CN113912376A - 一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒及其制备方法和应用 - Google Patents

一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒及其制备方法和应用，属于建筑材料技术领域。本发明提供了免烧陶粒包括以下组成质量百分比：30～50％铁尾矿粉、20～28％粉煤灰、15～21％赤泥和15～21％电石渣。本发明还提供了一种免烧陶粒制备方法及其在赤泥、粉煤灰、铁尾矿粉和电石渣固废再生利用中的应用。本发明使用大面积堆放的工业废渣为原料，制备出一种免烧陶粒，充分利用电石渣碱性大、含钙高，赤泥比表面积大、一定胶凝性的特点，保护环境的同时降低了生产成本。

Description

一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒 及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒及其制备方法和应用。
背景技术
铁尾矿是一种选矿后的废弃物，是工业固体废弃物的主要组成部分，是矿业开发特别是金属矿开发造成环境污染的重要来源。铁尾矿的综合回收利用问题已受到全社会的广泛关注。
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，一般因氧化铁含量较高而呈赤红色。中国作为氧化铝生产大国，每年排放的赤泥高达数百万吨。随着赤泥的堆存量越来越大以及对环境造成的污染越来越严重，最大限度地资源化利用赤泥已刻不容缓。
电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，其浆体为灰褐色浑浊液体。在静置后分成三部分，澄清液、固体沉积层及中间胶体过渡层。电石渣具有强碱性，不经处理排放会堵塞下水道，壅积河床，危害渔业生产。
目前，铁尾矿粉、赤泥和电石渣持续大面积堆放，目前尚无有效规模化利用手段，不仅严重浪费土地资源，同时也给生态环境带来极大压力。因此，急需研发一种技术能将这种大量堆积对环境有不利影响的废料，协同粉煤灰制备成一种免烧陶粒，使其能够在无筋制品中大量应用，既体现了商业价值又实现了环保意义。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒及其制备方法和应用。本发明利用电石渣的强碱性，赤泥的强碱性和胶凝性，激发粉煤灰制备出一种新型免烧陶粒，作为轻骨料代替碎石，实现铁尾矿粉、赤泥、电石渣的可再生利用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒，其特征在于所述免烧陶粒包括以下组成质量百分比：30～50％铁尾矿粉、20～28％粉煤灰、15～21％赤泥粉和15～21％电石渣粉。
所述的一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒，其特征在于所述粉煤灰包括FⅡ级粉煤灰，所述赤泥包括拜耳法赤泥。
所述的一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)取电石渣进行静置分层，得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，分别保存备用；
(2)取赤泥和步骤(1)得到的电石渣下部浆体自然晾干、压碎后过筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，防潮备用；
(3)取铁尾矿自然晾干后过筛，得到铁尾矿粉，保存备用；
(4)取粉煤灰与步骤(3)得到的铁尾矿粉、步骤(2)得到的赤泥粉和电石渣粉放置于造粒设备中搅拌均匀，得到干燥的粉状混合物；
(5)取少部分步骤(4)得到的粉状混合物放入造粒设备中，加入步骤(1)得到的电石渣上部清液，喷洒滚动形成球核，再分批次加入剩余粉状混合物，每次加入粉状混合物后均喷洒电石渣上部清液，直至粒径范围达到5-10mm出料，得到生料球；
(6)将步骤(5)得到的生料球自然养护，再放入蒸汽养护箱中养护。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中过筛包括过方孔筛，方孔筛孔径优选为 0.16mm。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中过筛包括过方孔筛，方孔筛孔径优选为 0.3mm。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中粉煤灰、铁尾矿粉、赤泥粉、电石渣粉的加入质量百分比为30～50％铁尾矿粉、20～28％粉煤灰、15～21％赤泥粉和15～21％电石渣粉。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中造粒设备包括圆盘造粒机。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(5)中造粒设备的工作时间为15～25min，所述电石渣上部清液的加入量总和为生料球的10～30％。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(6)中自然养护的条件为：室温，裹布，自然养护时间为20-30h，优选为24h；蒸汽养护箱中养护的条件为：室温升至70～90℃，升温时间为100～140min，恒温时间600～840min，降温时间100～140min。
所述的免烧陶粒在赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废再生利用中的应用。
本发明与现在技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明使用大面积堆放的工业废渣，制备出一种全固废新型免烧陶粒，直接将固废原材料化，利用赤泥、电石渣的关键碱性组分互补协同激发粉煤灰，通过蒸汽养护激发赤泥、电石渣和粉煤灰的活性，不需要烧结，节省了能源，变废为宝，保护环境的同时降低了生产成本。
(2)传统使用的碱激发剂为NaOH或水玻璃等，本发明创新整体利用电石渣浆，利用电石渣浆的强碱性，使用电石渣上清液作为碱激发剂，利用电石渣的高钙性来提高免烧陶粒的强度，可以为铁尾矿粉、赤泥、电石渣、粉煤灰等工业固废的综合利用提供一定的理论指导和技术支持，是一种有效的资源综合利用方法，有较好的推广利用前景。
附图说明
图1为本发明制备免烧陶粒的流程图；
图2为本发明制备出的免烧陶粒的微观形貌图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种利用拜耳法赤泥、铁尾矿粉等固废制备免烧陶粒的方法，其由以下组分组成：铁尾矿粉、粉煤灰、赤泥、电石渣，铁尾矿粉、粉煤灰、赤泥和电石渣的质量百分比为，30～50％的铁尾矿粉、20～28％的粉煤灰、15～21％的赤泥和15～21％的电石渣。
其中，赤泥为拜耳法赤泥，粉煤灰为FⅡ级粉煤灰。
一种利用拜耳法赤泥、铁尾矿粉等固废制备免烧陶粒的方法，其包括以下步骤：
S1、将电石渣原液进行静置分层，分别得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，将所述上部清液和下部浆体分开保存备用；
S2、对赤泥和所述电石渣下部浆体进行预处理，将其自然晾干、压碎并过方孔筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，然后分别装袋并防潮备用；
S3、将铁尾矿粉自然晾干过方孔筛，装入大桶中保存备用；
S4、将所述铁尾矿粉、所述赤泥粉、所述电石渣粉、所述粉煤灰以预设质量比放到造粒设备中搅拌均匀，得到干燥的粉状混合物；
S5、将所述铁尾矿粉+赤泥+粉煤灰+电石渣的干燥粉状混合物少部分放入造粒设备中，利用电石渣上清液作为粘结剂，喷洒滚动形成球核，再加入粉状原料，再喷洒粘结剂，直到粒球达到一定程度出料，得到生料球；
S6、将得到的生料球自然养护24h；
S7、将自然养护24h后的生料球放入蒸汽养护箱中养护。
实施例1:
如图1所示，为本发明制备免烧陶粒的流程图，依次进行产品制备。按铁尾矿粉、粉煤灰、赤泥和电石渣的质量百分比为：30～50％的铁尾矿粉、20～28％的粉煤灰、15～21％的赤泥和15～21％的电石渣，赤泥为拜耳法赤泥，粉煤灰为FⅡ级粉煤灰，来制备利用拜耳法赤泥、铁尾矿粉等固废制备的免烧陶粒，其具体步骤如下：
S1、将电石渣原液进行静置分层，分别得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，将所述上部清液和下部浆体分开保存备用；
S2、对赤泥和所述电石渣下部浆体进行预处理，将其自然晾干、压碎并过0.16mm方孔筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，然后分别装袋并防潮备用；
S3、将铁尾矿粉自然晾干过0.3mm方孔筛，装入大桶中保存备用；
S4、将所述铁尾矿粉1.2kg、所述赤泥粉0.84kg、所述电石渣粉0.84kg、所述粉煤灰1.12kg放到造粒设备中搅拌均匀，得到干燥的粉状混合物；
S5、将所述铁尾矿粉+赤泥+粉煤灰+电石渣的干燥粉状混合物少部分放入造粒设备中，利用电石渣上清液作为粘结剂，喷洒滚动形成球核，再加入粉状原料，再喷洒粘结剂，直到粒球达到一定程度出料，得到生料球；
S6、将得到的生料球自然养护24h；
S7、将自然养护24h后的生料球一部分继续自然养护，一部分放入蒸汽养护箱中养护，设置温度由室温升至80℃，升温时间120min，恒温时间720min，降温时间120min，得到样品1。免烧陶粒样品1的微观形貌图如图2所示。
实施例2:
按铁尾矿粉、粉煤灰、赤泥和电石渣的质量百分比为：30～50％的铁尾矿粉、20～28％的粉煤灰、15～21％的赤泥和15～21％的电石渣，赤泥为拜耳法赤泥，粉煤灰为FⅡ级粉煤灰，来制备利用拜耳法赤泥、铁尾矿粉等固废制备的免烧陶粒，其具体步骤如下：
S1、将电石渣原液进行静置分层，分别得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，将所述上部清液和下部浆体分开保存备用；
S2、对赤泥和所述电石渣下部浆体进行预处理，将其自然晾干、压碎并过0.16mm方孔筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，然后分别装袋并防潮备用；
S3、将铁尾矿粉自然晾干过0.3mm方孔筛，装入大桶中保存备用；
S4、将所述铁尾矿粉1.6kg、所述赤泥粉0.72kg、所述电石渣粉0.72kg、所述粉煤灰0.96kg放到造粒设备中搅拌均匀，得到干燥的粉状混合物；
S5、将所述铁尾矿粉+赤泥+粉煤灰+电石渣的干燥粉状混合物少部分放入造粒设备中，利用电石渣上清液作为粘结剂，喷洒滚动形成球核，再加入粉状原料，再喷洒粘结剂，直到粒球达到一定程度出料，得到生料球；
S6、将得到的生料球自然养护24h；
S7、将自然养护24h后的生料球一部分继续自然养护，一部分放入蒸汽养护箱中养护，设置温度由室温升至80℃，升温时间120min，恒温时间720min，降温时间120min，得到样品2。
实施例3：
按铁尾矿粉、粉煤灰、赤泥和电石渣的质量百分比为：30～50％的铁尾矿粉、20～28％的粉煤灰、15～21％的赤泥和15～21％的电石渣，赤泥为拜耳法赤泥，粉煤灰为FⅡ级粉煤灰，来制备利用拜耳法赤泥、铁尾矿粉等固废制备的免烧陶粒，其具体步骤如下：
S1、将电石渣原液进行静置分层，分别得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，将所述上部清液和下部浆体分开保存备用；
S2、对赤泥和所述电石渣下部浆体进行预处理，将其自然晾干、压碎并过0.16mm方孔筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，然后分别装袋并防潮备用；
S3、将铁尾矿粉自然晾干过0.3mm方孔筛，装入大桶中保存备用；
S4、将所述铁尾矿粉2.0kg、所述赤泥粉0.60kg、所述电石渣粉0.60kg、所述粉煤灰0.80kg放到造粒设备中搅拌均匀，得到干燥的粉状混合物；
S5、将所述铁尾矿粉+赤泥+粉煤灰+电石渣的干燥粉状混合物少部分放入造粒设备中，利用电石渣上清液作为粘结剂，喷洒滚动形成球核，再加入粉状原料，再喷洒粘结剂，直到粒球达到一定程度出料，得到生料球；
S6、将得到的生料球自然养护24h；
S7、将自然养护24h后的生料球一部分继续自然养护，一部分放入蒸汽养护箱中养护，设置温度由室温升至80℃，升温时间120min，恒温时间720min，降温时间120min，得到样品3。
对上述实施例所制得的样品1、样品2和样品3，分别进行3d筒压强度测试，试验结果如表1所示。
表1免烧陶粒3d筒压强度(MPa)
样品编号 样品1 样品2 样品3
自然养护 2.23 2.47 2.12
蒸汽养护 3.62 4.20 3.34
如表1所示，样品1、样品2和样品3在经过蒸汽养护后的3d筒压强度均达到3MPa 以上，但样品2的筒压强度相对较高。平均堆积密度在800～1000kg·m-3之间，综合性能差异性较小。
上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒，其特征在于所述免烧陶粒包括以下组成质量百分比：30～50％铁尾矿粉、20～28％粉煤灰、15～21％赤泥粉和15～21％电石渣粉。
2.如权利要求1所述的一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒，其特征在于所述粉煤灰包括FⅡ级粉煤灰，所述赤泥包括拜耳法赤泥。
3.如权利要求1或2所述的一种利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废加工的免烧陶粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)取电石渣进行静置分层，得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，分别保存备用；
(2)取赤泥和步骤(1)得到的电石渣下部浆体自然晾干、压碎后过筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，防潮备用；
(3)取铁尾矿自然晾干后过筛，得到铁尾矿粉，保存备用；
(4)取粉煤灰与步骤(3)得到的铁尾矿粉、步骤(2)得到的赤泥粉和电石渣粉放置于造粒设备中搅拌均匀，得到干燥的粉状混合物；
(5)取少部分步骤(4)得到的粉状混合物放入造粒设备中，加入步骤(1)得到的电石渣上部清液，喷洒滚动形成球核，再分批次加入剩余粉状混合物，每次加入粉状混合物后均喷洒电石渣上部清液，直至粒径范围达到5-10mm出料，得到生料球；
(6)将步骤(5)得到的生料球自然养护，再放入蒸汽养护箱中养护。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中过筛包括过方孔筛，方孔筛孔径优选为0.16mm。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中过筛包括过方孔筛，方孔筛孔径优选为0.3mm。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中粉煤灰、铁尾矿粉、赤泥粉、电石渣粉的加入质量百分比为30～50％铁尾矿粉、20～28％粉煤灰、15～21％赤泥粉和15～21％电石渣粉。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中造粒设备包括圆盘造粒机。
8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤(5)中造粒设备的工作时间为15～25min，所述电石渣上部清液的加入量总和为生料球的10～30％。
9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤(6)中自然养护的条件为：室温，裹布，自然养护时间为20-30h，优选为24h；蒸汽养护箱中养护的条件为：室温升至70～90℃，升温时间为100～140min，恒温时间600～840min，降温时间100～140min。
10.如权利要求1或2所述的免烧陶粒在赤泥、粉煤灰、铁尾矿和电石渣固废再生利用中的应用。
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