搅拌均匀，然后注入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到粒径为160μm的粉体。作为优选地，在制备浆料的过程中，水、混合物料和球磨机中磨球的质量比为1：2：0.7。
S3、将粉体烘干后填充到内部铺垫有一层硅酸铝纸耐火材料的刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚置于箱式炉内，将箱式炉首先以5℃/min的速率升温至 620℃，保温10min烘干水分，再以10℃/min的速率升温至980℃，保温10min, 最后以6℃/min的速率升温至1050℃进行焙烧，保温时间为25min，保温结束后随炉冷却至常温，得到保水砖。将得到的保水砖进行切割、备用。
经检测，得到的保水砖的体积密度0.360g/cm3，体积吸水率为41.5％。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种保水砖的制备方法，其特征在于，所用原料包括铁尾矿、废玻璃、辅助料、分散剂、稳泡剂和发泡剂，各原料按质量百分比组成为：40-60％铁尾矿、30-50％废玻璃、1-10％辅助料、0.1-0.5％分散剂、1-7％稳泡剂、0.1-0.7％发泡剂；所述发泡剂为碳粉、煤粉、淀粉、氧化铁粉、Na2CO3和CaCO3中的一种或多种；所述方法具体步骤如下：
S1、破碎混料：将铁尾矿和废玻璃破碎，得到粒度小于等于200目的矿粉，向所述矿粉中加入辅助料、分散剂、稳泡剂和发泡剂，得到混合物料，混合物料中矿粉的质量百分比为80-95％；
S2、湿磨混料：将所述混合物料加水进行球磨制成浆料，将所述浆料搅拌均匀后进行喷雾干燥，得到粉体；
S3、烧结：将粉体烘干后进行烧结得到保水砖，烧结制度为：
预热阶段，以3-5℃/min的升温速率加热至580-620℃，保温8-12min；
快速升温阶段，以8-12℃/min的升温速率由580-620℃加热升温至980-1020℃，保温5-10min；
保温烧结阶段，以5-10℃/min的升温速率由980-1020℃加热升温至1030-1080℃的烧结温度，恒温保温时间为10-40min；
冷却阶段，冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的保水砖的制备方法，其特征在于，所述分散剂为柠檬酸三铵，所述稳泡剂为磷酸钠，所述辅助料为球黏土、高岭土和SiO2粉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的保水砖的制备方法，其特征在于，所述原料中还包括助熔剂，所述助熔剂在原料中的质量百分比为1-5％，所述助熔剂为硼酸钠。
4.根据权利要求1所述的保水砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，在湿磨混料过程中，水、混合物料和磨球的质量比为1：2：0.3-0.8。
5.根据权利要求1所述的保水砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，球磨的时间为1-5h。
6.根据权利要求1所述的保水砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，粉体的粒径为150-250μm。
7.根据权利要求1所述的保水砖的制备方法，其特征在于，所述铁尾矿中SiO2的品位为30-50％，Al2O3的品位为5-15％，CaO的品位为5-15％，FeO的品位为5-15％，Fe2O3的品位为5-15％，MgO的品位5-10％，TiO2的品位为5-15％。
8.根据权利要求1所述的保水砖的制备方法，其特征在于，所述废玻璃中SiO2的品位为60-80％，Al2O3的品位为0.5-3％，CaO的品位为5-15％，MgO的品位1-5％，Na2O的品位为5-15％。
9.根据权利要求2所述的保水砖的制备方法，其特征在于，所述高岭土中SiO2的品位为50-54％，CaO的品位为5-0％，Al2O3的品位为40-50％。
10.一种采用权利要求1-9任一所述的保水砖的制备方法制备的保水砖。
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