CN110642586A - 一种无机石子的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于人造石材生产技术领域,公开了一种无机石子的生产方法,其包括如下步骤:步骤1)尾矿组分分析和配料,步骤2)半干法挤塑成型,步骤3)蒸压养护,4)冷却降温。本发明以工业固废为主要原料,通过组分分析和配方调节形成类似天然石材的配方工艺,通过高压挤塑成型控制骨料尺寸及形貌,再通过蒸压养护获得人工合成的无机石子产品。本发明生产过程无废料排放,无污染;资源化利用固体废弃物制备性能优异的无机骨料,为社会提供优质骨料同时,解决了尾矿环境危害问题。

Description

一种无机石子的生产方法
技术领域
本发明属于人造石材生产技术领域,本发明涉及一种人工合成制造的无机石子的生产方法。
背景技术
骨料是在混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料。砂石骨料是目前开采量最大的矿产资源,全球每年砂石骨料用量约400多亿吨,中国是全球最大的生产国和消费国,每年砂石骨料用量约200亿吨,按照55-60元每吨价格估算,目前产值已经超过万亿元。随着对生态环保的更加重视,国家对砂石矿山的环保及资源保护要求大幅提升,随着各项要求的逐步落地,小微矿山快速淘汰的趋势还将持续,骨料(石子)价格更是快速增长,2019年天然骨料(石子)价格已突破百元,产品利润大幅提升;但受资源限制,依旧供不应求,价格持续增高。另一方面,工业固废堆存累积堆存严重,特别是尾矿堆存累积存量达到600亿吨,其中无法直接利用的细尾矿占1/4,占地200万公顷,给社会带来的严重的环境压力和安全隐患。
CN108752028A公开了一种凝灰岩尾矿机制砂的制备方法,其组成以及质量分数为:碳化硅9-15份,氧化镥5-10份,氧化铝3-8份,醋酸盐5-7份,高岭土4-9份,铝酸锶3-10份,水玻璃2-6份,石墨烯5-7份,高岭土4-8份,凝灰岩粉末6-9份,硼砂4-8份,二氧化钼6-9份,长石3-10份,硫酸亚铁7-9份,铝酸锶3-8份,石膏2-6份,氮化硼6-10份,活性催化剂1-5份,环氧树脂1-3份,硅酸铝纤维8-13份,堇青石11-13份,氧化锆9-14份,氧化铝7-15份,陶土5-8份,燧石1-3份。上述专利技术采用了大量的无机原料和树脂等,原料组分复杂,成本较高,不适合建筑推广使用。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷,本发明一种无机石子的生产方法,以工业固废(细尾矿)为主要原料,通过组分分析和配方调节形成类似天然石材的配方工艺,通过高压挤塑成型控制骨料尺寸及形貌,再通过蒸压养护获得人工合成的无机石子产品。本发明生产过程无废料排放,无污染;资源化利用固体废弃物制备性能优异的无机骨料,为社会提供优质骨料同时,解决了尾矿环境危害问题。
本发明是通过如下技术方案来实现的。
一种无机石子的生产方法,其包括如下步骤:步骤1)尾矿组分分析和配料,步骤2)半干法挤塑成型,步骤3)蒸压养护,4)冷却降温。
具体地,所述生产方法包括如下步骤:
步骤1)尾矿组分分析和配料:
主原料选择铁矿细尾矿、铜矿尾矿、钢渣、建筑垃圾细粉中的一种或两种以上的混合物;根据主原料组分,选择高炉炉渣、石膏矿尾矿、萤石矿尾矿、石灰中的一种或两种以上的混合物为辅料,将辅料和主原料按照一定比例混合,调节摩尔比至Ca:Si:O=1:0.8-1.5:3-6之间;然后添加适量高岭土、菱苦土、黏土中的一种或两种以上的混合物为助剂,搅拌混匀;
步骤2)半干法挤塑成型:
配料完毕的混合物料按照一定比例喷施水雾,边喷雾边搅拌混匀后,绞笼输送至高压挤塑成型;根据需要,可设计不同形状尺寸的模孔,获得不同形状的胚料颗粒;
步骤3)蒸压养护:
步骤2)形成的胚料颗粒,进入蒸压养护隧道窑,120-160℃流水线养护12-24小时,促使胚体颗粒中的无机凝胶成分充分反应生成稳定的化学键链结构;
4)冷却降温:
经蒸压养护的胚料颗粒传送至降温管道内,经管道内行走,继续养护并逐渐降温至室温状态,获得无机石子颗粒。
进一步地,所述步骤1)尾矿组分分析和配料,包括:主原料选用铁矿尾矿,细度300目,其辅助选用高炉炉渣,细度为300目,助剂选用黏土,将上述原料混匀备用。
优选地,所述铁矿尾矿、高炉矿渣以及黏土的质量比为5:1:1。
进一步地,所述步骤1)尾矿组分分析和配料,包括:主原料选用铜矿尾矿,细度250目,其辅助选用石膏矿尾矿,细度为250目,助剂选用菱苦土;将上述原料混匀备用。
优选地,所述铜矿尾矿、石膏矿尾矿以及菱苦土的质量比为7:2:1。
进一步地,所述步骤1)尾矿组分分析和配料,包括:主原料选用铜矿尾矿,细度250目,其辅助选用石膏矿尾矿,细度为250目,助剂选用菱苦土;将上述原料混匀备用。
优选地,所述铜矿尾矿、石膏矿尾矿以及高岭土的质量比为6:1:1。
优选地,所述步骤2)半干法挤塑成型,包括:施水过程为边搅拌边喷水,严格控制施水量,防止物料结块或形成料浆;绞笼输送至挤塑成型机,挤塑成型机为连续高压进料并挤出的装置,挤出模具为圆柱多孔模具,孔的外形尺寸根据需要设计成规则和无规则孔,半干料通过高压挤出无规则条状;模具外侧具有绕模具旋转的刮刀,及时切割挤出的条状胚料形成不同形状的胚料颗粒。
与现有技术相比,本发明的效果主要包括但是并不限于以下几个方面:
本发明采用细尾矿为主要原料,根据其组分,通过多种尾矿组分的相互配合,添加少量无机助剂构成无机凝胶配方;采用挤塑成型与蒸汽养护相辅工艺进行合成无机骨料(石子)。本发明合成的无机骨料(石子)无需有机树脂胶黏剂,为纯无机凝胶合成材料,其硬度、强度、抗拉性能等均达到或超越天然石子标准,且合成骨料形状、大小均可经过科学模具设计进行改进和影响,一次成型,避免再次破碎带来的不便;在资源化利用细尾矿的同时,为建筑行业提供了优质的无机骨料(石子)产品,环保效益和经济效益十分可观。
本发明制备无机骨料(石子)根据无机凝胶机理生产制作,以工业固废资源化利用为契入点,全程无需添加有机胶黏剂,生产过程无挥发性气体。本发明制备的骨料石子,大小形态经过科学配比,形成了不同形状、不同规格配比的骨料颗粒;产品坚固性、强度、吸水率等指标达到/优于《建设用卵石、碎石(GB/T14685-2011)》相关标准要求I类指标;且人工合成制备过程中,不产生泥料/泥块,无针片装颗粒。
具体实施方式
本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明的产品及方法已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品及方法进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种无机石子的生产方法,其包括如下步骤:
1)、尾矿组分分析,配料:
常见天然石材组大多为硅酸盐、碳酸盐、氧化铝类物质,各类尾矿中含有大量的硅酸盐、碳酸盐以及相应的金属矿物组分。根据主要原材料的组分不同,选取一种或数种其他尾矿固废,相互配合,组成近似的组分;充分发挥金属矿物的交联络合作用,进行相应的配方设计。主原料可根据周边固废资源进行选择,可以选择铁矿细尾矿、铜矿尾矿、钢渣、建筑垃圾细粉(重料)等中的一种或几种。根据主原料组分,选择高炉炉渣、石膏矿尾矿、萤石矿尾矿、石灰等中的一种或几种为辅料,调节主要组分至Ca:Si:O=1:0.8-1.5:3-6之间;然后添加适量黏土、菱苦土、高岭土中的一种或几种为助剂,搅拌混匀。
例,主原料选用铁矿尾矿,细度300目,其辅助选用高炉炉渣,细度为300目,助剂选用黏土,将上述原料,混匀备用;铁矿尾矿、高炉矿渣以及黏土的质量比为5:1:1;
2)半干法挤塑成型工艺:
取配料完毕的混合物料,按照水雾:混合物料=1: 2重量比例喷施水雾,边喷雾边搅拌混匀(半干法目测状态,粉料松散,用力积压成块状态)后,绞笼输送至高压挤塑成型;根据需要,可设计不同形状尺寸的模孔,获得不同骨料形状;
具体地,施水过程为边搅拌边喷水,严格控制施水量,防止物料结块或形成料浆;施水至半干状态后,绞笼输送至挤塑成型机,挤塑成型机为连续高压进料并挤出的装置,挤出模具为圆柱多孔模具,孔的外形尺寸根据需要设计成规则和无规则孔,半干料通过高压挤出无规则条状;模具外侧具有绕模具旋转的刮刀,及时切割挤出的条状胚料形成不同形状的胚料颗粒;
3)蒸压养护:
步骤2)形成的胚料颗粒,进入蒸压养护隧道窑,120℃流水线养护24小时,促使胚体颗粒中的无机凝胶成分充分反应生成稳定的化学键链结构。
4)骨料冷却:
经蒸压养护的胚料颗粒传送至降温管道内,经管道内行走,继续养护并逐渐降温至室温状态,获得无机石子颗粒。
实施例2
一种无机石子的生产方法,是通过以下技术步骤实现的:
1)、尾矿组分分析、配料:
主原料选用铜矿尾矿,细度250目,其辅助选用石膏矿尾矿,细度为250目,助剂选用菱苦土,将上述原料,混匀备用;铜矿尾矿、石膏矿尾矿以及菱苦土的质量比为7:2:1;
2)半干法挤塑成型工艺:
取配料完毕的混合物料,按照水雾:混合物料=1:3的比例喷施水雾,边喷雾边搅拌混匀(半干法目测状态,粉料松散,用力积压成块状态)后,绞笼输送至高压挤塑成型;根据需要,可设计不同形状尺寸的模孔,获得不同骨料形状;
具体地,施水过程为边搅拌边喷水,严格控制施水量,防止物料结块或形成料浆;施水至半干状态后,绞笼输送至挤塑成型机,挤塑成型机为连续高压进料并挤出的装置,挤出模具为圆柱多孔模具,孔的外形尺寸根据需要设计成规则和无规则孔,半干料通过高压挤出无规则条状;模具外侧具有绕模具旋转的刮刀,及时切割挤出的条状胚料形成不同形状的胚料颗粒;
3)蒸压养护:
步骤2)形成的胚料颗粒,进入蒸压养护隧道窑,140℃流水线养护16小时,促使胚体颗粒中的无机凝胶成分充分反应生成稳定的化学键链结构。
4)骨料冷却:
经蒸压养护的胚料颗粒传送至降温管道内,经管道内行走,继续养护并逐渐降温至室温状态,获得无机石子颗粒。
实施例3
一种无机砂的生产方法,是通过以下技术步骤实现的:
1)、尾矿组分分析、配料:
主原料选用铜矿尾矿,细度250目,其辅助选用石膏矿尾矿,细度为250目,助剂选用高岭土,将上述原料,混匀备用;铜矿尾矿、石膏矿尾矿以及高岭土的质量比为6:1:1;
2)半干法挤塑成型工艺:
取配料完毕的混合物料,按照水雾:混合物料=1:2.5的重量比例喷施水雾,边喷雾边搅拌混匀(半干法目测状态,粉料松散,用力积压成块状态)后,绞笼输送至高压挤塑成型;根据需要,可设计不同形状尺寸的模孔,获得不同骨料形状;
具体地,施水过程为边搅拌边喷水,严格控制施水量,防止物料结块或形成料浆;施水至半干状态后,绞笼输送至挤塑成型机,挤塑成型机为连续高压进料并挤出的装置,挤出模具为圆柱多孔模具,孔的外形尺寸根据需要设计成规则和无规则孔,半干料通过高压挤出无规则条状;模具外侧具有绕模具旋转的刮刀,及时切割挤出的条状胚料形成不同形状的胚料颗粒;
3)蒸压养护:
步骤2)形成的胚料颗粒,进入蒸压养护隧道窑,160℃流水线养护12小时,促使胚体颗粒中的无机凝胶成分充分反应生成稳定的化学键链结构。
4)骨料冷却:
经蒸压养护的胚料颗粒传送至降温管道内,经管道内行走,继续养护并逐渐降温至室温状态,获得无机石子颗粒。
实施例4
参照建设用卵石、碎石(GB/T14685-2011)标准进行检测产品性能。
以实施例1制备的粒径8mm的无机石子为例,主要指标如下:
有机物:I类合格,含量为0.1%;
采用硫酸钠溶液检验,质量损失率:4.1%;
压碎指标:8%,满足I类要求;
水饱和状态抗压强度为:95Mpa;
吸水率:0.8%;
表观密度:3267kg/立方米;
孔隙率:35%;
泥料和针片装颗粒:检测不出。
本发明制备无机石子根据无机凝胶机理生产制作,以工业固废资源化利用为契入点,全程无需添加有机胶黏剂,生产过程无挥发性气体。本发明制备的骨料石子,大小形态经过科学配比,形成了不同形状、不同规格配比的骨料颗粒;产品坚固性、强度、吸水率等指标达到/优于《建设用卵石、碎石(GB/T14685-2011)》相关标准要求I类指标;且人工合成制备过程中,不产生泥料/泥块,无针片装颗粒。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种无机石子的生产方法,其包括如下步骤:步骤1)尾矿组分分析和配料,步骤2)半干法挤塑成型,步骤3)蒸压养护,4)冷却降温。
2.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述生产方法包括如下步骤:
步骤1)尾矿组分分析和配料:
主原料选择铁矿细尾矿、铜矿尾矿、钢渣、建筑垃圾细粉中的一种或两种以上的混合物;根据主原料组分,选择高炉炉渣、石膏矿尾矿、萤石矿尾矿、石灰中的一种或两种以上的混合物为辅料;将辅料和主原料按照一定比例混合,调节摩尔比至Ca:Si:O=1:0.8-1.5:3-6之间;然后添加适量高岭土、菱苦土、黏土中的一种或两种以上的混合物为助剂,搅拌混匀;
步骤2)半干法挤塑成型:
取步骤1)配料完毕的混合物料,按照水雾:混合物料=1:1-5重量比例喷施水雾,边喷雾边搅拌混匀后,绞笼输送至高压挤塑成型;根据需要,可设计不同形状尺寸的模孔,获得不同形状的胚料颗粒;
步骤3)蒸压养护:
步骤2)形成的胚料颗粒,进入蒸压养护隧道窑,120-160℃流水线养护12-24小时,促使胚体颗粒中的无机凝胶成分充分反应生成稳定的化学键链结构;
4)冷却降温:
经蒸压养护的胚料颗粒传送至降温管道内,经管道内行走,继续养护并逐渐降温至室温状态,获得无机石子颗粒。
3.根据权利要求2所述的生产方法,其特征在于,所述步骤1)尾矿组分分析和配料,包括:主原料选用铁矿尾矿,细度300目,其辅助选用高炉炉渣,细度为300目,助剂选用黏土,将上述原料混匀备用。
4.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于,所述铁矿尾矿、高炉矿渣以及黏土的质量比为5:1:1。
5.根据权利要求2所述的生产方法,其特征在于,所述步骤1)尾矿组分分析和配料,包括:主原料选用铜矿尾矿,细度250目,其辅助选用石膏矿尾矿,细度为250目,助剂选用菱苦土;将上述原料混匀备用。
6.根据权利要求5所述的生产方法,其特征在于,所述铜矿尾矿、石膏矿尾矿以及菱苦土的质量比为7:2:1。
7.根据权利要求2所述的生产方法,其特征在于,所述步骤1)尾矿组分分析和配料,包括:主原料选用铜矿尾矿,细度250目,其辅助选用石膏矿尾矿,细度为250目,助剂选用菱苦土;将上述原料混匀备用。
8.根据权利要求7所述的生产方法,其特征在于,所述铜矿尾矿、石膏矿尾矿以及高岭土的质量比为6:1:1。
9.据权利要求2所述的生产方法,其特征在于,所述步骤2)半干法挤塑成型,包括:施水过程为边搅拌边喷水,严格控制施水量,防止物料结块或形成料浆;绞笼输送至挤塑成型机,挤塑成型机为连续高压进料并挤出的装置,挤出模具为圆柱多孔模具,孔的外形尺寸根据需要设计成规则和无规则孔,半干料通过高压挤出无规则条状;模具外侧具有绕模具旋转的刮刀,及时切割挤出的条状胚料形成不同形状的胚料颗粒。
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