CN114195438B - 一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其将拜耳法赤泥送入球磨机中进行研磨后和水混合均匀得到浆料，接着将浆料进行磁选，磁选得到非磁性组分和磁性组分，磁性组分经干燥后得到含铁矿，非磁性组分经过过滤后得到赤泥选铁尾矿；然后定量称取无机填料骨料、赤泥选铁尾矿、水泥、水、助剂等原料；先将无机填料骨料和赤泥选铁尾矿混合均匀，然后依次加入水泥、助剂和水，混合搅拌均匀后直接送至模具中，通过抽真空振动压制成型得到未固化的人造石荒料，再对人造石荒料进行养护固化，得到含赤泥选铁尾矿的人造石石材。本发明将赤泥选铁尾矿用于无机人造石的生产，不仅提高赤泥选铁尾矿的利用率，还降低了无机人造石的生产成本。

Description

一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法
技术领域
本发明属于无机人造石生产技术领域，具体涉及一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法。
背景技术
赤泥是工业氧化铝生产过程中产生的固体废渣。在氧化铝生产过程中，每生产一吨氧化铝，大约产生0.8～1.5吨的赤泥。如广西平果已探明铝土矿储量达2.9亿吨，现年采铝土矿600多万吨，生产氧化铝240万吨，即年副产赤泥达三百多万吨以上。副产的赤泥大多为高铁一水硬铝石型拜耳法赤泥，其主要矿物相为赤铁矿、针铁矿、方解石、水化石榴石、一水硬铝石、三水铝石和钙霞石等，其中赤铁矿和针铁矿等含铁矿物高达30％～48％，针对赤泥选铁尾矿的利用主要集中在水泥、陶瓷和路基方面的应用中。然而，拜耳法冶炼氧化铝和氢氧化铝是采用强碱溶出，所产生的拜耳法赤泥中几乎不含2CaO·SiO2等活性成分，而且目前采用湿式磁选法回收铁，使得赤泥选铁尾矿中含有大量水分，因而拜耳法赤泥在水泥、陶瓷等行业的应用优势并不明显，导致这些赤泥综合利用率仅为13％～15％，大量的赤泥未得到充分利用，长期占用大量土地，造成环境污染，危害人体健康，因此急需开发一种赤泥高附加值综合利用方法。
发明内容
针对上述不足，本发明公开了一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，将赤泥选铁尾矿用于无机人造石的生产，不仅提高赤泥选铁尾矿的利用率，还降低了无机人造石的生产成本，改善无机人造石的硬度及机械强度等性能。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其包括以下步骤：
（1）将拜耳法赤泥送入球磨机中进行研磨，然后过100～200目筛得到赤泥粉，将赤泥粉和水混合均匀得到浆料，赤泥粉的质量与水的体积比为1g:4.5mL，接着将浆料在磁场强度为1T的磁场下进行磁选，磁选得到非磁性组分和磁性组分，磁性组分经干燥后得到含铁矿，非磁性组分经过过滤后得到赤泥选铁尾矿；
（2）称取以下重量份数的原料：无机填料骨料50～70份、赤泥选铁尾矿10～20份、水泥20～35份、水5～10份、助剂3～5份；所述无机填料骨料的粒径大于200目；所述助剂包括以下重量份数的组分：减水剂0.2～0.5份、抗泛碱剂0.2～0.5份、颜料2～4份；
（3）将无机填料骨料和赤泥选铁尾矿混合均匀，然后依次加入水泥、助剂和水，混合搅拌20～30min后直接送至模具中，通过抽真空振动压制成型得到未固化的人造石荒料；
（4）将步骤（3）中得到的人造石荒料进行养护固化，得到含赤泥选铁尾矿的人造石石材。
进一步的，步骤（1）中所述无机填料骨料为大理石碎石、方解石、石英砂和玻璃中的任意一种或多种混合。
进一步的，步骤（2）中，所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂，所述抗泛碱剂为不定形二氧化硅、ERA200粉状高活性抑制泛碱剂中的任意一种或多种混合；所述颜料为铁黄、铁黑、铁红中的一种或多种混合。
进一步的，步骤（3）中，所述搅拌的搅拌速度为100～300r/min。
进一步的，步骤（4）中，所述养护为自然养护或蒸汽养护；所述蒸汽养护具体是先将人造石荒料静置2～3h，然后置于蒸汽室内进行蒸汽养护，蒸汽养护的温度为40～60℃，蒸汽养护的时间为3～5d，升温速度为20～30℃/h。
本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：
1、本发明通过采用磁选方法对拜耳赤泥中的铁进行回收，剩下的赤泥选铁尾矿中主要为水化石榴石、方解石、一水硬铝石、三水铝石和钙霞石等矿物相细颗粒，这些成分的硬度相对较高，且粒径小于200目的颗粒占80%以上，并且经过湿式磁选得到的赤泥选铁尾矿中含有大量水分。将赤泥选铁尾矿用于无机人造石的生产，利用赤泥选铁尾矿中含有的大量硬质细颗粒，代替无机人造石中一部分细颗粒无机骨料来制备无机人造石板材，可以降低无机人造石的生产成本，同时还能改善无机人造石的硬度和机械强度等性能，而且无机人造石的制备过程中需要水的参与，而赤泥选铁尾矿中水分可以满足无机人造石的生产需要，由此可见，将赤泥选铁尾矿用于无机人造石的生产，无需再对赤泥选铁尾矿进行破碎和脱水等预处理，降低了赤泥选铁尾矿的应用难度，提高了赤泥选铁尾矿的利用率。
2、本发明方法的工艺简单、操作方便，而且节约能源，可有效降低无机人造石生产成本，对开发经济、环保和高效的无机人造石具有重要的经济价值与现实意义；同时为赤泥选铁尾矿的高附加值综合利用开辟一条新的途径，实现赤泥科学、高效利用。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1：
一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其包括以下步骤：
（1）将拜耳法赤泥送入球磨机中进行研磨，然后过150目筛得到赤泥粉，将赤泥粉和水混合均匀得到浆料，赤泥粉的质量与水的体积比为1g:4.5mL，接着将浆料在磁场强度为1T的磁场下进行磁选，磁选得到非磁性组分和磁性组分，磁性组分经干燥后得到含铁矿，非磁性组分经过过滤后得到赤泥选铁尾矿；无机填料骨料为大理石碎石、方解石和石英砂的混合；
（2）称取以下重量份数的原料：无机填料骨料60份、赤泥选铁尾矿15份、水泥25份、水8份、助剂2.4份；所述无机填料骨料的粒径大于200目；所述助剂包括以下重量份数的组分：减水剂0.2份、抗泛碱剂0.2份、颜料2份；所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂，所述抗泛碱剂为不定形二氧化硅和ERA200粉状高活性抑制泛碱剂的混合；所述颜料为铁黑；
（3）将无机填料骨料和赤泥选铁尾矿混合均匀，然后依次加入水泥、助剂和水，在搅拌速度为200r/min的条件下混合搅拌25min后直接送至模具中，通过抽真空振动压制成型得到未固化的人造石荒料（2.7m×1.8m×0.9m）；
（4）将步骤（3）中得到的人造石荒料进行养护固化，得到含赤泥选铁尾矿的人造石石材；所述养护为蒸汽养护，其具体是先将人造石荒料静置2.5h，然后置于蒸汽室内进行蒸汽养护，蒸汽养护的温度为60℃，蒸汽养护的时间为4d，升温速度为20℃/h。
实施例2：
一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其包括以下步骤：
（1）将拜耳法赤泥送入球磨机中进行研磨，然后过100目筛得到赤泥粉，将赤泥粉和水混合均匀得到浆料，赤泥粉的质量与水的体积比为1g:4.5mL，接着将浆料在磁场强度为1T的磁场下进行磁选，磁选得到非磁性组分和磁性组分，磁性组分经干燥后得到含铁矿，非磁性组分经过过滤后得到赤泥选铁尾矿；无机填料骨料为方解石；
（2）称取以下重量份数的原料：无机填料骨料50份、赤泥选铁尾矿10份、水泥20份、水5份、助剂2.6份；所述无机填料骨料的粒径大于200目；所述助剂包括以下重量份数的组分：减水剂0.3份、抗泛碱剂0.3份、颜料2份；所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂，所述抗泛碱剂为不定形二氧化硅；所述颜料为铁黄和铁红的混合；
（3）将无机填料骨料和赤泥选铁尾矿混合均匀，然后依次加入水泥、助剂和水，在搅拌速度为100r/min的条件下混合搅拌30min后直接送至模具中，通过抽真空振动压制成型得到未固化的人造石荒料（2.7m×1.8m×0.9m）；
（4）将步骤（3）中得到的人造石荒料进行养护固化，得到含赤泥选铁尾矿的人造石石材；所述养护为自然养护20d。
实施例3：
一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其包括以下步骤：
（1）将拜耳法赤泥送入球磨机中进行研磨，然后过150目筛得到赤泥粉，将赤泥粉和水混合均匀得到浆料，赤泥粉的质量与水的体积比为1g:4.5mL，接着将浆料在磁场强度为1T的磁场下进行磁选，磁选得到非磁性组分和磁性组分，磁性组分经干燥后得到含铁矿，非磁性组分经过过滤后得到赤泥选铁尾矿；无机填料骨料为大理石碎石、石英砂和玻璃的混合；
（2）称取以下重量份数的原料：无机填料骨料65份、赤泥选铁尾矿15份、水泥30份、水6份、助剂3.8份；所述无机填料骨料的粒径大于200目；所述助剂包括以下重量份数的组分：减水剂0.4份、抗泛碱剂0.4份、颜料3份；所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂，所述抗泛碱剂为不定形二氧化硅和ERA200粉状高活性抑制泛碱剂的混合；所述颜料为铁黄；
（3）将无机填料骨料和赤泥选铁尾矿混合均匀，然后依次加入水泥、助剂和水，在搅拌速度为100r/min的条件下混合搅拌30min后直接送至模具中，通过抽真空振动压制成型得到未固化的人造石荒料（2.7m×1.8m×0.9m）；
（4）将步骤（3）中得到的人造石荒料进行养护固化，得到含赤泥选铁尾矿的人造石石材；所述养护为蒸汽养护，其具体是先将人造石荒料静置2h，然后置于蒸汽室内进行蒸汽养护，蒸汽养护的温度为50℃，蒸汽养护的时间为3d，升温速度为25℃/h。
实施例4：
一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其包括以下步骤：
（1）将拜耳法赤泥送入球磨机中进行研磨，然后过200目筛得到赤泥粉，将赤泥粉和水混合均匀得到浆料，赤泥粉的质量与水的体积比为1g:4.5mL，接着将浆料在磁场强度为1T的磁场下进行磁选，磁选得到非磁性组分和磁性组分，磁性组分经干燥后得到含铁矿，非磁性组分经过过滤后得到赤泥选铁尾矿；无机填料骨料为大理石碎石；
（2）称取以下重量份数的原料：无机填料骨料70份、赤泥选铁尾矿20份、水泥35份、水10份、助剂5份；所述无机填料骨料的粒径大于200目；所述助剂包括以下重量份数的组分：减水剂0.5份、抗泛碱剂0.5份、颜料4份；所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂，所述抗泛碱剂为ERA200粉状高活性抑制泛碱剂；所述颜料为铁黑和铁红的混合；
（3）将无机填料骨料和赤泥选铁尾矿混合均匀，然后依次加入水泥、助剂和水，在搅拌速度为300r/min的条件下混合搅拌20min后直接送至模具中，通过抽真空振动压制成型得到未固化的人造石荒料（2.7m×1.8m×0.9m）；
（4）将步骤（3）中得到的人造石荒料进行养护固化，得到含赤泥选铁尾矿的人造石石材；所述养护为自然养护21d。
实施例5：
一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其包括以下步骤：
（1）将拜耳法赤泥送入球磨机中进行研磨，然后过200目筛得到赤泥粉，将赤泥粉和水混合均匀得到浆料，赤泥粉的质量与水的体积比为1g:4.5mL，接着将浆料在磁场强度为1T的磁场下进行磁选，磁选得到非磁性组分和磁性组分，磁性组分经干燥后得到含铁矿，非磁性组分经过过滤后得到赤泥选铁尾矿；无机填料骨料为方解石、石英砂和玻璃的混合；
（2）称取以下重量份数的原料：无机填料骨料55份、赤泥选铁尾矿18份、水泥28份、水7份、助剂3.7份；所述无机填料骨料的粒径大于200目；所述助剂包括以下重量份数的组分：减水剂0.35份、抗泛碱剂0.35、颜料3份；所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂，所述抗泛碱剂为不定形二氧化硅和ERA200粉状高活性抑制泛碱剂的混合；所述颜料为铁红；
（3）将无机填料骨料和赤泥选铁尾矿混合均匀，然后依次加入水泥、助剂和水，在搅拌速度为250r/min的条件下混合搅拌25min后直接送至模具中，通过抽真空振动压制成型得到未固化的人造石荒料（2.7m×1.8m×0.9m）；
（4）将步骤（3）中得到的人造石荒料进行养护固化，得到含赤泥选铁尾矿的人造石石材；所述养护为蒸汽养护，其具体是先将人造石荒料静置3h，然后置于蒸汽室内进行蒸汽养护，蒸汽养护的温度为40℃，蒸汽养护的时间为5d，升温速度为30℃/h。
对比例1：
本对比例与实施例1的区别仅在于，省略步骤（1），不加入赤泥选铁尾矿，而是直接向无机填料骨料中依次加入水泥、水和助剂混合均匀，再将其送至模具中，通过真空振动压制成型得到未固化的人造石荒料。
对比例2：
本对比例与实施例1的区别仅在于，省略步骤（1），不加入赤泥选铁尾矿，而是直接向无机填料骨料中依次加入水泥、水和助剂，并且水的重量份数为20份，混合均匀后送至模具中，通过真空振动压制成型得到未固化的人造石荒料。
实验例1：
分别按照实施例1～5和对比例1中所述方法生产人造石石材，然后按照GB/T35160.2-2017《合成石材试验方法》中所述检测方法进行人造石石材的弯曲强度和抗压强度的检测，具体结果见表1。
表1 人造石产品的弯曲强度和抗压强度检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
由上述结果可见，按照本发明所述方法加入赤泥选铁尾矿生产得到的人造石产品性能明显优于不加入赤泥选铁尾矿的方案；而且参考对比例2，不加入赤泥选铁尾矿，同时为满足无机人造石制备中的水分需求，补充加入大量的水，导致所得到的人造石产品性能明显下降。
实验例2：
按照实施例1中所述方法生产人造石，其中在步骤（2）中，无机填料骨料和赤泥选铁尾矿的重量比为2:1、3:1、4:1、6:1、7:1、8:1、9:1。然后按照GB/T 35160.2-2017《合成石材试验方法》中所述检测方法进行人造石产品的弯曲强度和抗压强度的检测，具体结果见表2。
表2 人造石产品的弯曲强度和抗压强度检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE004
由上述结果可见，无机填料骨料和赤泥选铁尾矿的重量比在（3～7）:1范围内，所得到的人造石产品性能明显更好，赤泥选铁尾矿加入过多，带入大量的水，造成水分失衡，影响人造石成型，降低产品的弯曲强度和抗压强度；赤泥选铁尾矿加入过少达不到提升人造石产品性能的作用，而且无法满足无机人造石制备中的水分需求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将拜耳法赤泥送入球磨机中进行研磨，然后过100～200目筛得到赤泥粉，将赤泥粉和水混合均匀得到浆料，赤泥粉的质量与水的体积比为1g:4.5mL，接着将浆料在磁场强度为1T的磁场下进行磁选，磁选得到非磁性组分和磁性组分，磁性组分经干燥后得到含铁矿，非磁性组分经过过滤后得到赤泥选铁尾矿；
（2）称取以下重量份数的原料：无机填料骨料50～70份、赤泥选铁尾矿10～20份、水泥20～35份、水5～10份、助剂3～5份；所述无机填料骨料的粒径大于200目；所述助剂包括以下重量份数的组分：减水剂0.2～0.5份、抗泛碱剂0.2～0.5份、颜料2～4份；
（3）将无机填料骨料和赤泥选铁尾矿混合均匀，然后依次加入水泥、助剂和水，混合搅拌20～30min后直接送至模具中，通过抽真空振动压制成型得到未固化的人造石荒料；
（4）将步骤（3）中得到的人造石荒料进行养护固化，得到含赤泥选铁尾矿的人造石石材。
2.根据权利要求1所述的利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其特征在于：步骤（2）中所述无机填料骨料为大理石碎石、方解石、石英砂和玻璃中的任意一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂，所述抗泛碱剂为不定形二氧化硅、ERA200粉状高活性抑制泛碱剂中的任意一种或多种混合；所述颜料为铁黄、铁黑、铁红中的一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述搅拌的搅拌速度为100～300r/min。
5.根据权利要求1所述的利用赤泥选铁尾矿制备无机人造石的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述养护为自然养护或蒸汽养护；所述蒸汽养护具体是先将人造石荒料静置2～3h，然后置于蒸汽室内进行蒸汽养护，蒸汽养护的温度为40～60℃，蒸汽养护的时间为3～5d，升温速度为20～30℃/h。
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