CN111892312A - 一种多固废大掺量利用方法 - Google Patents

一种多固废大掺量利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多固废大掺量利用方法，属于建筑材料制备领域，其中多固废大掺量利用方法为铁尾矿、碱渣、粉煤灰等固废的利用方法，具体步骤如下：步骤一，固废破碎：将铁矿废石破碎，按照4.75mm分级，大于4.75mm用于粗骨料，小于4.75mm用于细骨料，备用；将铁尾矿破碎至粒径不大于2mm，备用，碱渣不处理，备用；步骤二，处理后的固废用于制备熟料、水泥、混凝土、免烧砖中的任意一种，本发明的有益效果是能够大量消耗多种固废，包括碱渣、粉煤灰、铁尾矿、铁矿废石，提高了固废掺量，节约原材料缓解固废堆积压力，减少环境污染，节约大片良田粘土，变废为宝，同时维护城市的生态环境，保持生态环境的平衡状态。

Description

一种多固废大掺量利用方法
技术领域
本发明涉及一种多固废大掺量利用方法，属于建筑材料制备领域。
背景技术
铁尾矿作为矿选后的固体废料，属于大宗工业固体废弃物之一。截止2019年，我国累计堆存尾矿600亿吨以上，预计每年还会额外产生16亿吨，而整体利用率尚不足20%堆弃会严重破坏周围的生态环境，甚至出现沙漠化或者次生灾害。铁尾矿是一种组分复杂的复合矿物材料，主要的化学成分组成是二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙和氧化锰等，还有少量的氧化钾、氧化钠、三氧化硫和五氧化二磷，可以替代传统原料用来制备胶凝材料。
粉煤灰是我国燃煤电厂排放量最大的固体工业废弃物之一,是一种灰色粉状废弃物,又是一种具有火山灰活性的物质,不仅占用了大量农田 ,而且对环境造成了严重的污染.目前,我国粉煤灰在建材工业中已得到部分的应用 , 但是还只能处理部分粉煤灰，且利用水平低，没有充分发挥粉煤灰的火山灰活性。
纯碱是重要的基础化工原材料，广泛应用于建材、冶金、化工等工业。生产纯碱的主要方法有氨碱法、联碱法和天然碱法，我国以氨碱法生产纯碱为主，约占我国纯碱的产量70％，目前国内氨碱法生产纯碱工艺过程中，每生产1吨纯碱就要向外排放0 .3吨碱渣，由此产生了大量碱渣。相比于其他固体废弃物，碱渣由于含有大量的氯化物，处理较为困难。因而，主要以填埋、堆放方式处置。
采用大宗工业固废作为绿色建设材料，可以在减小原材料压力的同时缓解环境压力。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种多固废大掺量利用方法，提高固废利用率，制备多种建筑材料，不仅可以减少环境污染，节约大片良田黏土，变废为宝，同时维护城市的生态环境，保持生态环境的平衡状态。
本发明采用的技术方案如下：
一种多固废大掺量利用方法，其中多固废大掺量利用方法为铁尾矿、碱渣、粉煤灰等固废的利用方法，具体步骤如下：
步骤一，固废破碎：将铁矿废石破碎，按照4.75mm分级，大于4.75mm用于粗骨料，小于4.75mm用于细骨料，备用；将铁尾矿破碎至粒径不大于2mm，备用，碱渣不处理，备用；
步骤二，处理后的固废用于制备熟料、水泥、混凝土、免烧砖中的任意一种，其中，制备方法如下：
（1）制备熟料
①将石灰石破碎至粒径不大于2mm，取40%石灰石、30%碱渣、15%粉煤灰、10%铁尾矿和5%河砂按比例均匀混合，然后进行粉磨，最终得到的混合物中粒径大于0.08mm的不超过总重量的10%；
②将①中粉磨后的混合物加入回转炉内煅烧，煅烧温度为1450℃，煅烧时间为40-45min；
③将②中煅烧完成的原料冷却至室温，得到水泥熟料；
（2）制备水泥
将水泥熟料25-45%、石膏10-12%、粉煤灰30-40%、氢氧化钙3-5%球磨至比表面积350㎡/kg，80μm筛筛余（质量分数）≤4%后混合均匀，得到水泥；
（3）制备混凝土
①取如下质量分数的原料：水泥15-18%、铁矿废石粗骨料40-50%、铁矿废石细骨料25-30%、减水剂0.15-0.18%、水5-6%；
②将水泥、铁矿废石搅拌均匀；
③将减水剂与水混合搅拌均匀后备用；
④将②和③处理后的原料放入搅拌机搅拌2-3分钟至浆体均匀，得到混凝土；
（4）制备免烧砖
①取如下质量分数的原料：铁尾矿50%、粉煤灰35%、水泥10%、氢氧化钙2%，将原料混合均匀；
②加入干料重量10%的水并搅拌均匀得到混合料；
③将混合料压制成型，室温养护得到初坯；
④将初坯放入蒸养釜，在100-150℃下养护24小时后冷却至室温。
粉煤灰主要成分为二氧化硅40%-45%、氧化铝45%-50%、氧化铁5%-8%、氧化钙1%-2%、氧化镁1%-2%。
粉煤灰主要成分为二氧化硅40%-45%、氧化铝45%-50%、氧化铁5%-8%、氧化钙1%-2%、氧化镁1%-2%。
所述河砂成分为二氧化硅85%-90%、氧化铝3%-5%、氧化铁1%-2%、氧化钙0.5%-1%、氧化镁0.1%-0.75%。
所述碱渣主要成分为碳酸钙40%-50%，氯化钙5%-10%、氧化钙5%-10%、硫酸钙1%-5%、氢氧化镁5%-10%、二氧化硅5%-10%、氧化铝1%-3%。
所述减水剂为聚羧酸盐系减水剂。
本发明的优点效果是：
本发明的有益效果是能够大量消耗多种固废，包括碱渣、粉煤灰、铁尾矿、铁矿废石，通过熟料制备-水泥制备-混凝土制备-免烧砖制备对固废进行综合利用，通过这种方式提高了固废掺量，节约原材料缓解固废堆积压力，减少环境污染，节约大片良田粘土，变废为宝，同时维护城市的生态环境，保持生态环境的平衡状态。
具体实施方式
以下实施例所用材料、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、方法和仪器，
下面对本发明做进一步详细说明，但以下详细说明不视为对本发明的限定。
实施例1
一种多固废大掺量利用方法，其中固废为石灰石、碱渣、粉煤灰、铁尾矿等，述固废用于制备水泥熟料，具体步骤如下：
(1)将石灰石破碎至粒径不大于2mm，备用；将铁尾矿破碎至粒径不大于2mm，备用；
(2)取质量分数如下的原料：40%石灰石、30%碱渣、15%粉煤灰、10%铁尾矿、5%河砂，按照比例均匀混合，然后进行粉磨，最终得到的混合物中粒径大于0.08mm的不超过总重量的10%；
(3)将（2）中粉磨后的原料加入到回转炉内煅烧，煅烧温度为1450℃，煅烧时间为40-45分钟；
(4)将（3）中煅烧完成的原料冷却至室温，得到水泥熟料。
实施例2
一种多固废大掺量利用方法，其中固废为粉煤灰，所述固废用于制备水泥，具体步骤如下：
取如下质量分数的原料：25-45%水泥熟料、10-12%石膏、30-40%粉煤灰、3-5%氢氧化钙球磨至比表面积350㎡/kg，80μm筛筛余（质量分数）≤4%后混合均匀得到水泥。
实施例3
一种多固废大掺量利用方法，其中固废为铁矿废石，所述固废用于制备混凝土，具体步骤如下：
（1）将铁矿废石破碎，按粒径4.75mm分级，粒径大于4.75mm的为粗骨料，粒径小于4.75mm的为细骨料；
（2）取如下质量分数的原料：15-18%水泥、40-50%粗骨料、25-30%细骨料、0.15-0.18%减水剂、5-6%水；
（3）将水泥、粗骨料、细骨料搅拌均匀后备用；
（4）将减水剂与水混合，搅拌均匀后备用；
（5）将（3）和（4）中得到的混合物放入搅拌机搅拌2-3分钟至浆体均匀，得到混凝土。
实施例4
一种多固废大掺量利用方法，其中固废为铁尾矿和粉煤灰，所述固废用于制备免烧砖，具体步骤如下：
（1）将铁尾矿破碎至粒径不大于2mm，备用；
（2）取如下质量分数的原料：50%铁尾矿、38%粉煤灰、10%水泥、2%氢氧化钙，将原料混合均匀；
（3）加入干料重量10%的水，搅拌均匀得到混合料；
（4）将混合料压制成型，室温养护后得到初坯；
（5）将初坯放入蒸养釜，在100-150℃条件下养护24小时后冷却至室温，得到免烧砖。
其中，所述铁尾矿主要成分为二氧化硅50%-65%、氧化铁10%-15%、氧化铝10%-15%、氧化钙2%-6%、氧化镁2%-4%、三氧化硫0.1%-0.3%、氧化钾0.5%-1%、氧化钠0.1%-0.4%。
所述粉煤灰主要成分为二氧化硅40%-45%、氧化铝45%-50%、氧化铁5%-8%、氧化钙1%-2%、氧化镁1%-2%。
所述河砂成分为二氧化硅85%-90%、氧化铝3%-5%、氧化铁1%-2%、氧化钙0.5%-1%、氧化镁0.1%-0.75%。
所述碱渣主要成分为碳酸钙40%-50%，氯化钙5%-10%、氧化钙5%-10%、硫酸钙1%-5%、氢氧化镁5%-10%、二氧化硅5%-10%、氧化铝1%-3%。
所述减水剂为聚羧酸盐系减水剂。
实施例3、4中使用的水泥可以采用实施例2中得到的水泥，实施例2中使用的水泥熟料可以采用实施例1中得到的水泥熟料，可以更大程度的利用工业固废。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种多固废大掺量利用方法，其特征在于：多固废大掺量利用方法为铁尾矿、碱渣、粉煤灰等固废的利用方法，具体步骤如下：
步骤一，固废破碎：将铁矿废石破碎，按照4.75mm分级，大于4.75mm用于粗骨料，小于4.75mm用于细骨料，备用；将铁尾矿破碎至粒径不大于2mm，备用，碱渣不处理，备用；
步骤二，处理后的固废用于制备熟料、水泥、混凝土、免烧砖中的任意一种，其中，制备方法如下：
（1）制备熟料
①将石灰石破碎至粒径不大于2mm，取40%石灰石、30%碱渣、15%粉煤灰、10%铁尾矿和5%河砂按比例均匀混合，然后进行粉磨，最终得到的混合物中粒径大于0.08mm的不超过总重量的10%；
②将①中粉磨后的混合物加入回转炉内煅烧，煅烧温度为1450℃，煅烧时间为40-45min；
③将②中煅烧完成的原料冷却至室温，得到水泥熟料；
（2）制备水泥
将水泥熟料25-45%、石膏10-12%、粉煤灰30-40%、氢氧化钙3-5%球磨至比表面积350㎡/kg，80μm筛筛余（质量分数）≤4%后混合均匀，得到水泥；
（3）制备混凝土
①取如下质量分数的原料：水泥15-18%、铁矿废石粗骨料40-50%、铁矿废石细骨料25-30%、减水剂0.15-0.18%、水5-6%；
②将水泥、铁矿废石搅拌均匀；
③将减水剂与水混合搅拌均匀后备用；
④将②和③处理后的原料放入搅拌机搅拌2-3分钟至浆体均匀，得到混凝土；
（4）制备免烧砖
①取如下质量分数的原料：铁尾矿50%、粉煤灰35%、水泥10%、氢氧化钙2%，将原料混合均匀；
②加入干料重量10%的水并搅拌均匀得到混合料；
③将混合料压制成型，室温养护得到初坯；
④将初坯放入蒸养釜，在100-150℃下养护24小时后冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种多固废大掺量利用方法，其特征在于：粉煤灰主要成分为二氧化硅40%-45%、氧化铝45%-50%、氧化铁5%-8%、氧化钙1%-2%、氧化镁1%-2%。
3.根据权利要求1所述的一种多固废大掺量利用方法，其特征在于：粉煤灰主要成分为二氧化硅40%-45%、氧化铝45%-50%、氧化铁5%-8%、氧化钙1%-2%、氧化镁1%-2%。
4.根据权利要求1所述的一种多固废大掺量利用方法，其特征在于，所述河砂成分为二氧化硅85%-90%、氧化铝3%-5%、氧化铁1%-2%、氧化钙0.5%-1%、氧化镁0.1%-0.75%。
5.根据权利要求1所述的一种多固废大掺量利用方法，其特征在于，所述碱渣主要成分为碳酸钙40%-50%，氯化钙5%-10%、氧化钙5%-10%、硫酸钙1%-5%、氢氧化镁5%-10%、二氧化硅5%-10%、氧化铝1%-3%。
6.根据权利要求1所述的一种多固废大掺量利用方法，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸盐系减水剂。
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