CN111285661B - 一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺 - Google Patents

一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，以锰渣、赤泥、水和85％磷酸为原料，先通过粉碎过筛将锰渣赤泥机械破碎后筛分，得到的粉末按照一定质量配比进行配料混合后，加水搅拌形成浆料，再加入磷酸溶液进行磷酸混合搅拌反应完成后，置于制砖机模压成型，砖坯成型后进行保压保温养护后得到成品免烧砖。本发明是一种协同处理锰渣和赤泥的资源化利用方案，该方案制备工艺简单、无需煅烧、节能环保，所制备的锰渣赤泥免烧砖抗压强度高，成本低廉，可广泛用于建筑填充砌块。

Description

一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺
技术领域
本发明涉及工业固体废弃物综合利用技术领域，特别涉及一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺。
背景技术
目前传统建筑行业所用实心/空心砖多以粘土和页岩为原料经高温（900~1000℃）烧结所得，其不足之处在于：一是以自然资源为原料，破坏耕地资源，二是制备温度较高，能耗较大，三是烧结过程中产生有害气体，污染环境。而锰渣是碳酸锰矿经硫酸浸出后，或软锰矿经还原和硫酸浸出后，再经压滤固液分离产生的酸性废渣。赤泥则是氧化铝生产过程中产生的碱性废渣。目前锰渣和赤泥最主要的处理方法为渣场露天堆放，对周边土壤及地下水存在极大污染隐患，亟需寻找锰渣和赤泥的资源化利用方法以解决目前传统建筑行业用砖存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种协同处理锰渣和赤泥的资源化利用方案，该方案制备工艺简单、无需煅烧、节能环保，所制备的锰渣赤泥免烧砖抗压强度高，成本低廉，可广泛用于建筑填充砌块。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，包括以下步骤：
（1）粉碎过筛：将锰渣和赤泥分别收集后去除杂物，烘干后分别进行机械粉碎，再进行过筛，得到锰渣粉末和赤泥粉末；
（2）配料混合：将步骤（1）中得到锰渣粉末和赤泥粉末按照比例称取加入混料机中，按照加水比例加入一定量的水，调节混料机中的气氛进行充分搅拌得到混合料；
（3）磷酸混合：向步骤（2）中的混合料中按照比例加入磷酸，搅拌使其充分反应后得到混合浆料备用；
（4）砖坯成型：将步骤（3）中的混合浆料取一定的量置于制砖机中模压成型得到砖坯；
（5）砖体养护：将砖坯置于烧窑中在90-150℃下充分养护，即可得到锰渣赤泥免烧砖。
进一步地，在步骤（1）中，所述过筛的目数为100-200目，所述锰渣中Fe2O3含量和Fe3O4含量之和不低于15%，所述赤泥中Fe2O3含量和Al2O3含量之和不低于20%。
进一步地，在步骤（2）中，所述锰渣粉末和赤泥粉末的质量比例为0.25-4.0 : 1，所述加水比例为锰渣粉末和赤泥粉末总质量的0.1-0.3倍。
进一步地，在步骤（3）中，所述磷酸为85%的磷酸溶液，该磷酸溶液加入量为锰渣粉末和赤泥粉末总质量的 0.2-0.9倍，所述搅拌使其反应的时间为10-60min。
进一步地，在步骤（5）中，所述养护是将砖坯置于90-150℃环境下保温保压静置3-10d。
进一步地，所述保压是先升压1-2小时，然后稳压7-9个小时，再降压1-2小时，从而完成砖坯的养护。
利用上述锰渣赤泥免烧砖的制备工艺制备的免烧砖，该免烧砖的原料由锰渣、赤泥、水和85%磷酸组成。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种协同处理锰渣和赤泥的资源化利用方案，该方案制备工艺简单、无需煅烧、节能环保，所制备的锰渣赤泥免烧砖抗压强度高，成本低廉，可广泛用于建筑填充砌块。而且本发明中的制备工艺操作简单，不需要专门配置特殊的设备，容易实现，经济价值高。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
实施例1
一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，所用锰渣中Fe2O3含量和Fe3O4含量之和为17.5%，所用赤泥中Fe2O3含量和Al2O3含量之和为42.3%。
制备工艺步骤如下：
a.粉碎过筛：将锰渣和赤泥烘干后分别进行机械粉碎，然后分别过100目筛；
b.配料：按质量比0.25 : 1称取锰渣和赤泥，并加入混料机中；
c.加水搅拌：按质量比水 : (锰渣和赤泥) = 0.1，向混料机中加入水，在空气气氛下进行搅拌，搅拌时间为3 h；
d.加磷酸搅拌：按质量比85%磷酸 : (锰渣和赤泥) = 0.2向混料机中加入85%磷酸进行搅拌，搅拌时间为10min；
e.成型：采用制砖机模压成型；
f.养护：在90 ℃下养护3 d，得到锰渣赤泥免烧砖。
根据HJ 557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》，对实施例1提供的免烧砖进行Mn的浸出浓度测试，结果为3.1 mg/L，符合GB 8978-1996《污水综合排放标准》。根据GB/T2542-2012《砌墙砖试验方法》，对实施例1提供的免烧砖进行抗压强度测试，结果为26.8 MPa，符合MU25国家标准的强度等级，可广泛应用于建筑承重的填充砌块。
实施例2
一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，所用锰渣中Fe2O3含量和Fe3O4含量之和为17.5%，所用赤泥中Fe2O3含量和Al2O3含量之和为42.3%。
制备工艺步骤如下：
a.粉碎过筛：将锰渣和赤泥烘干后分别进行机械粉碎，然后分别过200目筛；
b.配料：按质量比4 : 1称取锰渣和赤泥，并加入混料机中；
c.加水搅拌：按质量比水 : (锰渣和赤泥) = 0.3，向混料机中加入水，在空气气氛下进行搅拌，搅拌时间为3 h；
d.加磷酸搅拌：按质量比85%磷酸 : (锰渣和赤泥) = 0.9向混料机中加入85%磷酸进行搅拌，搅拌时间为60 min；
e.成型：采用制砖机模压成型；
f.养护：在130 ℃下养护10d，得到锰渣赤泥免烧砖。
根据HJ 557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》，对实施例2提供的免烧砖进行Mn的浸出浓度测试，结果为1.4 mg/L，符合GB 8978-1996《污水综合排放标准》。根据GB/T2542-2012《砌墙砖试验方法》，对实施例2提供的免烧砖进行抗压强度测试，结果为32.9 MPa，符合MU30国家标准的强度等级，可广泛应用于建筑承重的填充砌块。
实施例3
一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，所用锰渣中Fe2O3含量和Fe3O4含量之和为22.6%，所用赤泥中Fe2O3含量和Al2O3含量之和为24.0%。
制备工艺步骤如下：
a.粉碎过筛：将锰渣和赤泥烘干后分别进行机械粉碎，然后分别过100目筛；
b.配料：按质量比1 : 1称取锰渣和赤泥，并加入混料机中；
c.加水搅拌：按质量比水 : (锰渣和赤泥) = 0.2，向混料机中加入水，在空气气氛下进行搅拌，搅拌时间为3 h；
d.加磷酸搅拌：按质量比85%磷酸 : (锰渣和赤泥) = 0.7向混料机中加入85%磷酸进行搅拌，搅拌时间为15 min；
e.成型：采用制砖机模压成型；
f.养护：在150 ℃下养护3 d，得到锰渣赤泥免烧砖。
根据HJ 557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》，对实施例3提供的免烧砖进行Mn的浸出浓度测试，结果为1.0 mg/L，符合GB 8978-1996《污水综合排放标准》。根据GB/T2542-2012《砌墙砖试验方法》，对实施例3提供的免烧砖进行抗压强度测试，结果为33.2 MPa，符合MU30国家标准的强度等级，可广泛应用于建筑承重的填充砌块。
实施例4
一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，所用锰渣中Fe2O3含量和Fe3O4含量之和为26.8%，所用赤泥中Fe2O3含量和Al2O3含量之和为24.0%。
制备工艺步骤如下：
a.粉碎过筛：将锰渣和赤泥烘干后分别进行机械粉碎，然后分别过100目筛；
b.配料：按质量比1 : 1称取锰渣和赤泥，并加入混料机中；
c.加水搅拌：按质量比水 : (锰渣和赤泥) = 0.2，向混料机中加入水，在空气气氛下进行搅拌，搅拌时间为3 h；
d.加激发剂搅拌：激发剂为质量比为1:1:1的硫酸铁、硫酸铝、石膏的混合物，激发剂的加入量为锰渣粉末和赤泥粉末总质量的0.7倍，搅拌时间为15 min；
e.成型：采用制砖机模压成型；
f.养护：在90 ℃下养护3 d，得到锰渣赤泥免烧砖。
根据HJ 557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》，对实施例4提供的免烧砖进行Mn的浸出浓度测试，结果为65.4 mg/L，不符合GB 8978-1996《污水综合排放标准》。根据GB/T2542-2012《砌墙砖试验方法》，对实施例4提供的免烧砖进行抗压强度测试，结果为19.2 MPa，不符合MU30国家标准的强度等级。
实施例5
一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，所用锰渣中Fe2O3含量和Fe3O4含量之和为26.8%，所用赤泥中Fe2O3含量和Al2O3含量之和为24.0%。
制备工艺步骤如下：
a.粉碎过筛：将锰渣和赤泥烘干后分别进行机械粉碎，然后分别过100目筛；
b.配料：按质量比1 : 1称取锰渣和赤泥，并加入混料机中；
c.加水搅拌：按质量比水 : (锰渣和赤泥) = 0.2，向混料机中加入水，在空气气氛下进行搅拌，搅拌时间为3 h；
d.成型：采用制砖机模压成型制成砖坯；
e.焙烧：将砖坯在105℃条件下干燥后放入高温炉中焙烧，以5-8℃/min升温至1100℃，在此温度下保温10分钟，取出砖坯后冷却至常温得到成品。
根据HJ 557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》，对实施例5提供的实体砖进行Mn的浸出浓度测试，结果为89.9 mg/L，不符合GB 8978-1996《污水综合排放标准》。根据GB/T2542-2012《砌墙砖试验方法》，对实施例5提供的免烧砖进行抗压强度测试，结果为21.5 MPa，不符合MU30国家标准的强度等级。
实施例6
一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，所用锰渣中Fe2O3含量和Fe3O4含量之和为10%，所用赤泥中Fe2O3含量和Al2O3含量之和为24.0%。
制备工艺步骤如下：
a.粉碎过筛：将锰渣和赤泥烘干后分别进行机械粉碎，然后分别过100目筛；
b.配料：按质量比1 : 1称取锰渣和赤泥，并加入混料机中；
c.加水搅拌：按质量比水 : (锰渣和赤泥) = 0.2，向混料机中加入水，在空气气氛下进行搅拌，搅拌时间为3 h；
d.加磷酸搅拌：按质量比85%磷酸 : (锰渣和赤泥) = 0.7向混料机中加入85%磷酸进行搅拌，搅拌时间为15 min；
e.成型：采用制砖机模压成型；
f.养护：在150 ℃下养护3 d，得到锰渣赤泥免烧砖。
根据HJ 557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》，对实施例6提供的实体砖进行Mn的浸出浓度测试，结果为4.5 mg/L，符合GB 8978-1996《污水综合排放标准》。根据GB/T2542-2012《砌墙砖试验方法》，对实施例6提供的免烧砖进行抗压强度测试，结果为10 MPa，不符合MU30国家标准的强度等级。
实施例7
一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，所用锰渣中Fe2O3含量和Fe3O4含量之和为26.8%，所用赤泥中Fe2O3含量和Al2O3含量之和为15.0%。
制备工艺步骤如下：
a.粉碎过筛：将锰渣和赤泥烘干后分别进行机械粉碎，然后分别过100目筛；
b.配料：按质量比1 : 1称取锰渣和赤泥，并加入混料机中；
c.加水搅拌：按质量比水 : (锰渣和赤泥) = 0.2，向混料机中加入水，在空气气氛下进行搅拌，搅拌时间为3 h；
d.加磷酸搅拌：按质量比85%磷酸 : (锰渣和赤泥) = 0.7向混料机中加入85%磷酸进行搅拌，搅拌时间为15 min；
e.成型：采用制砖机模压成型；
f.养护：在150 ℃下养护3 d，得到锰渣赤泥免烧砖。
根据HJ 557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》，对实施例7提供的实体砖进行Mn的浸出浓度测试，结果为3.9 mg/L，符合GB 8978-1996《污水综合排放标准》。根据GB/T2542-2012《砌墙砖试验方法》，对实施例7提供的免烧砖进行抗压强度测试，结果为12 MPa，不符合MU30国家标准的强度等级。
综合以上实施例，只有完全按照本申请中的操作步骤实施，利用85%的磷酸进行反应，才能将锰渣和赤泥充分利用制备成符合国家标准的免烧砖，制备工艺简单，操作简单，不需要煅烧，减少能源耗费，经济实用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）粉碎过筛：将锰渣和赤泥分别收集后去除杂物，烘干后分别进行机械粉碎，再进行过筛，得到锰渣粉末和赤泥粉末，其中锰渣中Fe2O3含量和Fe3O4含量之和不低于15%，赤泥中Fe2O3含量和Al2O3含量之和不低于20%；
（2）配料混合：将步骤（1）中得到锰渣粉末和赤泥粉末按照0.25-4.0 : 1的质量比例称取加入混料机中，按照加水比例加入锰渣粉末和赤泥粉末总质量的0.1-0.3倍的水，调节混料机中的气氛进行充分搅拌得到混合料；
（3）磷酸混合：向步骤（2）中的混合料中按照比例加入磷酸，磷酸为85%的磷酸溶液，该磷酸溶液加入量为锰渣粉末和赤泥粉末总质量的 0.2-0.9倍，搅拌使其充分反应后得到混合浆料备用；
（4）砖坯成型：将步骤（3）中的混合浆料取一定的量置于制砖机中模压成型得到砖坯；
（5）砖体养护：将砖坯置于烧窑中在90-150℃下充分养护，即可得到锰渣赤泥免烧砖。
2.根据权利要求1所述的一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，其特征在于：在步骤（1）中，所述过筛的目数为100-200目。
3.根据权利要求1所述的一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，其特征在于：在步骤（3）中，所述搅拌使其反应的时间为10-60min。
4.根据权利要求1所述的一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，其特征在于：在步骤（5）中，所述养护是将砖坯置于90-150℃环境下保温保压静置3-10d。
5.根据权利要求4所述的一种锰渣赤泥免烧砖的制备工艺，其特征在于：所述保压是先升压1-2小时，然后稳压7-9个小时，再降压1-2小时，从而完成砖坯的养护。
6.利用权利要求1-5中任一项所述的锰渣赤泥免烧砖的制备工艺制备的免烧砖，其特征在于：该免烧砖的原料由锰渣、赤泥、水和85%磷酸组成。
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