CN115010508A - 一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利公开了一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法，具体涉及固体废物综合利用技术领域。包括如下步骤：S1、将铁尾矿和煤矸石分别进行磨细处理；S2、将铁尾矿和煤矸石按适当的比例进行配料并加水混合均匀；S3、将步骤S2中混合均匀的物料进行造球处理，得到陶粒生坯，将陶粒生坯进行筛分，筛选出5～16mm的陶粒生坯。采用本发明技术方案解决了现有陶粒坯体制备方法存在成本高的问题，可用于降低陶粒制造的成本，同时实现固体废弃物的综合利用。

Description

一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法
技术领域
本发明涉及固体废物综合利用技术领域，特别涉及一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法。
背景技术
在我国大部分矿产资源极其丰富的地区，固体垃圾的排放量逐年增多，对这些固废物的处理与利用已经成为社会关注的热点问题。据统计，我国铁尾矿每年排放量高达5亿吨，煤矸石排放量高达7亿吨。大量开采及后期处理的不合理导致大量的铁尾矿、煤矸石堆积，造成土地资源的浪费，还导致一系列的环境问题，例如土地污染、水质污染、空气污染等。且其在工业固废物中所占的比例越来越大，铁尾矿与煤矸石的综合利用迫在眉睫。
铁尾矿除含一定量的铁以外，其SiO2、Al2O3含量也较高。煤矸石的主要化学组成为SiO2、 Al2O3和C，其次是CaO、Fe2O3、MgO等。这两种固废物与陶粒的原料组成高度契合。近年来陶粒企业主要集中于发展超轻陶粒，而高强陶粒发展缓慢，随着装配式建筑蓬勃发展，需要高强陶粒用量5亿m3左右，目前高强陶粒产量难以满足市场需求。由此可见，利用铁尾矿、煤矸石制备高强陶粒，不仅可以实现两种固废的大宗消纳，还可以满足下游市场的需求。
陶粒生坯的制备是高强轻质陶粒制备的重要一环。铁尾矿的成球性较差，煤矸石因含有固定碳，其爆裂温度较低，无法利用单一的铁尾矿或煤矸石制备陶粒生坯。目前，在用铁尾矿、煤矸石等固废物制备陶粒坯体的过程中，往往会加入很多额外的添加剂改善陶粒坯体的性能。例如中国专利(专利公开号：CN114133213A)提出了一种以铁尾矿为主要原料制备陶粒，除了大部分的尾矿原料外还额外添加了粘结剂。又如中国专利(专利公开号：CN113698175A)提出了一种以煤矸石粉为主要原料制备陶粒的方法，除了加入主要原料煤矸石外，还按一定比例混合了粘结剂、发泡剂等。目前对固废物制备陶粒坯体的研究大多如此。大量添加剂的加入使得固体废弃物在原料中的占比降低，无法使固废利用的程度达到最大化，且消耗了粘土、页岩等不可再生资源，导致生产成本提高。
发明内容
本发明意在提供一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法，解决了现有陶粒坯体制备方法存在成本高的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和煤矸石分别进行磨细处理；
S2、将铁尾矿和煤矸石按适当的比例进行配料并加水混合均匀；
S3、将步骤S2中混合均匀的物料进行造球处理，得到陶粒生坯，将陶粒生坯进行筛分，筛选出5～16mm的陶粒生坯。
本方案的技术原理及效果：铁尾矿的成球性较弱，配加煤矸石后，煤矸石中的高岭石能够改善混合料的成球性，使得生坯的落下强度、抗压强度得到提高。但高岭石易导致原料颗粒间粘结过于紧密，水汽不能有效从毛细管中排出，且煤矸石中含有固定碳，爆裂温度较低。铁尾矿的爆裂温度较高，在煤矸石中配加铁尾矿，适量的高岭石在受热过程中脱除结晶水，能够产生细小孔洞，有利于降低球团内部蒸汽压，使生坯的热稳定性得到改善。
进一步的，所述铁尾矿为高硅型铁尾矿，铁尾矿中SiO2含量在40％以上，煤矸石为黏土岩矸石，煤矸石以SiO2、Al2O3为主。
进一步的，S1步骤的磨矿处理包括三种方式：将铁尾矿和煤矸石分别进行湿式球磨、自然水分下进行高压辊磨、烘干后进行干式球磨，至粒度-0.074mm占50～65％，比表面积达到 2000cm2/g以上。
进一步的，S2步骤中，所述铁尾矿占比45％～55％，煤矸石占比55％～45％，混合料的SiO2、 Al2O3、熔剂氧化物含量分别在52％～79％、12％～25％、8％～26％范围内，熔剂氧化物代表Fe2O3、 FeO、MgO、CaO、Na2O和K2O，预加3％～7％水后混匀。
进一步的，S3步骤中采用圆盘造球机或圆筒造球机造球，造球水分10.4％，造球时间为 8min，紧密2min；得到的生坯的落下强度大于20次/0.5m，抗压强度大于15N/个，生坯爆裂温度高于250℃。
与现有技术相比，本方案的有益效果：
1、本方案完全利用固体废弃物铁尾矿、煤矸石作为原料制备陶粒坯体，不掺杂粘土、页岩、膨润土等添加剂，实现百分百固废制备陶粒坯体，达到了最大化利用固废的目的，且降低了陶粒坯体的生产成本；
2、本方案中铁尾矿、煤矸石的物化性能存在差异，本方案利用铁尾矿爆裂温度较高、煤矸石成球性优的优势，通过优化铁矿石和煤矸石的原料配比，将两者的优点进行互补，使之能够制得性能优良的陶粒生坯，从而实现百分之百使用固体废弃物制备陶粒。
附图说明
图1是实施例中一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例1
如附图1所示：一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和煤矸石分别烘干后进行干式球磨，至粒度-0.074mm占60％。
S2、将铁尾矿和煤矸石按适当的比例进行配料，配料过程中，以混合料(干重)为基准，按铁尾矿、煤矸石的质量比分别为45％、55％的配比进行配料，并预加4％水混合均匀。
S3、将步骤S2中混合均匀的物料利用圆盘造球机造球，造球水分为10.4％，造球时间为 8min，紧密2min。造球结束后将陶粒生坯进行筛分，筛选出5～16mm的陶粒生坯，得到的陶瓷生坯的落下强度大于20次/0.5m，抗压强度为19N/个，生坯爆裂温度为260℃。
实施例2
一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和煤矸石分别加水调整矿浆浓度为70％后进行湿式球磨，至粒度-0.074mm 占50％。
S2、将铁尾矿和煤矸石按适当的比例进行配料，配料过程中，以混合料(干重)为基准，按铁尾矿、煤矸石的质量比分别为55％、45％的配比进行配料，并预加3％水混合均匀。
S3、将步骤S2中混合均匀的物料利用圆盘造球机造球，造球水分为10.4％，造球时间为 8min，紧密2min。造球结束后将陶粒生坯进行筛分，筛选出5～16mm的陶粒生坯，得到的陶瓷生坯的落下强度大于20次/0.5m，抗压强度为16.7N/个，生坯爆裂温度为271℃。
实施例3
一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和煤矸石分别在自然水分下进行高压辊磨，至粒度-0.074mm占65％。
S2、将铁尾矿和煤矸石按适当的比例进行配料，配料过程中，以混合料(干重)为基准，按铁尾矿、煤矸石的质量比分别为55％、45％的配比进行配料，并预加7％水混合均匀。
S3、将步骤S2中混合均匀的物料利用圆盘造球机造球，造球水分为10.4％，造球时间为 8min，紧密2min。造球结束后将陶粒生坯进行筛分，筛选出5～16mm的陶粒生坯，得到的陶瓷生坯的落下强度大于20次/0.5m，抗压强度为18N/个，生坯爆裂温度为265℃。
对比例1
一种煤矸石制备陶粒生坯的方法，包括如下步骤：
S1、将煤矸石加水调整矿浆浓度为70％后进行湿式球磨，至粒度-0.074mm占60％。
S2、以煤矸石(干重)为基准，预加4％水后混合均匀。
S3、将步骤S2中混合均匀的物料利用圆盘造球机造球，造球水分为10.4％，造球时间为 8min，紧密2min。造球结束后将陶粒生坯进行筛分，筛选出5～16mm的陶粒生坯，得到的陶瓷生坯的落下强度大于20次/0.5m，抗压强度为19.4N/个，生坯爆裂温度为180℃。
对比例2
一种铁尾矿制备陶粒生坯的方法，包括如下步骤：
S1、将铁尾矿加水调整矿浆浓度为70％后进行湿式球磨，至粒度-0.074mm占60％。
S2、以铁尾矿(干重)为基准，预加4％水后混合均匀。
S3、将步骤S2中混合均匀的物料利用圆盘造球机造球，造球水分为10.4％，造球时间为 8min，紧密2min。造球结束后将陶粒生坯进行筛分，筛选出5～16mm的陶粒生坯，得到的陶瓷生坯的落下强度仅9次/0.5m，抗压强度为15.4N/个，生坯爆裂温度为375℃。
上述实施例1～3以及对比例2中所采用的铁尾矿其化学成分如下：SiO2 41.97％，Al2O3 9.98％，Fe203 4.63％，FeO 3.18％，CaO 10.90％，MgO 5.31％，Na2O 3.48％，K2O1.82％，S 5.84％， LOI 5.56％；所采用的的煤矸石的化学成份如下：SiO2 50.29％，Al2O322.86％，Fe203 0.53％， FeO 2.75％，CaO 0.98％，MgO 0.57％，Na2O 0.50％，K2O 1.46％，S 0.25％，LOI 17.01％。
通过实施例1～3和对比例1～2可知，本发明可以不添加其他物质，并增强混合料的成球性，提高生坯爆裂温度，得到性能优良的陶粒生坯，而以单一铁尾矿或单一煤矸石制备陶粒坯体，性能较差，难以满足生产需求。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将铁尾矿和煤矸石分别进行磨细处理；
S2、将铁尾矿和煤矸石按适当的比例进行配料并加水混合均匀；
S3、将步骤S2中混合均匀的物料进行造球处理，得到陶粒生坯，将陶粒生坯进行筛分，筛选出5～16mm的陶粒生坯。
2.根据权利要求1所述的一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法，其特征在于：所述铁尾矿为高硅型铁尾矿，铁尾矿中SiO2含量在40％以上，煤矸石为黏土岩矸石，煤矸石以SiO2、Al2O3为主。
3.根据权利要求1所述的一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法，其特征在于：S1步骤的磨矿处理包括三种方式：将铁尾矿和煤矸石分别进行湿式球磨、自然水分下进行高压辊磨、烘干后进行干式球磨，至粒度-0.074mm部分占50～65％，比表面积达到2000cm2/g以上。
4.根据权利要求1所述的一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法，其特征在于：S2步骤中，所述铁尾矿的质量占比45％～55％，煤矸石的质量占比55％～45％，混合料的SiO2、Al2O3、熔剂氧化物含量分别在52％～79％、12％～25％、8％～26％范围内，熔剂氧化物代表Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O和K2O，预加3％～7％水后混匀。
5.根据权利要求1所述的一种铁尾矿和煤矸石制备陶粒生坯的方法，其特征在于：S3步骤中采用圆盘造球机或圆筒造球机造球，造球水分10.4％，造球时间为8min，紧密2min；得到的生坯的落下强度大于20次/0.5m，抗压强度大于15N/个，生坯爆裂温度高于250℃。
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