CN105669243A - 一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒及其制备方法。制备步骤包括：原料预处理、配料混匀、造球、干燥、预热、焙烧、冷却；原料按重量百分比配比为脱硫石膏10~20份；铁尾矿50~60份；粉煤灰20~30份；煤粉0~6份；制得陶粒的主要物相为透辉石（CaMgSi2O6），硅酸铝钙(CaAl2Si2O8)、钙长石（CaMgSi2O6）和辉石(Ca4Mg3FeSi8O24)；所述透辉石和钙长石晶体为板状或板柱状。本发明提高了脱硫石膏的配料比例，增加了其资源利用率；同时提高了陶粒的强度并降低了陶粒的吸水率，制备方法工艺简单，操作方便，生产成本低。

Description

一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于工业废料资源综合利用技术领域，具体涉及一种以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒及其制备方法。
背景技术
我国铁矿资源具有贫、细、杂的特点，每生产1t铁精矿要排出2.5~3.0t尾矿。尾矿堆存不仅占有土地，而且对库区周边、尤其对库区下游环境构成潜在危害。截止到2011年底，我国铁尾矿堆存量高达120亿t左右，而且每年以15亿t左右的速度在增长，与之相对应的是我国目前尾矿利用率不足当年产尾矿的17％，因此开发利用尾矿资源已引起人们高度重视，而以铁尾矿为主要原料生产陶粒是一种有效利用铁尾矿的方式之一。
由于国家对于火电及钢铁企业减排问题的高度重视，烟气脱硫产业随之快速发展。湿式石灰石-石膏法是目前世界上采用最多、技术成熟的一种燃煤烟气脱硫方法，烟气脱硫石膏就是该工艺对二氧化硫进行脱除过程中所产生的副产品。由于脱硫石膏具有一定的胶凝性，且粒度小，其颗粒粒径一般不超过90um，具有一定的成球性能，因此，将脱硫石膏添加到原料中，可以改善陶粒的成球性能。
陶粒广泛应用于建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等领域，陶粒也因质轻、强度高的优良性能应用领域会越来越广。目前，主要以黏土、页岩、粉煤灰为原料制作陶粒，脱硫石膏多以辅料的形式添加制备陶粒，用选铁尾矿作为主要原料制备陶粒也已报道，但将铁尾矿与脱硫石膏混合后制备陶粒的工艺还未见报道。
CN103755322A公开了一种低硅铁尾矿膨胀陶粒及其制备方法，主要原料低硅铁尾矿占50-60%，没有添加脱硫石膏。
CN102815965A公开了一种低硅铁尾矿多孔陶粒及其制备方法，主要原料低硅铁尾矿占75-90%，没有添加脱硫石膏。
CN103193458A公开了一种用于水处理的高比例粉煤灰陶粒材料，脱硫石膏作为辅料添加，用量为4%，没有添加铁尾矿。
CN102643070A公开了一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的陶粒保温砌块及其制备方法，主要原料为脱硫石膏和矿渣粉，没有使用铁尾矿。
CN104710156A公开了一种轨道盾构渣土免烧免蒸陶粒及其制备方法，主要原料为轨道盾构渣土75-100份，脱硫石膏作为辅料添加，用量不足7%，没有添加铁尾矿。
发明内容
本发明的目的是针对现有工业生产过程中产生的脱硫石膏以及铁尾矿在循环利用上存在的问题，提供一种以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒及其制备方法。
本发明的技术解决方案是：一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒的制备方法，包括如下制备步骤：
（1）原料预处理：将脱硫石膏、铁尾矿、粉煤灰及煤粉分别烘干、干磨磨细、过125目筛，取筛下部分制得配料的原料；
（2）配料混匀：将步骤（1）制得的原料按重量百分比配比，各原料的重量份数为：
脱硫石膏10~20份；
铁尾矿50~60份；
粉煤灰20~30份；
煤粉0~6份；
以上原料混合均匀后制得混合物料；
（3）造球：将混合物料加入到圆盘造球机中造球，筛选5~15mm的生球制得成品生球；
（4）干燥：将成品生球在100℃~120℃的条件下干燥2~4小时；
（5）预热：将干燥后的成品生球在260℃~500℃的条件下预热8~15分钟；
（6）焙烧：将预热后的成品生球快速转移到1080℃~1200℃条件下进行焙烧，焙烧时间为25~35分钟，制得熟球；
（7）冷却：将熟球余温自然冷却，得到以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒。
做为优选，造球过程的补加水以雾状水的形式加入。
做为最优方案：配料，铁尾矿57份，脱硫石膏17份，粉煤灰22份，煤粉4份；预热温度300℃，焙烧温度1110℃，焙烧时间30min。
做为优选，铁尾矿为铁矿选厂的尾矿，其细度为-88μm占80.8%。
做为优选，脱硫石膏为烧结厂或发电厂的脱硫废料，加入利于成球和改善陶粒性能。
做为优选，粉煤灰为火力发电厂燃煤后的副产物，加入是为了提高原料硅铝含量。
做为优选，煤粉为无烟煤磨细后的筛下产物，起燃料和造孔剂的作用。
一种使用上述制备方法制备的陶粒，所述陶粒的主要物相为透辉石（CaMgSi2O6），硅酸铝钙(CaAl2Si2O8)、钙长石（CaMgSi2O6）和辉石(Ca4Mg3FeSi8O24)；所述透辉石和钙长石晶体为板状或板柱状。
做为优选，陶粒堆积密度为700~900Kg/m3，1h吸水率为5~10%，筒压强度为4.0~6.0MPa.。
本发明的有益效果是：本发明解决了将脱硫石膏和铁尾矿混合作为主要原料制备陶粒的技术问题；提高了脱硫石膏的配料比例，增加了其资源利用率；在配料中添加脱硫石膏提高了物料的粘结性能易于成球，同时陶粒中生成透辉石和硅酸铝钙等物相，提高了陶粒的强度并降低了陶粒的吸水率；本制备方法工艺简单，操作方便，生产成本低；所制备陶粒满足《轻集料及其实验方法GB/T17431.1—2010》中所规定产品的质量要求。
附图说明
图1是一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒的制备方法的工艺流程图。
图2是脱硫石膏和铁尾矿陶粒的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
本发明所有实施例使用原料相同，铁尾矿、脱硫石膏和粉煤灰的化学分析结果如表1。
表1铁尾矿、脱硫石膏和粉煤灰的化学分析结果
。
实施例1。
如图1所示，所述陶粒的制备原料按重量百分比配比包括13份脱硫石膏、59份铁尾矿、24份粉煤灰和4份煤粉。以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒的制备方法的特征步骤为：
（1）物料预处理，将脱硫石膏、铁尾矿、粉煤灰及煤粉分别磨细、烘干、过125目筛，取筛下部分制得配料的原料；
（2）配料混匀，将各组分按重量比称取，混合均匀后制得混合物料；
（3）造球，将混合物料加入到圆盘造球机中造球，造球过程的补加水以雾状水的形式加入，筛选5~15mm的生球制得成品生球；
（4）干燥，将成品生球在110℃的条件下干燥3小时；
（5）预热，将干燥后的成品生球在300℃的条件下预热10分钟；
（6）焙烧，将预热后的成品生球快速转移到1130℃条件下进行焙烧，焙烧时间为30分钟，制得熟球；
（7）冷却，将熟球于室温下冷却，得到以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒。
所得脱硫石膏和铁尾矿混合陶粒堆积密度为759Kg/m3，1h吸水率为9.5%，筒压强度为4.1MPa，满足《轻集料及其实验方法GB/T17431.1—2010》中所规定产品的质量要求。
实施例2。
如图1所示，所述陶粒的制备原料按重量百分比配比包括15份脱硫石膏、60份铁尾矿、21份粉煤灰和4份煤粉。以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒的制备方法的步骤为：
（1）物料预处理，将脱硫石膏、铁尾矿、粉煤灰及煤粉分别磨细、烘干、过125目筛，取筛下部分制得配料的原料；
（2）配料混匀，将各组分按重量比称取，混合均匀后制得混合物料；
（3）造球，将混合物料加入到圆盘造球机中造球，造球过程的补加水以雾状水的形式加入，筛选5~15mm的生球制得成品生球；
（4）干燥，将成品生球在110℃的条件下干燥3小时；
（5）预热，将干燥后的成品生球在300℃的条件下预热15分钟；
（6）焙烧，将预热后的成品生球快速转移到1110℃条件下进行焙烧，焙烧时间为30分钟，制得熟球；
（7）冷却，将熟球于室温下冷却，得到以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒。
所得脱硫石膏和铁尾矿混合陶粒堆积密度为895Kg/m3，1h吸水率为8.8%，筒压强度为4.6MPa，满足《轻集料及其实验方法GB/T17431.1—2010》中所规定产品的质量要求。
实施例3。
如图1所示，所述陶粒的制备原料按重量百分比配比包括20份脱硫石膏、55份铁尾矿、21份粉煤灰和4份煤粉。以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒的制备方法的步骤为：
（1）物料预处理，将脱硫石膏、铁尾矿、粉煤灰及煤粉分别磨细、烘干、过125目筛，取筛下部分制得配料的原料；
（2）配料混匀，将各组分按重量比称取，混合均匀后制得混合物料；
（3）造球，将混合物料加入到圆盘造球机中造球，造球过程的补加水以雾状水的形式加入，筛选5~15mm的生球制得成品生球；
（4）干燥，将成品生球在110℃的条件下干燥2小时；
（5）预热，将干燥后的成品生球在300℃的条件下预热12分钟；
（6）焙烧，将预热后的成品生球快速转移到1130℃条件下进行焙烧，焙烧时间为30分钟，制得熟球；
（7）冷却，将熟球于室温下冷却，得到以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒。
所得脱硫石膏和铁尾矿混合陶粒堆积密度为792Kg/m3，1h吸水率为9.1%，筒压强度为5.0MPa，满足《轻集料及其实验方法GB/T17431.1—2010》中所规定产品的质量要求。
实施例4。
如图1所示，所述陶粒的制备原料按重量百分比配比包括18份脱硫石膏、50份铁尾矿、29份粉煤灰和3份煤粉。以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒的制备方法的步骤为：
（1）物料预处理，将脱硫石膏、铁尾矿、粉煤灰及煤粉分别磨细、烘干、过125目筛，取筛下部分制得配料的原料；
（2）配料混匀，将各组分按重量比称取，混合均匀后制得混合物料；
（3）造球，将混合物料加入到圆盘造球机中造球，造球过程的补加水以雾状水的形式加入，筛选5~15mm的生球制得成品生球；
（4）干燥，将成品生球在115℃的条件下干燥3.5小时；
（5）预热，将干燥后的成品生球在400℃的条件下预热15分钟；
（6）焙烧，将预热后的成品生球快速转移到1130℃条件下进行焙烧，焙烧时间为30分钟，制得熟球；
（7）冷却，将熟球于室温下冷却，得到以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒。
所得脱硫石膏和铁尾矿混合陶粒堆积密度为765Kg/m3，1h吸水率为9.4%，筒压强度为4.5MPa，满足《轻集料及其实验方法GB/T17431.1—2010》中所规定产品的质量要求。
实施例5，该实施例为最优选方案。
如图1所示，所述陶粒的制备原料按重量百分比配比包括17份脱硫石膏、57份铁尾矿、22份粉煤灰和4份煤粉。以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒的制备方法的步骤为：
（1）物料预处理，将脱硫石膏、铁尾矿、粉煤灰及煤粉分别磨细、烘干、过125目筛，取筛下部分制得配料的原料；
（2）配料混匀，将各组分按重量比称取，混合均匀后制得混合物料；
（3）造球，将混合物料加入到圆盘造球机中造球，造球过程的补加水以雾状水的形式加入，筛选5~15mm的生球制得成品生球；
（4）干燥，将成品生球在115℃的条件下干燥3.5小时；
（5）预热，将干燥后的成品生球在300℃的条件下预热15分钟；
（6）焙烧，将预热后的成品生球快速转移到1110℃条件下进行焙烧，焙烧时间为30分钟，制得熟球；
（7）冷却，将熟球于室温下冷却，得到以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒。
所得脱硫石膏和铁尾矿混合陶粒堆积密度为825Kg/m3，1h吸水率为8.1%，筒压强度为5.3MPa，满足《轻集料及其实验方法GB/T17431.1—2010》中所规定产品的质量要求。
如图2所示，脱硫石膏和铁尾矿陶粒中主要物相为透辉石（CaMgSi2O6），硅酸铝钙(CaAl2Si2O8)、钙长石（CaMgSi2O6）和辉石(Ca4Mg3FeSi8O24)；透辉石和钙长石晶体一般为板状或板柱状，可以降低陶粒的烧成温度，熔融后的玻璃体填充在颗粒之间，使陶粒制品减少空隙，变得致密，从而可以提高陶粒的机械强度，使吸水率减小，改善了陶粒的性能。

Claims (9)

1.一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：
（1）原料预处理：将脱硫石膏、铁尾矿、粉煤灰及煤粉分别烘干、干磨磨细、过125目筛，取筛下部分制得配料的原料；
（2）配料混匀：将步骤（1）制得的原料按重量百分比配比，各原料的重量份数为：
脱硫石膏10~20份；
铁尾矿50~60份；
粉煤灰20~30份；
煤粉0~6份；
以上原料混合均匀后制得混合物料；
（3）造球：将混合物料加入到圆盘造球机中造球，筛选5~15mm的生球制得成品生球；
（4）干燥：将成品生球在100℃~120℃的条件下干燥2~4小时；
（5）预热：将干燥后的成品生球在260℃~500℃的条件下预热8~15分钟；
（6）焙烧：将预热后的成品生球快速转移到1080℃~1200℃条件下进行焙烧，焙烧时间为25~35分钟，制得熟球；
（7）冷却：将熟球余温自然冷却，得到以脱硫石膏和铁尾矿为主要原料的陶粒。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒的制备方法，其特征在于造球过程的补加水以雾状水的形式加入。
3.根据权利要求1所述的一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒的制备方法，其特征在于最优方案为：
配料，铁尾矿57份，脱硫石膏17份，粉煤灰22份，煤粉4份；预热温度300℃，焙烧温度1110℃，焙烧时间30min。
4.根据权利要求1所述的一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒的制备方法，其特征在于铁尾矿为铁矿选厂的尾矿，其细度为-88μm占80.8%。
5.根据权利要求1所述的一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒的制备方法，其特征在于脱硫石膏为烧结厂或发电厂的脱硫废料。
6.根据权利要求1所述的一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒的制备方法，其特征在于粉煤灰为火力发电厂燃煤后的副产物。
7.根据权利要求1所述的一种脱硫石膏和铁尾矿陶粒的制备方法，其特征在于煤粉为无烟煤磨细后的筛下产物。
8.一种使用权利要求1-7任一所述的制备方法制备的陶粒，其特征在于所述陶粒的主要物相为透辉石（CaMgSi2O6），硅酸铝钙(CaAl2Si2O8)、钙长石（CaMgSi2O6）和辉石(Ca4Mg3FeSi8O24)；所述透辉石和钙长石晶体为板状或板柱状。
9.根据权利要求8所述的陶粒，其特征在于陶粒堆积密度为700~900Kg/m3，1h吸水率为5.0~10%，筒压强度为4.0~6.0MPa.。
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