CN113896491B - 一种大宗固废接触成型制备建筑材料的方法 - Google Patents

一种大宗固废接触成型制备建筑材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113896491B
CN113896491B CN202111219197.4A CN202111219197A CN113896491B CN 113896491 B CN113896491 B CN 113896491B CN 202111219197 A CN202111219197 A CN 202111219197A CN 113896491 B CN113896491 B CN 113896491B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bulk solid
solid waste
building material
tailings
contact molding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111219197.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113896491A (zh
Inventor
瞿广飞
王晨朋
解若松
吴丰辉
李自赢
孙楝凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202111219197.4A priority Critical patent/CN113896491B/zh
Publication of CN113896491A publication Critical patent/CN113896491A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113896491B publication Critical patent/CN113896491B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • C04B28/142—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing synthetic or waste calcium sulfate cements
    • C04B28/143—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing synthetic or waste calcium sulfate cements the synthetic calcium sulfate being phosphogypsum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种大宗固废接触成型制备建筑材料的方法，其是将去除石块的大宗固废粉碎研磨至粒径小于40目，大宗固废含水率≤5%，然后将粉碎后的大宗固废置于模具中，在100MPa~600MPa压力作用下接触成型，脱模后，自然养护3~7天制得建筑材料；本发明方法不添加胶凝材料，无需经过蒸压以及烧结成型，通过超高压接触成型，能够大大降低环保砖制备过程中的能耗，成本低，且制得的材料具有良好的力学性能，能够对原材料中的重金属稳定化，本发明方法简单，适于工业化生产和市场推广应用。

Description

一种大宗固废接触成型制备建筑材料的方法
技术领域
本发明涉及一种利用尾矿、磷石膏等大宗固体废弃物为原材料制备建筑材料的方法，属于固体废弃物的资源化领域。
背景技术
据不完全统计，我国金属矿山与非金属矿山每年排放尾矿量近15亿吨，全国累计尾矿量近600亿吨，废石堆积近400亿吨。我国尾矿的综合利用率仅为13%左右，大量的尾矿堆放在尾矿库中占据了大量的农用林用土地，从而导致尾矿库所在的地区土地资源的匮乏，除此之外尾矿的大量堆积还存在着极大的安全隐患，一旦发生溃坝事故会带来巨大的经济损失和人员伤亡。
目前，对于尾矿的处理主要有化学中合法、物理隔离法以及表面固化法和制备修复法。对于尾矿的处理处置方式主要是：回收有价元素、用作充填采空区以及少量的作为土壤改良剂以及尾矿复合肥和制备建筑材料或道路材料，其中利用尾矿制备建筑材料和道路材料能够大规模的利用尾矿，已经成为尾矿资源化综合利用的主要途径。
专利CN105776983A公开了一种铁尾矿蒸压砖及其制备方法，该方法是将铁尾矿50~90份、水渣5~25 份、砂子10~20份、石屑5~25份、水泥5~20份、水2~ 10份，混合搅拌之后在10~25MPa的压力下压制成型，然后在75℃~210℃的正压温度下和0.5~1.5MPa的压力下养护8~10h，自然冷却后出釜制备可以达到 MU15~30级的尾矿蒸压砖。该方法虽然能够制备具有一定强度的尾矿砖，但是由于使用蒸压养护成型会耗费大量的能源，不够经济环保。
专利CN112408945A公开了一种铁尾矿烧结砖及其制备方法。在该方法以铁尾矿和粉煤灰为原材料，在20MPa下压制成型，置千通风防雨条件下放置10~24小时，然后利用烟气余热干燥胚体，控制6小时升温至200℃后，再以l0℃/min继续升至900-1050℃，保品2~4小时后随炉冷却得到烧结砖。该烧结砖抗压强度23-46MPa，体积密度为1854-1980kg/m3，质量损失为7.0~8 .0%，烧结收缩1.1~4.6%，吸水率11.7~16.4%。虽然按照该方法能够比较简单的制备尾矿烧结砖，但是该方法不仅对原材料的要求比较苛刻而且由于制备的是烧结尾矿砖在烧结的过程中还会耗费大量的化石燃料。
而其他非烧结尾矿砖因为不需要蒸压养护以及烧结可以在一定程度上减少能耗，但是在成型过程中需要添加大量的胶凝活性材料，也会使得成本急剧升高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种大宗固体废弃物接触成型制备建筑材料的方法，该方法具有极其简单的制备流程，以及在制备过程中不需要添加大量的胶凝材料、不需要蒸压养护以及烧结成型的过程，在该发明中原材料通过简单的一次接触成型即可制备力学性能良好的尾矿环保砖，解决现有尾矿砖制备过程复杂、需要添加大量的胶凝材料以及蒸压烧结能耗高的问题。
本发明大宗固废接触成型制备建筑材料的方法是将去除石块的大宗固废粉碎研磨至粒径小于40目，大宗固废含水率≤5%，然后将粉碎后的大宗固废置于模具中，在100MPa~600MPa压力作用下接触成型，脱模后，自然养护3~7天制得建筑材料。
所述大宗固废为包括铜尾矿、锡尾矿、锑尾矿、磷石膏等。
所述的添加剂为Al2(SO4)3、FeSO4、Fe2(SO4)3中的一种，添加量为大宗固废质量的2%~15%，当大宗固废为铜尾矿时，添加添加剂。
所述压力作用时间为1~10min。
本发明方法的具体步骤如下：
（1）去除大宗固废中的石块等杂质，大宗固废粉碎研磨至粒径小于40目，含水率小于5%；
（2）在固体废弃物小颗粒化后，直接放入接触成型设备中，或者将添加剂按照一定的比例添加到大宗固废中，搅拌1~10min，使得两者能够充分的混合均匀放入接触成型设备中，接触成型制备建筑材料时的压力为100 MPa~600MPa，压力作用时间为1~10min；
（3）将成型后的建筑材料从模具中取出来，放于通风处自然养护3~7天后制得。
本发明制备过程中采用超高压作用，在强大外力的作用下，坯料被压缩，坯体中的颗粒发生位移、变形，重新分布和紧密接触，并将空气挤压排出。在加压的状态下，固体废弃物颗粒预期中的胶结材料颗粒可以在压力的作用下产生滑动位移，较小的颗粒被挤入到大颗粒之间的空隙中；同时在机械结合力、静电应力、表面张力以及摩擦力的作用下，坯料产生内聚力，制砖料由此变成具有固定外形、尺寸以及致密结构和一定机械强度的建筑材料；同时在超高压的作用下物料的微观层面发生变化各个晶体晶格之间的间距缩小相互镶嵌，能够进一步提升建筑材料的力学性能。
本发明所述的方法可以在超高压的作用下使得材料内部的晶体结构发生改变，形成晶体镶嵌结构，重金属被稳定化在晶体的晶格之中，由此可以降低原材料的浸出毒性。
本发明的优点以及技术效果：
（1）不添加大量的胶凝材料，能够大大降低环保砖的成本；无需经过蒸压以及烧结成型，在自然条件下风干养护即可，能够大大降低环保砖制备过程中的能耗；
（2）本发明制备的建筑材料具有良好的力学性能，能够对原材料中的重金属稳定化。
附图说明
图1为实施例1制得的建筑材料的SEM扫描电镜图；
图2为磷石膏压制之前的SEM扫描电镜图；
图3为磷石膏压制之后的SEM扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：本铜尾矿接触成型制备建筑材料的方法如下，本实施例铜尾矿来源于玉溪大沙河尾矿库，其主要成分为碳酸镁（21.027%）、碳酸钙（48.226%）、二氧化硅（14.614%）以及氧化铝（3.385%）；
将去除石块的铜尾矿放入粉碎机中，在机械的作用力下破碎至粒径小于40目，含水率为5%，在铜尾矿粉末中添加其质量7.5%的FeSO4，搅拌混合4min后，将混合物放入模具中通过接触成型制备建筑材料，分别设置成型压力为100、200、300、400MPa，压力作用时间为3min；成型后的材料从模具中取出来，自然风干养护5天制得建筑材料；
使用抗压抗折试验机检测不同压力条件下制得的建筑材料的抗压强度和抗折强度，结果见表1；
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
采用水平震荡法检测300MPa下制得的建筑材料的浸出毒性，结果见表2；
表2
Figure 9030DEST_PATH_IMAGE002
通过表1、2可以看出通过接触成型制备出来的尾矿环保砖不仅具有优良的抗压抗折强度，浸出毒性还符合《国家标准危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》（GB 5085.3—2007 ），图1可以看出通过加压实现了材料内部结构被压得更加紧密以及晶体的形状发生了改变。
实施例2：本锡尾矿接触成型制备建筑材料的方法如下，锡尾矿取自云南省个旧卡房尾矿库，其主要成分为二氧化硅（37.461%）、氧化铝（12.680%）、氧化镁（9.451%）以及氧化铁（20.320%）。
将去除石块的锡尾矿放入粉碎机中，在机械的作用力下破碎至粒径小于40目，含水率为4%，将锡尾矿粉末放入模具中通过液压机接触成型制备建筑材料，分别设置成型压力为100、200、300、400MPa，压力作用时间为5min；成型后的材料从模具中取出来，自然风干养护5天制得建筑材料；
使用抗压抗折试验机检测不同压力条件下制得的建筑材料的抗压强度和抗折强度，结果见表3；
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
采用水平震荡法检测300MPa下制得的建筑材料的浸出毒性，结果见表4；
表4
Figure 988487DEST_PATH_IMAGE004
通过表3、4可以看出通过接触成型制备出来的锡尾矿环保砖不仅具有优良的抗压抗折强度，浸出毒性还符合《国家标准危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》（GB 5085.3—2007 ）。
实施例3：本锑尾矿接触成型制备建筑材料的方法如下，锑尾矿来自于云南省文山广南县，其主要成分为二氧化硅(89.13%)、氧化铝(4.52%)、氧化钙（2.22%）、氧化铁（1.52%）；
将去除石块的锑尾矿放入粉碎机中，在机械的作用力下破碎至粒径小于40目，含水率为3%，将锑尾矿粉末放入磨具中通过接触成型制备建筑材料，分别设置成型压力为100、200、300、400MPa，压力作用时间为5min；成型后的材料从模具中取出来，自然风干养护5天制得建筑材料；
使用抗压抗折试验机检测不同压力条件下制得的建筑材料的抗压强度和抗折强度，结果见表5；
表5
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
采用水平震荡法检测300MPa下制得的建筑材料的浸出毒性，结果见表6；
表6
Figure 564962DEST_PATH_IMAGE006
通过表5、6可以看出通过接触成型制备出来的磷石膏环保砖不仅具有优良的抗压抗折强度，浸出毒性还符合《国家标准危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》（GB 5085.3—2007 ）。
实施例4：本磷石膏接触成型制备建筑材料的方法如下，磷石膏云南云天化科技有限公司，其主要成分为二水硫酸钙(79.75%)、二氧化硅（15.34%）、氧化铝（1.09%）；
将去除石块的磷石膏放入粉碎机中，在机械的作用力下破碎至粒径小于40目，含水率为5%，将磷石膏粉末放入模具中通过接触成型制备建筑材料，分别设置成型压力为100、200、300、400MPa，压力作用时间为5min；成型后的材料从模具中取出来，自然风干养护5天制得建筑材料；
使用抗压抗折试验机检测不同压力条件下制得的建筑材料的抗压强度和抗折强度，结果见表7；
表7
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
采用水平震荡法检测300MPa下制得的建筑材料的浸出毒性，结果见表8；
表8
Figure 22488DEST_PATH_IMAGE008
通过表7、8可以看出通过接触成型制备出来的磷石膏环保砖不仅具有优良的抗压抗折强度，浸出毒性还符合《国家标准危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》（GB 5085.3—2007 ）；图2、3可以看出在制备过程中通过加压实现了材料内部结构被压得更加紧密以及晶体的形状发生了改变。

Claims (3)

1.一种大宗固废接触成型制备建筑材料的方法，其特征在于：将去除石块的大宗固废粉碎研磨至粒径小于40目，大宗固废含水率≤5%，然后将粉碎后的大宗固废置于模具中，在100MPa~600MPa压力作用下接触成型，脱模后，自然养护3~7天制得建筑材料，在制备过程中不需要添加胶凝材料；
所述 大宗固废为锑尾矿、锡尾矿或磷石膏。
2.一种大宗固废接触成型制备建筑材料的方法，其特征在于：将去除石块的大宗固废粉碎研磨至粒径小于40目，大宗固废含水率≤5%，将粉碎后的大宗固废与添加剂混合，搅拌混匀后，将混合物置于模具中在100MPa~600MPa作用下接触成型，脱模后，自然养护3~7天制得建筑材料，在制备过程中不需要添加胶凝材料；
所述添加剂为Al2(SO4)3、FeSO4、Fe2(SO4)3中的一种，添加量为大宗固废质量的2%~15%；大宗固废为铜尾矿。
3.根据权利要求1或2所述的大宗固废接触成型制备建筑材料的方法，其特征在于：压力作用时间为1~10min。
CN202111219197.4A 2021-10-20 2021-10-20 一种大宗固废接触成型制备建筑材料的方法 Active CN113896491B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111219197.4A CN113896491B (zh) 2021-10-20 2021-10-20 一种大宗固废接触成型制备建筑材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111219197.4A CN113896491B (zh) 2021-10-20 2021-10-20 一种大宗固废接触成型制备建筑材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113896491A CN113896491A (zh) 2022-01-07
CN113896491B true CN113896491B (zh) 2022-10-25

Family

ID=79192856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111219197.4A Active CN113896491B (zh) 2021-10-20 2021-10-20 一种大宗固废接触成型制备建筑材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113896491B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101397205A (zh) * 2008-09-17 2009-04-01 昆明理工大学 一种磷石膏免蒸免烧空心砖及其制备方法
JP2009202369A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Panasonic Electric Works Co Ltd 無機質板のプレス成形方法
CN103073256A (zh) * 2013-02-04 2013-05-01 合肥工业大学 一种利用尾矿砂和工业石膏制备砖的方法
CN104086149A (zh) * 2014-07-16 2014-10-08 云南常青树化工有限公司 一种磷石膏免烧砖的制备方法
CN109206116A (zh) * 2018-11-19 2019-01-15 遵义市旭辉新型节能建材有限公司 一种利用工业尾矿及粉煤灰免烧砖的制造方法
WO2020015465A1 (zh) * 2018-10-10 2020-01-23 河南理工大学 一种采用建筑石膏和熟石灰制备的建材制品及其制备方法
CN112679179A (zh) * 2020-12-10 2021-04-20 广东广业检测有限公司 一种含工业钙渣的碳化砖及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009202369A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Panasonic Electric Works Co Ltd 無機質板のプレス成形方法
CN101397205A (zh) * 2008-09-17 2009-04-01 昆明理工大学 一种磷石膏免蒸免烧空心砖及其制备方法
CN103073256A (zh) * 2013-02-04 2013-05-01 合肥工业大学 一种利用尾矿砂和工业石膏制备砖的方法
CN104086149A (zh) * 2014-07-16 2014-10-08 云南常青树化工有限公司 一种磷石膏免烧砖的制备方法
WO2020015465A1 (zh) * 2018-10-10 2020-01-23 河南理工大学 一种采用建筑石膏和熟石灰制备的建材制品及其制备方法
CN109206116A (zh) * 2018-11-19 2019-01-15 遵义市旭辉新型节能建材有限公司 一种利用工业尾矿及粉煤灰免烧砖的制造方法
CN112679179A (zh) * 2020-12-10 2021-04-20 广东广业检测有限公司 一种含工业钙渣的碳化砖及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113896491A (zh) 2022-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101767972B (zh) 一种尾矿砂砖及其制备方法
CN101666129B (zh) 建筑垃圾烧结砖及其生产方法
CN106795053B (zh) 用于生产碳酸盐粘合的压模制品的方法
CN101725206B (zh) 一种铁矿尾砂墙体蒸压砖及其制备方法
CN108529945B (zh) 一种铁矿废石资源化利用方法
CN103159450A (zh) 一种用钢渣制成的泡沫混凝土砌块的生产方法
CN111117629A (zh) 一种煤矸石多孔土壤改良剂及其制备方法
CN106478033A (zh) 一种蒸压灰砂砖的生产工艺
CN104003689B (zh) 一种石英尾渣砖及其制备方法
JP6138650B2 (ja) 石炭灰の処理方法
CN113896491B (zh) 一种大宗固废接触成型制备建筑材料的方法
CN114276097A (zh) 一种通过分相活化提高镍渣活性的镍渣胶凝材料及制备方法
CN110540407B (zh) 一种利用含碳酸盐铁尾矿烧制的多孔透水砖及其烧制方法
CN101671132B (zh) 一种含有纳米尾矿的鱼礁胶凝材料及其制造方法
CN113754391B (zh) 一种自密实轻质利废混凝土及其制备方法
CN107867817A (zh) 一种有效处理红土镍矿镍铁冶炼废渣的环保工艺
CN114230277A (zh) 一种淤泥免烧砖及其制备方法
CN110342845B (zh) 利用铁尾矿渣制作砂子的方法
CN112408818A (zh) 一种铜尾矿及渣土固化剂的制备方法及其应用
CN112321247A (zh) 一种路面砖及其制备方法
KR100852215B1 (ko) 연탄재의 지오폴리머 반응을 이용한 친환경 에코벽돌 제조방법
KR101080855B1 (ko) 폐연마재 슬러지를 이용한 친환경 건축재료의 제조방법
KR102235284B1 (ko) 니켈슬래그를 이용한 인공자갈 및 그 제조방법
KR100435917B1 (ko) 고비중 고강도의 폐산화철 재활용 성형체 및 그 제조방법
CN1935735A (zh) 复合材环粉压制砖及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant