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一种赤泥选铁及其尾渣基发泡轻质墙材的一体化制备方法 Download PDF

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Abstract

一种赤泥选铁及其尾渣基发泡轻质墙材的一体化制备方法，属于工业固体废弃物综合利用与新型生态建筑材料领域。具体包括（1）赤泥选铁，（2）赤泥渣液分离，（3）轻质墙材料浆制备及成型。本发明通过在赤泥中配入煤矸石、石灰石、焦炭粉后进行磁化焙烧，既将赤泥中不具有磁性的赤铁矿、褐铁矿等转变为磁性的金属铁和Fe3O4，同时，煤矸石和石灰石的引入，在焙烧过程中又形成了具有胶凝活性的C3S、C2S等物相，具备了水泥的凝结特性，本发明生态环保、制备工艺简单，可利用现有装备进行生产，有效降低成本，且实现了赤泥的全量化、零排放综合利用，具有重大实用价值和广泛的应用前景。

Description

一种赤泥选铁及其尾渣基发泡轻质墙材的一体化制备方法
技术领域
本发明属于工业固体废弃物综合利用与新型生态建筑材料领域，具体涉及一种赤泥选铁及其尾渣基发泡轻质墙材的一体化制备方法。
背景技术
2005年我国赤泥的产生量为1000万吨，2010年为3000万吨，预计2015年产生量将达3500万吨，累积堆存量将达到3亿多吨。电解铝、氧化铝等相关产业的快速发展，导致赤泥堆积存量持续加大，造成地下水体、土壤污染、雾霾、放射性超标等严峻生态问题。遗憾的是，2010年赤泥的综合利用率仅为当年产生量的4%，“十二五”末即2015年的利用率目标是达到20%，利用率低，堆存量大，实现目标的难度高，急需突破赤泥绿色高效高值化利用、尤其是规模化利用的技术瓶颈。
随着自然资源的逐渐枯竭，工业固体废弃物资源的回收利用已成为当今生态文明建设的一大主题。赤泥无害化处理和综合利用这个世界性难题的彻底解决已迫在眉睫。世界各国尤其是铝土矿资源丰富的国家均投入了大量财力、人力等开展了赤泥的综合利用研究，但不是技术不成熟、产品质量不稳定，就是现有成熟技术的产品中赤泥的消纳量很低，导致目前赤泥的实际利用率不高，利用量与产生量相比还远远不够，很难彻底消除堆积如山的赤泥所造成的环境污染和安全隐患。因此，开展规模化消纳全量利用赤泥的新技术意义重大。
目前，赤泥的综合利用研究主要是提取有价金属、用于环境修复材料、工程塑料填料及生产烧结砖等方面，但也面临着严峻的问题，如提取有价金属成本高、用于环境修复会造成二次污染、生产烧结砖出现泛碱现象等。拜耳法赤泥中的赤铁矿、褐铁矿等含铁矿物相含量一般都超过30%，但目前的赤泥选铁多处于实验室研究阶段，且产生的尾渣多采用堆存或经烘干处理后制备建筑材料，致使在赤泥焙烧磁化阶段形成的具有胶凝活性的矿物组分失去活性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种赤泥选铁及其尾渣基发泡轻质墙材的一体化制备方法。
基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种赤泥选铁及其尾渣基发泡轻质墙材的一体化制备方法，包括以下步骤：
（1）赤泥选铁：按干基重量份称取赤泥50~70份、煤矸石10~30份、石灰石5~30份、焦炭粉10~20份，混匀；造粒，粒度为5~30mm，干燥；在1050~1200℃保温2~4h，自然冷却至室温后，粉磨至200目以上；加水搅拌，制成浓度20wt%~40wt%的料浆；将料浆送入磁选机选铁，磁感强度1600~2800Gs；
（2）赤泥渣液分离：经过选铁后的赤泥尾渣浆体过滤，分离后的赤泥尾渣输送至搅拌机，滤液送入发泡机进行发泡；
（3）轻质墙材的成型：将水泥、粉煤灰、轻质骨料和水依次加入搅拌机，与搅拌机的赤泥尾渣混匀得到混合料浆，而后在搅拌下加入发泡好的泡沫，制得轻质墙材料浆；将制备好的轻质墙材料浆浇注到成型模具中，成型为轻质隔墙板、轻质砌块或轻质保温砖。
所述步骤（2）中，按干基重量份计：赤泥尾渣20~50份、水泥8~20份、粉煤灰15~40份、轻质骨料15~30份及水15~50份；泡沫与混合浆体的体积比为（0.2~0.5）︰1。
本发明一种赤泥选铁及其尾渣基发泡轻质墙材的一体化制备方法，通过在赤泥中配入煤矸石、石灰石、焦炭粉后进行磁化焙烧，既将赤泥中不具有磁性的赤铁矿、褐铁矿等转变为磁性的金属铁和Fe3O4，同时，煤矸石和石灰石的引入，在焙烧过程中又形成了具有胶凝活性的C3S、C2S等物相，具备了水泥的凝结特性，选铁尾渣复配一定量的水泥、粉煤灰、轻质骨料等用于制备新型轻质建材制品；选铁滤液用于制备磁选料浆和发泡轻质建材的泡沫。从赤泥选铁到制备轻质建材，主体原料采用赤泥、粉煤灰、煤矸石等工业固体废弃物，生态环保；制备工艺简单，可利用现有装备进行生产，有效降低成本，且实现了赤泥的全量化、零排放综合利用，具有重大实用价值和广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明的工艺过程框图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1：
一种赤泥选铁及其尾渣基发泡轻质墙材的一体化制备方法，具体实施步骤如下：
（1）赤泥选铁
按干基重量份称取赤泥50份、煤矸石30份、石灰石10份、焦炭粉10份，在混合机中进行充分的均匀混合；加水、造粒，粒度为5~30mm，干燥；1050℃焙烧2h，自然冷却至室温，粉磨至200目；加水搅拌制备20wt%料浆；将配好的料浆送入磁选机选铁，磁感强度1600Gs。
（2）赤泥渣液分离
经过焙烧磁选后的赤泥尾渣浆体过滤，过滤后的赤泥尾渣送至搅拌机，滤液导入滤液池回用，一部分送入发泡机进行发泡，一部分用于制备新的选铁料浆。
（3）轻质墙材料浆制备及成型
配制轻质墙材料浆，将水泥、粉煤灰、轻质骨料和水依次加入搅拌机，与搅拌机的赤泥尾渣混匀得到混合浆体，而后在搅拌下加入发泡好的泡沫，制得轻质墙材料浆，其中，按干基重量份计：赤泥尾渣20份、水泥15份、粉煤灰20份、轻质骨料（本实施例中使用的是粉煤灰陶粒，粒径5-16mm，堆积密度730Kg/m3）15份，水30份，泡沫与混合浆体的体积比0.2︰1；将制备好的轻质墙材料浆浇注到成型模具中，成型为轻质隔墙板，经蒸汽养护8h，码垛。
经检测，磁选精矿种总铁含量达86.5%，回收率达82.4%。制备的板厚为90mm的实心轻质隔墙板面密度为88.5kg/m2，抗压强度27MPa，抗折强度4.3MPa，软化系数0.92，放射性中外照射指数Ira为0.86、内照射指数Ir为0.93，综合性能指标满足国家标准GB/T23451—2009《建筑用轻质隔墙条板》的要求。
实施例2：
一种赤泥选铁及其尾渣基发泡轻质墙材的一体化制备方法，具体实施步骤如下：
（1）赤泥选铁
按干基重量份称取赤泥70份、煤矸石10份、石灰石5份、焦炭粉15份，在混合机中进行充分的均匀混合；加水、造粒，粒度为5~30mm，干燥；1200℃焙烧4h，自然冷却，粉磨至200目；加水制备成40wt%料浆；将配好的料浆送入磁选机选铁，磁感强度2800Gs。
（2）赤泥渣液分离
经过焙烧磁选后的赤泥尾渣浆体过滤，过滤后的赤泥尾渣输送至搅拌机，滤液导入滤液池回用，一部分送入发泡机进行发泡，一部分用于制备新的选铁料浆。
（3）轻质墙材料浆制备及成型
配制轻质墙材料浆，将水泥、粉煤灰、轻质骨料和水依次加入搅拌机，与搅拌机的赤泥尾渣混匀得到混合浆体，而后在搅拌下加入发泡好的泡沫，制得轻质墙材料浆；其中，按干基重量份计：赤泥尾渣50份、水泥8份、粉煤灰15份、轻质骨料（本实施例中使用的是粉煤灰陶粒，粒径5-16mm，堆积密度730Kg/m3）10份，水17份，泡沫与混合浆体的体积比0.5︰1；将制备好的轻质墙材料浆浇注到成型模具中，成型为轻质砌块，经蒸压养护12h，码垛。
经检测，磁选精矿种总铁含量达89.5%，回收率达91.3%。制备的轻质砌块干密度等级B12，抗压强度达7.3MPa，吸水率17.6%，导热系数为0.281W/（m·K），综合性能满足国家标准GB/T29062—2012《蒸压泡沫混凝土砖和砌块》的指标要求。

Claims (3)

1.一种赤泥选铁方法，其特征在于，包括以下步骤：
按干基重量份称取赤泥50~70份、煤矸石10~30份、石灰石5~30份、焦炭粉10~20份，混匀；造粒，粒度为5~30mm，干燥；在1050~1200℃保温2~4h，自然冷却至室温后，粉磨至200目以上；加水搅拌，制成浓度20wt%~40wt%的料浆；将料浆送入磁选机选铁，磁感强度1600~2800Gs。
2.一种权利要求1所述赤泥选铁后的尾渣基发泡轻质墙材的一体化制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）赤泥渣液分离：经过选铁后的赤泥尾渣浆体过滤，分离后的赤泥尾渣输送至搅拌机，滤液送入发泡机进行发泡；
（2）轻质墙材的成型：将水泥、粉煤灰、轻质骨料和水依次加入搅拌机，与搅拌机的赤泥尾渣混匀得到混合浆体，而后在搅拌下加入发泡好的泡沫，制得轻质墙材料浆；将制备好的轻质墙材料浆浇注到成型模具中，成型为轻质隔墙板、轻质砌块或轻质保温砖。
3.根据权利要求2所述的赤泥选铁及其尾渣基发泡轻质墙材的一体化制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，按干基重量份计：赤泥尾渣20~50份、水泥8~20份、粉煤灰15~40份、轻质骨料15~30份及水15~50份；泡沫与混合浆体的体积比为（0.2~0.5）︰1。
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