專利名稱：一種利用尾礦制備裝飾燒結(jié)磚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到利用礦業(yè)固體廢棄物制備新型建筑材料的生產(chǎn)技術(shù)，屬于環(huán)境工程和建筑材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
尾礦是采礦企業(yè)在一定技術(shù)條件下排出的“廢棄物”，是指各種礦石經(jīng)過粉碎、選礦提取有用成分之后排放的尾砂，是在當(dāng)時(shí)條件下不宜再分選的礦山固體廢棄物。各種尾礦一般都堆放在開采礦山附近的尾礦庫(kù)內(nèi)。隨著礦山開采時(shí)間的延長(zhǎng)，堆存的尾礦數(shù)量也越來(lái)越大，對(duì)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞并對(duì)礦區(qū)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大的隱患。我國(guó)目前大量堆存的尾礦主要有鐵礦尾礦、有色金屬尾礦、非金屬礦尾礦、煤矸石、赤泥
坐坐 寸寸ο對(duì)尾礦的安全處理方法主要有合理閉庫(kù)與土地復(fù)墾、礦井回填、回收有價(jià)組分、制備各種新型材料。其中制備建筑材料是高效大規(guī)模資源化利用尾礦的有效方法之一。目前，國(guó)內(nèi)外在利用尾礦制備免燒磚、蒸養(yǎng)加氣混凝土等方面做了大量的工作，形成了有效利用尾礦的技術(shù)體系并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。但是在利用尾礦制備燒結(jié)磚，尤其是裝飾燒結(jié)磚方面遇到了坯體性質(zhì)難以調(diào)控、磚體密度大、泛霜、石灰爆裂等一系列問題的困擾，一直沒有取得明顯的進(jìn)展。燒結(jié)磚是一種經(jīng)過原材料粉碎與混合、成型、干燥、燒結(jié)而獲得的具有一定強(qiáng)度和外觀的、耐久性優(yōu)良的墻體材料，是建筑物消耗的大宗原材料之一。大部分燒結(jié)磚使用粘土燒制，破壞了大量的耕地。因此，我國(guó)禁止使用粘土磚。替代粘土磚的產(chǎn)品主要有免燒磚、免燒蒸養(yǎng)磚和免燒蒸壓磚等免燒成產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在建筑物地面以上、遇水情況較少的建筑部位使用性能良好，但是在地下工程、建筑物底部和農(nóng)村民房中仍然需要大量的燒結(jié)磚制品。裝飾燒結(jié)磚是燒結(jié)磚中品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品，在建筑物上使用后，不需要在墻體外面進(jìn)行飾面層施工，而直接具有很好的裝飾性。采用尾礦、坯料塑性調(diào)節(jié)材料、干燥性能調(diào)節(jié)材料、色澤調(diào)整材料和燃料等各種原料和水按照一定的比例混合，陳化一定時(shí)間后擠出成型，再經(jīng)過干燥和一定的燒成制度下燒制后就可以獲得裝飾燒結(jié)磚產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以尾礦、坯料塑性調(diào)節(jié)材料、干燥性能調(diào)節(jié)材料、色澤調(diào)整材料和燃料等為原料，通過先進(jìn)的坯料塑性調(diào)節(jié)技術(shù)、干燥性能調(diào)節(jié)技術(shù)、色澤調(diào)整技術(shù)和燒成條件控制技術(shù)而制成裝飾燒結(jié)磚的方法。本發(fā)明通過以下措施實(shí)現(xiàn)了利用尾礦制備裝飾燒結(jié)磚(I)利用80目方孔篩篩分鐵尾礦，取篩下部分為原料；將煤矸石、坯料塑性調(diào)節(jié)材料、干燥性能調(diào)節(jié)材料和色澤調(diào)整材料破碎至80目以下；(2)將鐵尾礦、煤矸石、坯料塑性調(diào)節(jié)材料、干燥性能調(diào)節(jié)材料和色澤調(diào)整材料按照質(zhì)量比為30 75 15 25 O 25 O 15 O 5稱量后混合均勻，加干粉總質(zhì)量的13% 17%的清水混合均勻；(3)將混合均勻的物料在封閉的空間內(nèi)陳化2d 15d，使物料充分均化，達(dá)到調(diào)節(jié)坯料塑性和干燥性能的目的。其作用原理如下坯料塑性調(diào)節(jié)材料在陳化過程中充分吸水分散，在分散過程中形成表面帶有相同電荷的、粒徑在O. 5微米 2微米的小顆粒，使得坯料在整體上具有比脊性材料更好的塑性，其塑性指數(shù)調(diào)整在7. O 9. 5之間。干燥性能調(diào)節(jié)材料則控制塑性調(diào)節(jié)材料在坯料中的分散厚度，使其單層分散厚度小于20微米，從而使坯料在干燥過程中體積收縮率減小，從而降低其干燥敏感性，達(dá)到坯料在快速干燥的過程中不開裂的目的。(4)將陳化好的物料擠出成型、干燥后，在一定的燒成制度下煅燒后即可得到裝飾燒結(jié)磚產(chǎn)品。本發(fā)明利用鐵尾礦、煤矸石等尾礦制備的裝飾燒結(jié)磚因塑性調(diào)節(jié)材料的作用而使·坯料易于擠出成型且坯料在擠出、碼坯、干燥和燒成過程中不變形，由于干燥性能調(diào)節(jié)材料的作用而使坯料在干燥和燒結(jié)過程中不開裂，由于色澤調(diào)整材料的作用而獲得多種顏色的裝飾性。獲得的產(chǎn)品尺寸偏差小、裂紋少、強(qiáng)度高、色彩豐富，可以作為高檔建筑的裝飾磚使用。本發(fā)明最終獲得的裝飾燒結(jié)磚的化學(xué)成分組成為二氧化硅55% 65%，氧化鋁15% 30%,氧化|丐+氧化鎂小于2. 5%,可溶性氧化鈉+氧化鉀小于O. 1%。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝飾燒結(jié)磚的具體制備方法是原材料選用I.鐵尾礦,要求二氧化娃含量大于50%、氧化韓+氧化鎂含量小于3. 5% ；2.煤砰石,要求900°C灼燒后二氧化娃含量大于50%、氧化韓+氧化鎂含量小于
3.5%、1200°C氧化氣氛下燒失量大于25%、低位熱值大于1000kJ/kg ；3.塑性調(diào)節(jié)材料，表面改性的高嶺土、海泡石、綠泥石或主要礦物成分為粘土礦物的污泥之一或者它們的混合物。改性劑為蔗糖或浙青油，改性劑用量為塑性調(diào)節(jié)材料質(zhì)量的 O. 5%~ 10. 0% ；4.干燥性能調(diào)節(jié)材料，是粉石英、工業(yè)硅渣，或者它們的混合物，要求二氧化磚含量大于80 %，可溶性氧化鉀+氧化鈉含量小于O. I %，pH值在6. O 8. O之間，顆粒細(xì)度大于200目；5.色澤調(diào)整材料，是重晶石、鈦白粉、氧化鐵紅、赤鐵礦、炭黑中的一個(gè)或者幾個(gè)的組合。原則生產(chǎn)工藝過程的具體步驟是一、利用80目方孔篩篩分鐵尾礦，取篩下部分為原料；將煤矸石、坯料塑性調(diào)節(jié)材料、干燥性能調(diào)節(jié)材料和色澤調(diào)整材料破碎至80目以下；二、按鐵尾礦、煤矸石、坯料塑性調(diào)節(jié)材料、干燥性能調(diào)節(jié)材料和色澤調(diào)整材料形成質(zhì)量比為30 75 15 25 O 25 O 15 O 5的要求稱量各種原料，將其混合均勻后加入干粉總質(zhì)量的13% 17%的清水，混合均勻；三、將混合均勻的物料在封閉的空間內(nèi)陳化2d 15d，使物料充分均化；四、將陳化好的物料經(jīng)擠出成型、碼坯、在常溫 100°C下干燥，使坯體的自由水分小于坯體總質(zhì)量的2. 5% ;五、將干燥后的坯體放入煅燒爐中，在一定的煅燒制度下煅燒。煅燒制度為(I)升溫階段20°C 550°C區(qū)間升溫速率為2V /min 4°C /min ;550°C 燒成溫度區(qū)間升溫速率為O. 50C /min 2 V /min ；⑵在燒成溫度恒溫2h 15h ； (3)降溫階段燒成溫度 500°C溫度區(qū)間降溫速率為O. 50C /min 2V /min，之后自然降溫；(4)燒成溫度為900°C 1100。。。附圖
內(nèi)容本發(fā)明實(shí)施例I得到的裝飾燒結(jié)磚的實(shí)物圖片見附圖I。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例I :一、利用80目方孔篩篩分鐵尾礦，取篩下部分為原料；將煤矸石、蔗糖改性高嶺土、粉石英和氧化鐵紅破碎至80目以下；二、稱取80目以下的鐵尾礦750kg、煤砰石150kg(低位熱值為1800kJ/kg)、鹿糖改性高嶺土 80kg、粉石英15kg、氧化鐵紅5kg,用攪拌機(jī)混合均勻后加入170kg自來(lái)水,混合均勻；三、將混合均勻的物料在陳化倉(cāng)內(nèi)陳化7d,使物料充分均化；四、將陳化好的物料利用真空擠出機(jī)擠出成型(壓力為3MPa)、碼坯10層；在100°C下干燥12h ；五、將干燥后的坯體推入隧道窯中進(jìn)行煅燒。煅燒制度為(I)升溫階段20°C 550°C區(qū)間升溫速率為4°C /min ;550°C 950°C升溫速率為1°C /min ； (2)在燒成溫度恒溫15h ； (3)降溫階段950°C 500°C溫度區(qū)間降溫速率為2V /min，之后自然降溫。六、將冷卻后的磚體隨窯車推出煅燒窯，即得到裝飾燒結(jié)磚。按實(shí)施例I制成的裝飾燒結(jié)磚的性能列于表I。其性能指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)磚關(guān)于清水裝飾磚的性能要求。裝飾燒結(jié)磚的性能指標(biāo)表I
權(quán)利要求
1.一種利用尾礦制備裝飾燒結(jié)磚的方法，其特征是以鐵尾礦、煤矸石、坯料塑性調(diào)節(jié)材料、干燥性能調(diào)節(jié)材料、色澤調(diào)整材料為原料，采用原料粒度控制在80目以下、各種原料按照比例混合并與一定比例的水?dāng)嚢杈鶆蚝箨惢D出成型、干燥、燒成等工藝制備裝飾燒結(jié)磚的方法。
要求鐵尾礦的二氧化娃含量大于50%、氧化韓+氧化鎂含量小于3. 5%;要求煤砰石在900°C灼燒后二氧化硅含量大于50%、氧化鈣+氧化鎂含量小于3. 5%、120(rC氧化氣氛下燒失量大于25%、低位熱值大于1000kJ/kg。
2.一種利用尾礦制備裝飾燒結(jié)磚的方法，其制備工藝和方法特征為 A.利用80目方孔篩篩分鐵尾礦，取篩下部分為原料；將煤矸石、坯料塑性調(diào)節(jié)材料、干燥性能調(diào)節(jié)材料和色澤調(diào)整材料破碎至80目以下； B.按鐵尾礦、煤矸石、坯料塑性調(diào)節(jié)材料、干燥性能調(diào)節(jié)材料和色澤調(diào)整材料形成質(zhì)量比為30 75 15 25 O 25 O 15 O 5的要求稱量各種原料，將其混合均勻后加入干粉總質(zhì)量的13% 17%的清水，混合均勻； C.將混合均勻的物料在封閉的空間內(nèi)陳化2d 15d，使物料充分均化； D.將陳化好的物料經(jīng)擠出成型、碼坯、在25°C 100°C下干燥，使坯體的自由水分小于坯體總質(zhì)量的2. 5% ; E.將干燥后的坯體放入煅燒爐中，在一定的煅燒制度下煅燒。煅燒制度為(I)升溫階段20°C 550°C區(qū)間升溫速率為2V /min 4°C /min ;550°C 燒成溫度區(qū)間升溫速率為O.50C /min 2V /min ；⑵在燒成溫度恒溫2h 15h ； (3)降溫階段燒成溫度 500°C溫度區(qū)間降溫速率為O. 50C /min 2V /min,之后自然降溫；⑷燒成溫度為900°C 1100°C。
3.一種利用尾礦制備裝飾燒結(jié)磚的方法，其特征是權(quán)利要求I中的坯料塑性調(diào)節(jié)材料為表面改性的高嶺土、海泡石、綠泥石或主要礦物成分為粘土礦物的污泥之一或者它們的混合物。改性劑為蔗糖或浙青油，改性劑用量為塑性調(diào)節(jié)材料質(zhì)量的O. 5% 10. 0%。
4.一種利用尾礦制備裝飾燒結(jié)磚的方法，其特征是權(quán)利要求I中的干燥性能調(diào)節(jié)材料是粉石英、工業(yè)硅渣，或者它們的混合物，要求二氧化硅含量大于80%，可溶性氧化鉀+氧化鈉含量小于O. 1%，pH值在6. O 8. O之間，顆粒細(xì)度大于200目。
5.一種利用尾礦制備裝飾燒結(jié)磚的方法，其特征是權(quán)利要求I中的色澤調(diào)整材料是重晶石、鈦白粉、氧化鐵紅、赤鐵礦、炭黑中的一個(gè)或者幾個(gè)的組合。
全文摘要
一種利用尾礦制備裝飾燒結(jié)磚的方法，其特征是以鐵尾礦和煤矸石為原料，通過坯料塑性調(diào)節(jié)材料、干燥性能調(diào)節(jié)材料、色澤調(diào)整材料的作用，使坯料具有合適的塑性、較低的干燥敏感性，并因色澤調(diào)整材料的作用而使裝飾燒結(jié)磚具有不同的色澤。本發(fā)明制成的裝飾燒結(jié)磚尺寸偏差小、色澤種類多、不開裂、強(qiáng)度高。
文檔編號(hào)C04B33/132GK102815923SQ201210287460
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者杜高翔, 郭偉娟, 左然芳, 劉連花 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)