CN106478034A - 一种利用铅锌尾矿固化重金属制备蒸压灰砂砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用铅锌尾矿固化重金属制备蒸压灰砂砖的方法，包括：(1)将铅锌尾矿、碎石屑、废弃加气混凝土、电石渣的粉末与水按一定比例充分混匀；(2)混匀后的物料静置2h后，进行二次加水搅拌；(3)将混合料压制成240mm×115mm×53mm的砖坯；(4)然后将压制好的砖坯静置堆垛，然后送入蒸压釜中进行蒸压，蒸压条件为：升温2h，恒温4～8h，压力1.0～1.3MPa，温度为170～190℃，降温2h；冷却后出釜。蒸压灰砂砖生产原料都为工业废渣，简单易得，生产成本低、生产工艺简单，产品市场广阔，给难以利用的铅锌尾矿、碎石屑、废弃加气混凝土和电石渣等固体废弃物的资源化利用开辟了新的途径，有利于解决固体废弃物大量堆存引起的占用耕地、环境污染和社会安全等问题。

Description

一种利用铅锌尾矿固化重金属制备蒸压灰砂砖的方法
技术领域
本申请属于资源综合利用领域和建筑材料领域，具体地说，涉及一种利用铅锌尾矿固化重金属制备蒸压灰砂砖的方法。
背景技术
目前，我国有色金属铅锌在采选过程中，产生数量庞大的矿山固体废弃物铅锌尾矿。随着有色金属产业的发展迅速，铅锌矿的开采规模扩大以及矿山开采历史的延长，铅锌尾矿的堆积量也在逐年的增加，而对铅锌尾矿的综合利用较少，大量的铅锌尾矿多以自然堆积法储存在尾矿库中。这些堆存固体废弃物带来了诸如环境污染、占用耕地、矿区安全等一系列的问题，不利于矿山环境与循环经济的协调发展。
碎石屑为石材或采石场进行原材料加工中产生的废料，屑中含有大颗粒，也含有粉粒，表面比砂粗糙，有尖锐棱角，且含有较多的粒径小于0.16mm的石粉。
加气混凝土厂在生产中，经常有加工碎屑及废品产生，同时使用加气混凝土制品的建筑施工现场也经常有破碎的加气混凝土制品作为建筑垃圾而弃掉，绝大多数废弃的加气混凝土未被合理的利用，导致一些加气混凝土厂已经无处堆放的程度，影响加气混凝土厂的生产运营。
电石渣为电石(CaC2)溶于水解生成乙炔(C2H2)后产生的工业副产物，我国每年消耗的电石约300万t，同时每年产生的固体废弃物电石渣(干渣)量近500万t。电石渣的颗粒极细，10～50μm颗粒占60～80％，呈弱碱性，其主要成分为Ca(OH)2，化学成分中CaO的含量占70％以上，此外还含有少量有机物(SiO2、MgO、FeO、Fe2O3、Al2O3、P2O5等)和无机杂质，所以电石渣有微臭味，由于其产生数量大，运输成本高，很多企业尤其是在石灰石储量比较大的地区，常采用就地堆存的方式处理，这样不仅浪费了大量的土地资源而且也给周边环境造成了二次污染。
我国作为典型的人多地少的国家，一直以来国家十分重视对土地资源的保护，基于这种状况，工业废弃物堆放占用土地资源成为亟待解决的关键性问题。同时伴随着环境保护的压力及烧结砖的禁止生产，需要非烧结砖产品取而代之。用工业固体废弃物制备的蒸压灰砂砖是十分典型的非烧结砖之一。利用工业固体废弃物生产蒸压灰砂砖，既消除了固体废弃物堆放占用土地资源和引发的环境问题，又可以成为粘土烧结实心砖的替代产品，同时也是实现变废为宝、三废利用的有效途径之一。目前国内部分地区的企业已经开展了利用固废生产蒸压灰砂砖的研究与应用。
发明专利《一种铅锌尾矿制备硅酸盐砖的方法》(公开号CN103058618A，公开日2013.04.24)公开了一种利用铅锌尾矿作骨料，然后加入石英砂、河砂和生石灰制备硅酸盐蒸压砖的方法。其特点是利用了较高真密度的铅锌尾矿在蒸压砖压制过程中易成型的特点。但该专利的缺点是工业废渣的利用率过低，而且使用了石英砂、河砂等原料，增加了生产成本。
发明专利《一种高掺量建筑垃圾蒸压砖及其生产方法》(公开号CN101306929A，公开日2008.11.19)公开了一种利用废弃砖粉、废弃混凝土、电石渣和石灰粉为原料生产MU10的蒸压砖的方法。其生产工艺为：先将制备好合适粒度的废弃砖粉和混凝土，再与电石渣或石灰粉加水混合搅拌，压制成型后进行蒸压。其特点是工业废渣作为生产蒸压砖的主要原料，可以起到降低能耗和废气排放的作用。但其缺点首先是生产的蒸压砖强度低，仅达到MU10标准，适用范围小；其次生产的蒸压砖中部分使用石灰粉增加了蒸压砖的成本。
发明内容
本发明的目的在于克服其铅锌尾矿给制造蒸压砖带来的潜在的强度低、密度大和抗冻性差的问题，提供一种利用铅锌尾矿固化重金属制备蒸压灰砂砖的方法，其是一种以铅锌尾矿、碎石屑、废弃加气混凝土和电石渣为原料，能够100％利用固体废弃物制备蒸压灰砂砖的制备技术，充分利用固体废弃物，使固体废弃物的大宗整体消纳利用成为可能。
一种利用铅锌尾矿固化重金属制备蒸压灰砂砖的方法，包括以下步骤：
(1)将铅锌尾矿、碎石屑、废弃加气混凝土、电石渣的粉末与水按一定比例混合搅拌10min，使物料充分混匀；
(2)混匀后的物料静置2h后，进行二次加水搅拌，二次搅拌时间为5min；
(3)将混合料压制成240mm×115mm×53mm的砖坯，成型压力为20～30KN；
(4)然后将压制好的砖坯静置堆垛，然后送入蒸压釜中进行蒸压，蒸压条件为：升温2h，恒温4～8h，压力1.0～1.3MPa，温度为170～190℃，降温2h；冷却后出釜。
进一步地，如上所述的方法，步骤(1)中，水的加入量为干料总质量的6～11％。
进一步地，如上所述的方法，步骤(2)中，二次加水量占干料总质量的2％。
进一步地，如上所述的方法，步骤(1)中，所述铅锌尾矿的粒级为-0.074mm＜10％、+0.16mm＞33％、+1.25mm＜5％，并使其含泥量＜5％。
进一步地，如上所述的方法，步骤(1)中，所述碎石屑的粒级为小于0.01～10mm。
进一步地，如上所述的方法，步骤(1)中，所述废弃加气混凝土粒级小于1mm。
进一步地，如上所述的方法，所述电石渣的粒级为-0.074mm含量占80％，且其含水量小于1％。
进一步地，如上所述的方法，使用的铅锌尾矿，其中化学成份以质量百分比计为：SiO2 45％～65％；Al2O3 1％～12％；Fe2O3+FeO 3％～17％；P2O50.01％～4％；MgO 0.1％～8％；CaO 15％～30％；K2O 0.1％～1％；Na2O 0.1％～1％；TiO2 0.01～0.3％；MnO 0.01～0.7％；烧失量0.1％～4％，其他0.01％～2％。
进一步地，如上所述的方法，使用的碎石屑，其中化学成份以质量百分比计为：SiO2 40％～80％；Al2O3 0.1％～15％；Fe2O3+FeO 0.1％～10％；SO20.1％～10％；MgO0.1％～10％；CaO 5％～20％；其他5％～15％。
进一步地，如上所述的方法，使用的碎石屑，其中化学成份以质量百分比计为：SiO21％～5％；Al2O3 0.1％～5％；Fe2O3+FeO 0.01％～5％；CaO 40％～80％；K2O 0.1％～1％；Na2O 0.1％～1％；烧失量20％～30％；其他0.1％～3％。
有益效果：
蒸压灰砂砖生产原料都为工业废渣，简单易得，生产成本低、生产工艺简单，产品市场广阔，给难以利用的铅锌尾矿、碎石屑、废弃加气混凝土和电石渣等固体废弃物的资源化利用开辟了新的途径，有利于解决固体废弃物大量堆存引起的占用耕地、环境污染和社会安全等问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明利用铅锌尾矿固化重金属制备蒸压灰砂砖的方法流程图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明提供一种利用铅锌尾矿固化重金属制备蒸压灰砂砖的方法。本发明所使用的铅锌尾矿的主要矿物有钙铁辉石、锰钙辉石、绿帘石、方解石和石英，属于矽卡岩型铅锌尾矿。为了降低生产成本加入工业废弃物碎石屑、废弃加气混凝土、电石渣。利用铅锌尾矿及碎石屑中活性SiO2和Al2O3跟电石渣中的Ca(OH)2在水热碱性条件下发生水化反应，生成水化产物C-S-H凝胶、水石榴石和托贝莫来石，Pb2+和Zn2+等二价离子进入水化产物代替Ca2+或Mg2+，起到了很好的固化作用。同时，水化产物和未参与反应惰性颗粒、碎石屑骨料和废弃加气混凝土结合良好，制备的蒸压灰砂砖强度和物理性能满足生产需求，为铅锌尾矿等多种废弃物的综合利用提供了一条新的方向。蒸压灰砂砖生产原料都为工业废渣，简单易得，生产成本低、生产工艺简单，产品市场广阔，给难以利用的铅锌尾矿、碎石屑、废弃加气混凝土和电石渣等固体废弃物的资源化利用开辟了新的途径，有利于解决固体废弃物大量堆存引起的占用耕地、环境污染和社会安全等问题。
本发明的具体步骤如下：
1.采用水力旋流器将原始粒级的铅锌尾矿进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的铅锌尾矿粒级为-0.074mm＜10％、+0.16mm＞33％、+1.25mm＜5％，并使其含泥量＜5％。
2.将碎石屑进行预筛分，得到的小于0.01～10mm粒级的碎石屑输送到料仓，大于10mm粒级的碎石屑在鄂式破碎机中破碎至为小于10mm。
3.将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于1mm输送到料仓，粒级大于1mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。
4.首先将电石渣烘干至含水量小于1％，然后将烘干后的电石渣放入球磨机中粉磨至-0.074mm含量占80％。
5.将步骤1、2、3、4中的物料计量后，加入占干料总质量6～11％的水，置于强力搅拌机中搅拌10min，使物料充分混匀；混匀后的物料在消化仓中静置2h后，进行二次加水搅拌，二次加水量占干料总量的2％，二次搅拌时间为5min；将混合料压制成240mm×115mm×53mm的砖坯，成型压力为20～30KN。然后将压制好的砖坯静置堆垛，然后送入蒸压釜中进行蒸压，蒸压条件为：升温2h，恒温4～8h(最高压力1.0～1.3MPa，温度为170～190℃)，降温2h；冷却后出釜。
实施例1：
1.将原始粒级的铅锌尾矿采用水力旋流器进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的铅锌尾矿粒级为-0.074mm＜10％、+0.16mm＞33％、+1.25mm＜5％，并使其含泥量＜5％。将碎石屑进行预筛分，得到的小于0.01～7mm粒级的碎石屑输送到料仓，大于7mm粒级的碎石屑在鄂式破碎机中破碎至为小于7mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于0.8mm输送到料仓，粒级大于0.8mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将烘干后的电石渣放于球磨机中粉磨至-0.074mm含量占80％。
2.将步骤1准备的铅锌尾矿、碎石屑、废弃混凝土和电石渣按照干料质量百分比铅锌尾矿55％、碎石屑20％、废弃混凝土5％、电石渣20％混合均匀后，加入干料总重量8％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为20KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温6h(最高压力1.25MPa，温度为185℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压砖的性能指标如表1所示。
表1实施实例1制备的蒸压砖性能指标
实施例2：
1.将原始粒级的铅锌尾矿采用水力旋流器进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的铅锌尾矿粒级为-0.074mm＜10％、+0.16mm＞33％、+1.25mm＜5％，并使其含泥量＜5％。将碎石屑进行预筛分，得到的小于0.01～9mm粒级的碎石屑输送到料仓，大于9mm粒级的碎石屑在鄂式破碎机中破碎至为小于9mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于0.5mm输送到料仓，粒级大于0.5mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将烘干后的电石渣放于球磨机中粉磨至-0.074mm含量占80％。
2.将步骤1准备的铅锌尾矿、碎石屑、废弃混凝土和电石渣按照干料质量百分比铅锌尾矿50％、碎石屑25％、废弃混凝土7％、电石渣18％混合均匀后，加入干料总重量10％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为25KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温7h(最高压力1.3MPa，温度为180℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压灰砂砖的性能指标如表2所示。
表2实施实例2制备的蒸压砖性能指标
实施例3：
1.将原始粒级的铅锌尾矿采用水力旋流器进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的铅锌尾矿粒级为-0.074mm＜10％、+0.16mm＞33％、+1.25mm＜5％，并使其含泥量＜5％。将碎石屑进行预筛分，得到的小于0.01～5mm粒级的碎石屑输送到料仓，大于5mm粒级的碎石屑在鄂式破碎机中破碎至为小于5mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于1mm输送到料仓，粒级大于1mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将烘干后的电石渣放于球磨机中粉磨至-0.074mm含量占80％。
2.将步骤1准备的铅锌尾矿、碎石屑、废弃混凝土和电石渣按照干料质量百分比铅锌尾矿62％、碎石屑19％、废弃混凝土4％、电石渣15％混合均匀后，加入干料总重量7％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为30KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温8h(最高压力1.2MPa，温度为190℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压灰砂砖的性能指标如表3所示。
表3实施实例3制备的蒸压砖性能指标
实施例4：
1.将原始粒级的铅锌尾矿采用水力旋流器进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的铅锌尾矿粒级为-0.074mm＜10％、+0.16mm＞33％、+1.25mm＜5％，并使其含泥量＜5％。将碎石屑进行预筛分，得到的小于0.01～10mm粒级的碎石屑输送到料仓，大于10mm粒级的碎石屑在鄂式破碎机中破碎至为小于10mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于0.6mm输送到料仓，粒级大于0.6mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将烘干后的电石渣放于球磨机中粉磨至-0.074mm含量占80％。
2.将步骤1准备的铅锌尾矿、碎石屑、废弃混凝土和电石渣按照干料质量百分比铅锌尾矿44％、碎石屑20％、废弃混凝土6％、电石渣30％混合均匀后，加入干料总重量10％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为20KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温5h(最高压力1.25MPa，温度为185℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压灰砂砖的性能指标如表4所示。
表4实施实例4制备的蒸压砖性能指标
实施例5：
1.将原始粒级的铅锌尾矿采用水力旋流器进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的铅锌尾矿粒级为-0.074mm＜10％、+0.16mm＞33％、+1.25mm＜5％，并使其含泥量＜5％。将碎石屑进行预筛分，得到的小于0.01～6mm粒级的碎石屑输送到料仓，大于6mm粒级的碎石屑在鄂式破碎机中破碎至为小于6mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于0.5mm输送到料仓，粒级大于0.5mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将烘干后的电石渣放于球磨机中粉磨至-0.074mm含量占80％。
2.将步骤1准备的铅锌尾矿、碎石屑、废弃混凝土和电石渣按照干料质量百分比铅锌尾矿65％、碎石屑15％、废弃混凝土3％、电石渣17％混合均匀后，加入干料总重量9％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为23KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温7h(最高压力1.15MPa，温度为190℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压灰砂砖的性能指标如表5所示。
表5实施实例5制备的蒸压砖性能指标
实施例6：
1.将原始粒级的铅锌尾矿采用水力旋流器进行水力分级，抛去细粒级产品，得到的粗粒级产品作为制砖原料，得到的铅锌尾矿粒级为-0.074mm＜10％、+0.16mm＞33％、+1.25mm＜5％，并使其含泥量＜5％。将碎石屑进行预筛分，得到的小于0.01～10mm粒级的碎石屑输送到料仓，大于10mm粒级的碎石屑在鄂式破碎机中破碎至为小于10mm。将废弃加气混凝土放入鄂式破碎机，将破碎后的产品进行筛分，粒级小于0.6mm输送到料仓，粒级大于0.6mm的颗粒返回鄂式破碎机继续破碎。将烘干后的电石渣放于球磨机中粉磨至-0.074mm含量占80％。
2.将步骤1准备的铅锌尾矿、碎石屑、废弃混凝土和电石渣按照干料质量百分比铅锌尾矿46％、碎石屑20％、废弃混凝土6％、电石渣28％混合均匀后，加入干料总重量8％的水进行充分搅拌，搅拌时间为10min。静置2h后进行二次加水搅拌，二次加水量为干料总重量的2％，搅拌时间为5min。
3.将步骤2中的得到的搅拌均匀的混合料进行压制成型，压制压力为20KN。将压制成型的砖坯放入蒸压釜中养护。蒸压条件为：升温2h，恒温6h(最高压力1.3MPa，温度为185℃)，降温2h。冷却后出釜。
按上述步骤制备的蒸压灰砂砖的性能指标如表6所示。
表6实施实例6制备的蒸压砖性能指标
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用铅锌尾矿固化重金属制备蒸压灰砂砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将铅锌尾矿、碎石屑、废弃加气混凝土、电石渣的粉末与水按一定比例混合搅拌10min，使物料充分混匀；
(2)混匀后的物料静置2h后，进行二次加水搅拌，二次搅拌时间为5min；
(3)将混合料压制成240mm×115mm×53mm的砖坯，成型压力为20～30KN；
(4)然后将压制好的砖坯静置堆垛，然后送入蒸压釜中进行蒸压，蒸压条件为：升温2h，恒温4～8h，压力1.0～1.3MPa，温度为170～190℃，降温2h；冷却后出釜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，水的加入量为干料总质量的6～11％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，二次加水量占干料总质量的2％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铅锌尾矿的粒级为-0.074mm＜10％、+0.16mm＞33％、+1.25mm＜5％，并使其含泥量＜5％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碎石屑的粒级为小于0.01～10mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废弃加气混凝土粒级小于1mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电石渣的粒级为-0.074mm含量占80％，且其含水量小于1％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用的铅锌尾矿，其中化学成份以质量百分比计为：SiO2 45％～65％；Al2O3 1％～12％；Fe2O3+FeO 3％～17％；P2O5 0.01％～4％；MgO 0.1％～8％；CaO 15％～30％；K2O 0.1％～1％；Na2O 0.1％～1％；TiO2 0.01～0.3％；MnO 0.01～0.7％；烧失量0.1％～4％，其他0.01％～2％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用的碎石屑，其中化学成份以质量百分比计为：SiO2 40％～80％；Al2O3 0.1％～15％；Fe2O3+FeO 0.1％～10％；SO2 0.1％～10％；MgO 0.1％～10％；CaO 5％～20％；其他5％～15％。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用的碎石屑，其中化学成份以质量百分比计为：SiO21％～5％；Al2O3 0.1％～5％；Fe2O3+FeO 0.01％～5％；CaO 40％～80％；K2O0.1％～1％；Na2O 0.1％～1％；烧失量20％～30％；其他0.1％～3％。
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