采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品及其制备方法.pdf

本发明公开了一种采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品及其制备方法，该制品的制备步骤如下：经过粗破、细破以及过筛使原料细度达到全部粒径小于0.5mm～0.25mm应占65％以上；将采选矿废渣和页岩按重量比为70-85％∶15-30％进行配料，并加水搅拌均匀，加入的水量过量，送入存化库存化；将存化后的料送入成型机进行半硬塑挤出成型；控制最高温度为1000-1080℃的条件下烧结8-16小时；烧成时间为：28-36小时；出窑分检后下水消解。本发明主要原料用的是多数矿山废弃且须待进行安全处置的采选矿废渣，可以有效综合利用采选矿废渣变废为宝，符合节能减排要求，具有重大的社会与经济效益。

1.  一种采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品，其特征在于：由原料采选矿废渣和页岩按重量比为70～85％∶15～30％烧结而成。

2.  根据权利要求1所述的采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品，其特征在于采选矿废渣为煤矸石、铁尾矿、铜尾矿或砂尾矿。

3.  一种制备权利要求1或2所述的采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品的方法，其特征在于步骤如下：
(1)破碎：经过粗破、细破以及过筛使原料细度达到全部粒径小于0.5mm～0.25mm应占65％以上，其中小于0.25mm要占35％以上；
(2)配料：将采选矿废渣和页岩按重量比为70-85％∶15-30％进行配料，并加水搅拌均匀，加入的水量过量，送入存化库存化，时间不少于3天；
(3)成型：将存化后的料送入成型机进行半硬塑挤出成型；
(4)烧结：控制最高温度为1000-1080℃的条件下烧结8-16小时；烧成时间为：28-36小时；
(5)出窑分检后下水消解。

4.  根据权利要求3所述的采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品的制备方法，其特征在于配料中，相对原料陈化所需要的含水率加水须超量2～4％。

5.  根据权利要求3所述的采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品的制备方法，其特征在于烧结过程中通过鼓风进行充分供氧。

6.  根据权利要求3所述的采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品的制备方法，其特征在于分检后使烧结制品浸入水中3～5分钟。

7.  根据权利要求3所述的采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品的制备方法，其特征在于在通过主机出口模具的设计使成型后的产品具备11排及以上错位矩形条孔；通过更换模具使其主、配砖的规格尺寸符合建筑模数整数倍的要求，主配砖成模数，可避免砍砖，减少损耗。

8.  根据权利要求7所述的采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品的制备方法，其特征在于为满足建筑砌筑及砌体力学结构要求产品由主砖和配砖构成一个完整体系，主砖的孔型和孔洞排列的规格尺寸如下表：

采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品及其制备方法
技术领域
本发明属于新型建筑墙体材料，特别是一种采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品及其制备方法。
背景技术
煤矸石、铁尾矿、铜尾矿、砂尾矿等采选矿废渣在我国许多地区堆积如山，不但占用土地，而且严重污染环境。现有技术中，可以通过全煤矸石制砖，但是煤矸石原料发热量高，不仅会减少焙烧窑的生产量，而且会产生泛霜的严重问题。也有通过煤矸石和页岩混合粉碎制砖，煤矸石烧结制品发展方向是多孔、节能、高强和装饰。对于多孔砖，原料破碎的颗粒细粒度小于2mm，0.5mm以下的颗粒应占55％以上。实践中，由于采选矿废渣原料含钙镁成份高，其含量高于10％，并且波动较大；另外材料沙性重，成型困难；焙烧过程中容易发生爆裂；产成品堆放一段时间后会发生解体式的爆酥的问题。为了将尾矿作为再生资源加以开发利用，利用尾矿页岩烧结制品，专利技术(200510095347.X，98202637.4)主要是针对高铁低硅且高钙低铝型铁尾矿、页岩、粉煤灰、内燃料等烧结制品，使之变废为宝。但是，对于采选矿废渣而言，由于采掘点的不确定性，相对烧结制砖工艺要求的有害矿物含量波动较大，且难控制，即如果按照已有工艺解决不了以下问题：(1)达不到成型所需要的塑性基本要求，即粘合不起来，成型时就酥散掉，形成不了坯体；(2)混合料失水快，达不到成型时所需要控制的含水量，能实现原料均化，但实现不了对原料中有害成分进行前期净化的作用；(3)烧结过程中实现不了让Ca²⁺、Mg²⁺充分进行有效的化学反应，使其以稳定的化合物固定下来，达不到减少有害游离的CaO和MgO的量；(4)烧结的产品出窑后进行分检，会有大量的有害粉未，不仅污染环境，而且危害操作工人的身体；(5)产成品堆放货场一段时间后会发生自解式的爆酥问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效利用多种采选矿废渣生产合格烧结制品，并确保产品质量的采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品及其制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品，由原料采选矿废渣和页岩按重量比为70-85％∶15-30％烧结而成。
一种制备上述的采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品的方法，步骤如下：
(1)破碎：经过粗破、细破以及过筛使原料细度达到全部粒径小于0.5mm～0.25mm应占65％以上，其中小于0.25mm要占35％以上；
(2)配料：将采选矿废渣和页岩按重量比为70-85％∶15-30％进行配料，并加水搅拌均匀，加入的水量过量，送入存化库存化，时间不少于3天；
(3)成型：将存化后的料送入成型机进行半硬塑挤出成型；
(4)烧结：控制最高温度为1000-1080℃的条件下烧结8-16小时；烧成时间为：28-36小时；
(5)出窑分检后下水消解。
本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)主要原料用的是多数矿山废弃且须待进行安全处置的的采选矿废渣，可以有效综合利用采选矿废渣变废为宝，符合节能减排要求，具有重大的社会与经济效益。(2)对原料颗粒细粒度经过长期的反复实验研究，使之粒径小于0.5mm～0.25mm应占65％以上；小于0.25mm要占35％以上。这样不仅平衡了水分，提高塑性指数，易于粘结有利于成型，还解决了采选矿废渣原料的不稳定及不确定性生产高品质烧结砖的关键技术，从而在原料处理阶段为根本解决此类产成品后期会发生爆酥的问题做了前期工作，确保了最终产品的质量满足有关国家标准(GB5101-2003、GB13544-2000、GB13545-2003标准)。(3)采选矿废渣和页岩按重量比为70-85％∶15-30％进行配料。这种配比的技术效果不仅起得了调和原料成分，还提高了产成品的外观质地美感效果。(4)因为采选矿废渣失水快，配合好的原料除了须搅拌均匀外，加水应该过量，这样不仅能实现原料均化，还能对原料中有害成分进行前期净化处理。(5)烧结和保温时间相对较长，即控制最高温度为1000-1080℃的条件下烧结为8-16小时；烧成时间为29-36小时，并在反应过程中充分供氧，这样使烧结过程中实现了让Ca²⁺、Mg²⁺充分进行有效的化学反应，使其以稳定的化合物固定下来，达到减少有害游离的CaO和MgO的量。(6)出窑分检后下水进行消解，从而消解了有害成分，彻底解决了产成品堆放货场一段时间后会发生自解式的爆酥问题。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明190×240×90(mm)11孔的主砖示意图。
图2是本发明190×290×90(mm)13孔的主砖示意图。
图3是本发明140×240×90(mm)11孔的配砖示意图。
图4是本发明90×240×90(mm)11孔的配砖示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品，有以下步骤制备而成：
(1)破碎：将钟山煤矿中采选矿废渣——煤矸石与页岩按比例配好同步经过粗破、细破以及过筛使原料细度达到全部粒径小于1.5mm，0.5mm占68％，0.25mm占36％；
(2)配料：将煤矸石和页岩按重量比为85∶15进行配料，并加水搅拌均匀，加入的水由通常的17％增加至20％，送入存化库存化，时间不3天半；
(3)成型：将存化后的料送入成型机进行半硬塑挤出成型。如图1所示，在通过主机出口模具的设计使成型后的产品为11排错位矩形条孔主砖，规格尺寸190×240×90(mm)，真空度99％，挤出压力3.5Mpa。
(4)烧结：控制最高温度为1000-1080℃的条件下烧结16小时；烧成时间：36小时；烧结过程中通过鼓风进行充分供氧，使之充分反应。
(5)出窑分检后下水消解5分钟，使烧结制品浸水吃透。
实验情况：
1、煤矸石原料主要成分分析：CaO 8％ MgO 3％，塑性指数为6.5，混合料塑性指数为7.8；
2、混合料破碎后粒径 全部粒径小于1.5mm，0.5mm占68％，0.25mm占36％；
3、95％湿度实验，放放置6天无爆酥；
4、抗压强度：15Mpa；
5、抗冻融：合格。
6、190×240×90(配砖)孔洞率ρ＝34％.
实施例2
本发明采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品，有以下步骤制备而成：
(1)破碎：将谷里铜矿中采选矿废渣——铜尾矿与页岩按比例配好同步经过粗破、细破以及过筛使原料细度达到全部粒径小于1.5mm，0.5mm占65％，0.25mm占35％；
(2)配料：将铜尾矿和页岩按重量比为80∶20进行配料，并加水搅拌均匀，加入的水量由通常的16％增加至18％，送入存化库存化，时间不3天；
(3)成型：将存化后的料送入成型机进行半硬塑挤出成型。如图4、图5所示，在通过主机出口模具的设计使成型后的产品为11排错位矩形条孔配砖，规格尺寸90×240×90(mm)，真空度99％，挤出压力3.5Mpa。
(4)烧结：控制最高温度为1000-1080℃的条件下烧结10小时；烧成时间：30小时；烧结过程中通过鼓风进行充分供氧，使之充分反应。
(5)出窑分检后下水消解3分钟，使烧结制品浸水吃透。
实验情况：
1、铜尾矿原料主要成分分析：CaO 6％ MgO 3.2％，塑性指数为6.3，混合料塑性指数为8.0；
2、混合料破碎后粒径全部粒径小于1.5mm，0.5mm占65％，0.25mm占35％；
3、95％湿度实验，放放置6天无爆酥；
4、抗压强度：20Mpa；
5、抗冻融：合格；
6、90×240×90(配砖)孔洞率ρ＝29％.
实施例3
本发明采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品，有以下步骤制备而成：
(1)破碎：将浙江湖州地区中采选矿废渣——砂尾矿与页岩按比例配好同步经过粗破、细破以及过筛使原料细度达到全部粒径小于1.5mm，0.5mm占69％，0.25mm占37％；
(2)配料：将砂尾矿和页岩按重量比为75∶25进行配料，并加水搅拌均匀，加入的水量由通常的16％增加至20％，送入存化库存化，时间不3天；
(3)成型：将存化后的料送入成型机进行半硬塑挤出成型；在通过主机出口模具的设计使成型后的产品为11排错位矩形条孔配砖，规格尺寸140×240×90(mm)，真空度99％，挤出压力3.5Mpa。
(4)烧结：控制最高温度为1000-1080℃的条件下烧结8小时；烧成时间：28小时；烧结过程中通过鼓风进行充分供氧，使之充分反应。
(5)出窑分检后下水消解3分钟，使烧结制品浸水吃透。
实验情况：
1、砂尾矿原料主要成分分析：CaO 7％ MgO 2.8％，塑性指数为5.9，混合料塑性指数为7.8；
2、混合料破碎后粒径全部粒径小于1.5mm，0.5mm占69％，0.25mm占37％；
3、95％湿度实验，放放置6天无爆酥；
4、抗压强度：18.5Mpa；
5、抗冻融：合格；
6、140×240×90(配砖)孔洞率ρ＝32％.
实施例4
本发明采选矿废渣页岩模数多孔砖烧结制品，有以下步骤制备而成：
(1)破碎：将南京云台山采选矿废渣——铁尾矿与页岩按比例配好同步经过粗破、细破以及过筛使原料细度达到全部粒径小于1.5mm，0.5mm占69％，0.25mm占35％；
(2)配料：将和铁尾矿页岩按重量比为70∶30进行配料，并加水搅拌均匀，加入的水量通常的17％增加至19％，送入存化库存化，时间不3天；
(3)成型：将存化后的料送入成型机进行半硬塑挤出成型。如图2所示，在通过主机出口模具的设计使成型后的产品为13排错位矩形条孔主砖，规格尺寸190×290×90(mm)，真空度99％，挤出压力3.5Mpa。
(4)烧结：控制最高温度为1000-1080℃的条件下烧结13小时；烧成时间：32小时；烧结过程中通过鼓风进行充分供氧，使之充分反应。
(5)出窑分检后下水消解4分钟，使烧结制品浸水吃透。
实验情况：
1、铜尾矿原料主要成分分析：CaO 9％ MgO 1.9％ 含S 0.8％，塑性指数为5.5，混合料塑性指数为7.9；
2、混合料破碎后粒径全部粒径小于1.5mm，0.5mm占69％，0.25mm占35％；
3、95％湿度实验，放放置6天无爆酥；
4、抗压强度：13Mpa；
5、抗冻融：合格；
6、190×290×90(配砖)孔洞率ρ＝38％；
7、干体积密度(kg/m³)1238.