CN110950640A - 一种镍铁渣多孔烧结砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于多孔砖加工技术领域，具体涉及了一种以镍铁渣为原料制备的多孔烧结砖，并进一步公开其制备方法。本发明所述的镍铁渣多孔烧结砖，以工业固体废物镍铁渣作为主要原材料，并通过增塑剂、增强剂等添加剂的相互作用，尤其是将燃料作为原料添加至所述多孔烧结砖的内部，使得所述多孔烧结砖在进行烧结步骤时，燃料辅助进行内燃的方式进行烧结，一方面使得砖坯内外较均匀地进行烧结，使得到的多孔烧结砖在力学性能达到要求的情况下，表面更平整、美观；同时，也使得所述多孔烧结砖可以在较低的温度及较短的时间内完成烧结处理，有效节约了能耗。

Description

一种镍铁渣多孔烧结砖及其制备方法
技术领域
本发明属于多孔烧结砖加工技术领域，具体涉及了一种以镍铁渣为原料制备的多孔烧结砖，并进一步公开其制备方法。
背景技术
镍铁渣是红土镍矿在冶炼镍铁合金或提炼金属镍过程中产生的工业废渣，随着我国镍铁合金规模逐步扩大，镍铁渣的排放量也逐年增加。据报道，近年来，我国镍铁渣年排放量超过3000万吨，已成为我国继铁渣、钢渣、赤泥之后第四大冶炼渣。目前大规模镍铁渣的处理方法主要为堆砌处理或深海填埋，不仅占用土地、污染环境还给镍铁冶炼的可储蓄发展带来严峻挑战。因此，大力开展镍铁渣再利用的研究对环境保护、资源利用等方面至关重要。
由于镍铁渣中含有的硅酸盐、铝酸盐矿物及一定量的铁质矿物，是红土镍矿在冶炼镍铁合金或提炼金属镍过程中产生的工业废渣，通常认为可以应用到建筑用砖的制备中。但由于镍铁渣自重较高，因此以镍铁渣制备多孔烧结砖是可行有效的方案。如中国专利CN103771811A公开了一种镍铁渣自保温蒸压砖及其制备方法，其提出了利用镍铁渣与电石渣制备免烧蒸压砖；但其生产过程需要二次打散、陈化、轮碾等繁杂工艺，导致占用场地较大，且整个工艺消耗时间长。又如中国专利CN106810281A公开了一种利用镍铁渣制备得到的镁橄榄石耐火砖，其中提出了利用镍铁渣与氯化镁及腐殖酸制备镁橄榄石耐火砖的方案，但该产品需要经过1200℃以上的高温煅烧，才能得到成品，导致能耗较高。可见，开发一种新的性能更优、烧结温度更低的多孔镍铁渣多孔烧结砖具有积极的意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种镍铁渣制备的多孔烧结砖，以解决现有技术中利用镍铁渣制备多孔砖存在烧结温度高及制备工艺复杂的问题。
为解决上述技术问题，本发明一种镍铁渣多孔烧结砖，所述多孔烧结砖的制备原料包括：
镍铁渣70-90重量份；
燃料3-10重量份；
增塑剂1-12重量份；
增强剂1-14重量份。
所述镍铁渣的颗粒粒径小于100μm。
所述燃料为固体燃料。
所述燃料包括煤粉、焦炭粉或木炭粉中的至少一种，并优选为粒径300目以下。
所述增塑剂为钠基膨润土、钙基膨润土、凹凸棒土、珍珠岩原矿、生高岭土、甲基纤维素或木质素磺酸钠中的至少一种；
所述增强剂为轻钙粉、矿粉、硅灰或滑石粉中的至少一种，并优选为粒径尺寸325目以下。
本发明还公开了一种制备所述的镍铁渣多孔烧结砖的方法，包括如下步骤：
(1)取镍铁渣经粉碎、筛分，收集选定粒径的镍铁渣，备用；
(2)取选定量的所述镍铁渣、燃料、增塑剂、增强剂混匀，经捏合机混合后加水并进行反复练泥处理，制得混合泥料；
(3)将所述混合泥料通过真空双轴挤出砖机挤出成砖坯，并进行烘干处理；
(4)将烘干后的砖坯于800-1000℃进行烧结，即得。
所述步骤(2)中，所述水的加入量占原料总量的12-25wt％。
所述步骤(3)中，所述挤出步骤的挤出压力为4-12MPa。
所述步骤(3)中，所述烘干步骤为于50-110℃温度下进行烘干2-8h。
本发明所述镍铁渣多孔烧结砖，以工业固体废弃物-镍铁渣为主要原材料，并通过与增塑剂、增强剂等添加剂的相互作用，尤其是将燃料作为原料添加至所述多孔烧结砖的内部，使得所述多孔烧结砖在进行烧结步骤时，燃料辅助进行内燃的方式进行烧结，一方面使得砖坯内外较均匀地进行烧结，使得到的多孔烧结砖在力学性能达到使用要求的情况下，表面更平整、美观；同时，也使得所述多孔烧结砖可以在较低的温度及较短的时间内完成烧结处理，有效节约了能耗。
本发明所述镍铁渣多孔烧结砖中，采用的原材料均为常见原料，在本产品的制造过程中不产生有毒有害物质，适应现有的成熟制砖体系。本发明所述镍铁渣多孔烧结砖中，利用镍铁渣中大量的具有活性的硅酸盐和铝酸盐与增塑剂、增强剂等添加剂作用，得到性能优良的多孔烧结砖；所以燃料尤其优选为洁净煤粉或焦炭粉，其发热量高的同时含硫极低，进一步保证了多孔烧结砖的外观平整及性能优良；而且，本发明所述镍铁渣多孔烧结砖中，工业固体废弃物镍铁渣的用量较高，为镍铁渣的资源化利用提供有效可行的途径。
本发明所述镍铁渣多孔烧结砖的制备方法，采用“原料预处理-混合-压制成型-烘干-烧结”的工艺进行制备，其工艺步骤简单易行，并且借助于本发明所述多孔烧结砖制备原料的相互作用，使得所述工艺可以在较低的温度及较短的时间内完成烧结处理，且所得多孔烧结砖在力学性能达到使用要求的情况下，其表面更为平整、美观。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
图1为本发明镍铁渣制备多孔烧结砖方法流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述镍铁渣多孔烧结砖的原料包括：镍铁渣70kg，木炭粉(粒径＜300目)10kg，钠基膨润土6kg，甲基纤维素1kg，矿粉(粒径＜325目)5kg，硅灰(粒径＜325目)7kg，滑石粉(粒径＜325目)2kg。
本实施例所述镍铁渣多孔烧结砖的制备方法包括如下步骤：
(1)取镍铁渣经过粉碎机粉碎，并经过筛分，选取粒径尺寸100μm以下颗粒，备用；
(2)按照选定的配比量，取所需的镍铁渣、木炭粉、钠基膨润土、甲基纤维素、矿粉、硅灰和滑石粉混合，并通过捏合机混合10min，加入原料总量25wt％的水混合，通过练泥机反复练泥10次，得到泥料备用；
(3)将步骤(2)得到的泥料通过真空双轴挤出砖机，控制挤出压力为4MPa挤出成砖坯，并将所得砖坯利用烘干于110℃窑进行烘干8h；
(4)将步骤(3)中制得的烘干的砖坯利用隧道窑于800℃进行烧结，烧结周期11h，即得。
实施例2
本实施例所述镍铁渣多孔烧结砖的原料包括：镍铁渣90kg，洁净炭粉(粒径＜300目)3kg，木质磺酸钠1kg，生高岭土5kg，滑石粉(粒径＜325目)1kg。
本实施例所述镍铁渣多孔烧结砖的制备方法包括如下步骤：
(1)取镍铁渣经过粉碎机粉碎，并经过筛分，选取粒径尺寸100μm以下颗粒，备用；
(2)按照选定的配比量，取所需的镍铁渣、洁净炭粉、木制磺酸钠、生高岭土、滑石粉混合，并通过捏合机混合3min，加入原料总量12wt.％的水混合，通过练泥机反复练泥15次得到泥料备用；
(3)将步骤(2)得到的泥料通过真空双轴挤出砖机，控制挤出压力为12MPa挤出成砖坯，并将所得砖坯利用烘干于110℃窑进行烘干2h；
(4)将步骤(3)中制得的烘干的砖坯利用隧道窑于1000℃进行烧结，烧结周期3h，即得。
实施例3
本实施例所述镍铁渣多孔烧结砖的原料包括：镍铁渣85kg，焦炭粉(粒径＜300目)3kg，珍珠岩原矿10kg，轻钙粉(粒径＜325目)2kg。
本实施例所述镍铁渣多孔烧结砖的制备方法包括如下步骤：
(1)取镍铁渣经过粉碎机粉碎，并经过筛分，选取粒径尺寸100μm以下颗粒，备用；
(2)按照选定的配比量，取所需的镍铁渣、焦炭粉、珍珠岩原矿、轻钙粉混合，并通过捏合机混合6min，加入原料总量18wt％的水混合，通过练泥机反复练泥5次得到泥料备用；
(3)将步骤(2)得到的泥料通过真空双轴挤出砖机，控制挤出压力为8MPa挤出成砖坯，并将所得砖坯利用烘干于50℃窑进行烘干8h；
(4)将步骤(3)中制得的烘干的砖坯利用隧道窑于950℃进行烧结，烧结周期7h，即得。
实施例4
本实施例所述镍铁渣多孔烧结砖的原料包括：镍铁渣75kg，焦炭粉(粒径＜300目)8kg，凹凸棒土12kg，硅灰(粒径＜325目)5kg。
本实施例所述镍铁渣多孔烧结砖的制备方法包括如下步骤：
(1)取镍铁渣经过粉碎机粉碎，并经过筛分，选取粒径尺寸100μm以下颗粒，备用；
(2)按照选定的配比量，取所需的镍铁渣、焦炭粉、凹凸棒土、硅灰混合，并通过捏合机混合5min，加入原料总量20wt％的水混合，通过练泥机反复练泥13次得到泥料备用；
(3)将步骤(2)得到的泥料通过真空双轴挤出砖机，控制挤出压力为7MPa挤出成砖坯，并将所得砖坯利用烘干于70℃窑进行烘干6h；
(4)将步骤(3)中制得的烘干的砖坯利用隧道窑于950℃进行烧结，烧结周期4h，即得。
实施例5
本实施例所述镍铁渣多孔烧结砖的原料包括：镍铁渣80kg，普通煤粉(粒径＜300目)10kg，钙基膨润土2kg，生高岭土6kg，矿粉(粒径＜325目)2kg。
本实施例所述镍铁渣多孔烧结砖的制备方法包括如下步骤：
(1)取镍铁渣经过粉碎机粉碎，并经过筛分，选取粒径尺寸100μm以下颗粒，备用；
(2)按照选定的配比量，取所需的镍铁渣、普通煤粉、钙基膨润土、高岭土和矿粉混合，并通过捏合机混合10min，加入原料总量18wt％的水混合，通过练泥机反复练泥10次得到泥料备用；
(3)将步骤(2)得到的泥料通过真空双轴挤出砖机，控制挤出压力为4-12MPa挤出成砖坯，并将所得砖坯利用烘干于110℃窑进行烘干2h；
(4)将步骤(4)中制得的烘干的砖坯利用隧道窑于1000℃进行烧结，烧结周期3h，即得。
对比例1
本对比例所述工业废渣烧结砖的原料及制备方法与实施例2相同，其区别仅在于，不添加所述燃料。
实验例
按照现有技术常规方法对上述实施例1-5中制得的所述镍铁渣多孔烧结砖的性能进行测试，包括砖体密度、抗压强度和吸水率，记录结果于下表1。
表1实施例样品性能
组别 密度/kg·m<sup>3</sup> 抗压强度/MPa 吸水率/％
实施例1 1210 15.30 15.4
实施例2 1580 25.80 8.7
实施例3 1380 19.30 10.5
实施例4 1350 20.50 10.1
实施例5 1450 24.90 8.9
对比例1 1700 23.00 10.0
由表1可知，本发明所得的多孔烧结砖的容重密度在1850-2150kg/m3之间，且抗压强度高达25.8MPa，吸水率则仅为8.7％-15.4％之间，其性能不仅符合《烧结多孔砖及多孔砌块》中的指标要求要求，而且相对于现有多孔烧结砖，其抗压性能更高，具有实际应用性，为镍铁渣的资源化利用提供有效可行的方法。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种镍铁渣多孔烧结砖，其特征在于：所述多孔烧结砖的制备原料包括：
镍铁渣70-90重量份；
燃料3-10重量份；
增塑剂1-12重量份；
增强剂1-14重量份。
2.根据权利要求1所述的镍铁渣多孔烧结砖，其特征在于，所述镍铁渣的颗粒粒径小于100μm。
3.根据权利要求1或2所述的镍铁渣多孔烧结砖，其特征在于，所述燃料为固体燃料。
4.根据权利要求3所述的镍铁渣多孔烧结砖，其特征在于：所述燃料包括煤粉、焦炭粉或木炭粉中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的镍铁渣多孔烧结砖，其特征在于，所述增塑剂为钠基膨润土、钙基膨润土、凹凸棒土、珍珠岩原矿、生高岭土、甲基纤维素或木质素磺酸钠中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的镍铁渣多孔烧结砖，其特征在于，所述增强剂为轻钙粉、矿粉、硅灰或滑石粉中的至少一种。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的镍铁渣制备的多孔烧结砖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取镍铁渣经粉碎、筛分，收集选定粒径的镍铁渣，备用；
(2)取选定量的所述镍铁渣、燃料、增塑剂、增强剂混匀，经捏合机混合后加水并进行反复练泥处理，制得混合泥料；
(3)将所述混合泥料通过真空双轴挤出砖机挤出成砖坯，并进行烘干处理；
(4)将烘干后的砖坯于800-1000℃进行烧结3-11h，即得。
8.根据权利要求7所述的制备所述镍铁渣多孔烧结砖的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述水的加入量占原料总量的12-25wt％。
9.根据权利要求7或8所述的制备所述镍铁渣多孔烧结砖的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述挤出步骤的挤出压力为4-12MPa。
10.根据权利要求9所述的制备所述镍铁渣多孔烧结砖的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述烘干步骤为于50-110℃温度下进行烘干2-8h。
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