CN102249646B - 一种红砖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红砖的制备方法，属于制砖技术领域。所采用的主要原料是铅锌选矿尾砂与适量的粘土、增强剂、添加剂等原料混配制成坯料，其中铅锌选矿尾砂的用量占配料总量的70～80％；粘土用量只占坯料总量的15～20；增强剂只要4～8；其它添加剂如石灰，根据铅锌选矿尾砂的化学成份可以不加或少加；再辅以相应的制造工艺，成型、烧成即得到砖制品。本发明可以减少粘土的用量，降低制砖成本，而且砖制品的性能优良，实际抗压强度大于15.4MPa，还为铅锌矿的综合治理提供了一个切实可行的方案，可“变废为宝，化害为利”，符合国家产业政策。
Description
技术领域
本发明涉及一种制砖技术，尤其涉及一种以选矿尾砂为主要原料的红砖的制备方法。
背景技术
作为主要建筑材料之一的红砖，其主要原料是粘土，但目前，利用百分之百的红粘土烧制红砖已被列为国家限制类产业。在生产红砖的过程中，为了节省用量大的粘土，一般掺加一定量的煤矸石、炉灰或者煤渣粉。其生产方法是将少量的煤矸石、炉灰或者煤渣粉加入粘土中搅拌均匀后，制胚，晾晒烘干、烧制成品出窑。该方法虽然能节约一部分红粘土，但是砖的强度却有所降低。炉渣和煤矸石在掺加于粘土之前还要进行粉碎工序，增加一定的能耗和扬尘污染，制砖成本相应增加。
2010年7月14日，中国发明专利申请公布号CN101774798A，公开了“一种红砖及其制备方法”，它是利用含硫酸废水处理后产生的固体废弃物硫酸钙作为制备红砖的原料，经配料、制胚、晾晒烘干获得干砖胚；再经烧制，自然冷却获得含有硫酸钙的红砖。该方法虽然可以减少了粘土的用量，降低制砖成本，但硫酸钙具有吸水特性，所产生单斜结晶结构对砖制品的性能将产生严重影响，最大的问题是砖制品体积收缩很大，引起砖开裂，故对砖制品的强度影响很大，实际抗压强度小于标准值为15.4MPa。
另外，选矿尾砂特别是铅锌矿尾砂，作为工业生产废渣和废料是矿山开采中不可避免的产物，据统计一吨铅锌矿石选为精矿只有40公斤，还有960公斤尾砂作废物被弃，大量的尾砂排废处理一直是个头痛的事，全国各地铅锌矿点多，贮量丰富，仅湖南省就有水口山、桂阳黄沙坪和桂阳宝山等地的铅锌矿；大量的选矿尾砂每年要花巨额资金筑坝囤积处理，这种消极的处理方法显然还不能减轻矿物废渣对自然环境的压力.有些厂家甚至因为堆积如山的选矿尾砂处理不妥，造成环境污染而因此减产缓产，严重影响了铅锌金属冶炼生产。近些年以来我国对选矿尾砂的开发利用研究十分活跃，也进行了一些具体的开发研究，这些选矿尾砂从它们的化学组成来看，它们都属于硅酸盐类，含有二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁、二氧化钛和氧化锰等多种成分。与其它原料适当搭配，经成型，烧成所得到的矿物组成为砖，具有建筑质量标准砖所需要力学性能，因原料中，烧成的坯体呈红色，完全能满足符合建筑质量标准砖的强度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种以铅锌选矿尾砂为主要原料的红砖的制备方法，该方法可以减少粘土的用量，降低制砖成本，而且砖制品的性能优良，实际抗压强度大于15.4MPa，还为铅锌矿的综合治理提供了一个切实可行的方案，可“变废为宝，化害为利”，符合国家产业政策。
本发明采用的技术方案是：一种红砖的制备方法，其特征在于：其制备方法主要包括以下步骤：
(1)原料处理：将块状生石灰进行机械破碎，球磨机进行粉磨；粒度控制在150微米至1毫米之间；从尾砂池采来的铅锌选矿尾砂先在空坪场地露天堆放4～7天，使铅锌选矿尾砂的含水率控制在7～8％；
(2)配料混合：按照质量比，粘土∶铅锌选矿尾砂∶增强剂∶石灰＝15～20∶70～80∶4～8∶0～5，搅拌均匀上述配料；
(3)消化：搅拌后的混合料进入连续式消化仓进行消化2～4小时；
(4)混合料造粒：消化后的混合料通过轮辗得到密实的假颗粒坯料，使消化后的混合料中部分气体与水分排出，轮辗同时要加适量水进行二次补水；消化后的混合料造粒的粒度控制在3～5毫米之间；
(5)陈腐假颗粒坯料：将造粒后的假颗粒坯料转移到陈腐仓，陈腐时间为56～72小时；使坯料得到充分渗水与排气；
(6)压制成型：用150吨压力机以逐渐递增的压力对假颗粒坯料作2～4次加压成型，使压力在坯体内均匀分布，坯体内受压空气充分排出，得到致密的砖坯，其最大成型压力为50MPa；
(7)晾晒烘干：通过自然烘干或机械烘干设备对砖坯烘干，获得干砖胚；
(8)烧成：干砖胚采用二次烧成工艺烧成；干砖胚从炉窑入口开始缓慢升温预热，该时段烘烧时间48～72小时，控制烧成温度为1140℃～1220℃，达到烧成温度后的保温，保温时间4～16小时，然后自然冷却获得红砖制品；
上述步骤(2)中所述的增强剂是指空心微珠，例如它是从发电厂的粉煤灰中筛分出来的空心微珠。
上述步骤(4)中的加适量水是指水的用量为：按照质量比，消化后的混合料∶水＝95∶5。
上述技术方案步骤(3)中的连续式消化仓，是目前加气混凝土生产工艺所使用的公知技术设备，如河南矿研重工有限公司所生产的连续式消化仓，它是顶部自动进料，底部自动旋转卸料，物料可连续在舱内定时进行消解、吸收、均化。
本发明原料处理的技术关键在于针对已有技术使用固体废弃物包括尾砂生产的红砖强度低的弱点，在原料组成中加入空心微珠为增强剂大幅度地提高了红砖制品的强度，而且使制品中SiO2和Al3O2的比例更加合理，形成了具有高强度的莫来石矿物，且较大地提高了制品的抗压强度。
本发明的制备工艺中最关键的是烧成工序。烧结温度的确定取决于铅锌选矿尾砂中二氧化硅的晶型变化及莫来石反应的程度，不同的烧成温度对砖制品的性能影响极大；烧成温度大低，莫来石形成量很少或没有，晶体转化不完全，以致砖制品结构疏松，严重影响强度性能。但烧成温度太高，由于产生大量熔融液，体积收缩很大，引起砖制品开裂。故烧成温度控制在1140℃～1220℃为宜。达到烧成温度后的保温时间，也对砖的强度影响很大。恒温时间应控制在4～16小时，最好在8～12小时。
对本发明的红砖制品进行化学分析的结果如下，
SiO2 70.97；Al2O3 16.78；Fe2O3 7.72；CaO 3.61；MgO 0.36；Na2O 0.51；K2O 1.33；MnO2 0.15；TiO2 0.24；P2O5 0.31；SO3 0.02；
由于本发明以铅锌选矿尾砂作为坯料的主要组分，省略了通常加煤矸石、炉灰或者煤渣生产红砖的破碎、细磨等工序降低了能耗。工业废渣利用率达80％，节约了大量的粘土材料，是替代烧结粘土红砖制品的优质新型建筑材料。同时对尾砂综合治理产生不可估量的积极社会与经济效果。按照本发明提供的以铅锌选矿尾砂生产红砖的生产技术所得产品性能经湖南省建筑材料质检站检测，技术性能如下：
抗压强度平均值＞15.4MPa；
抗弯曲强度大于30Mpa；
吸水率为4.3％；
真气孔率＜3％。
具体实施方式
下面给出具体实施例详细说明本发明。
具体制造红砖，所采用的主要原料是铅锌选矿尾砂；这种铅锌选矿尾砂是矿石球磨后浮选的产物；粒径较细，蓄水力强，虽有塑性，但还是属于低塑材料；铅锌矿尾砂中的氧化铅和氧化锌的含量很低，主要含有石英、氧化铝、石灰石、氧化铁、氧化镁、二氧化钛和氧化锰，以及其它一些如碱金属的氧化物的低熔成分；这种尾砂由于石英含量高，而烧失量小；全国各地的铅锌矿其选矿后余下的尾砂化学成分含量大致相近，根据这些尾砂的化学组成与加工工艺特性，与适量的粘土、增强剂、添加剂等原料混配制成坯料，其中铅锌选矿尾砂的用量占配料总量的70～80％；粘土用量只占坯料总量的15～20；增强剂只要4～8；其它添加剂如石灰，根据铅锌选矿尾砂的化学成份可以不加或少加；再辅以相应的制造工艺，成型、烧成即得到砖制品。
实施例1
本发明的一种红砖的制备方法主要包括以下步骤：
(1)原料处理：将块状生石灰进行机械破碎，球磨机进行粉磨；粒度控制在150微米至1毫米之间；从尾砂池采来的铅锌选矿尾砂先在空坪场地露天堆放4天，使铅锌选矿尾砂的含水率控制在7～8％；
(2)配料混合：按照质量比，粘土∶铅锌选矿尾砂∶增强剂∶石灰＝20∶75∶4∶1，搅拌均匀上述配料；
(3)消化：搅拌后的混合料进入连续式消化仓进行消化4小时；
(4)混合料造粒：消化后的混合料通过轮辗得到密实的假颗粒坯料，使消化后的混合料中部分气体与水分排出，轮辗同时要加适量水进行二次补水；消化后的混合料造粒的粒度控制在3～5毫米之间；所述的加适量水是指水的用量为：按照质量比，消化后的混合料∶水＝95∶5；
(5)陈腐假颗粒坯料：造粒后的假颗粒坯料还必须经过一个陈腐过程，其目的是通过毛细管和蒸汽压的作用使假颗粒坯料中水分更加均匀分布；在陈腐过程中坯料颗粒充分水化和离子交换；从而提高可塑性，改善假颗粒坯料的成型性能；将造粒后的假颗粒坯料转移到陈腐仓，陈腐时间为56小时；使坯料得到充分渗水与排气；
(6)压制成型：砖胚由于形状规整，用压制法成型；压制成型过程中随着压力增加；松散的假颗粒坯料中气体被排除，固体颗粒被压缩靠拢，坯料形成坯体；在本发明中坯料的含水率为5～6％，用150吨压力机以逐渐递增的压力对假颗粒坯料作4次加压成型，使压力在坯体内均匀分布，坯体内受压空气充分排出，得到致密的砖坯，其最大成型压力为50MPa；
(7)晾晒烘干：通过自然烘干或机械烘干设备对砖坯烘干，获得干砖胚；
(8)烧成：干砖胚采用二次烧成工艺烧成；干砖胚从炉窑入口开始缓慢升温预热，该时段烘烧时间48小时，控制烧成温度为1140℃，达到烧成温度后的保温，保温时间12小时，然后自然冷却获得红砖制品。
实施例2
本发明的一种红砖的制备方法主要包括以下步骤：
(1)原料处理：将块状生石灰进行机械破碎，球磨机进行粉磨；粒度控制在150微米至1毫米之间；从尾砂池采来的铅锌选矿尾砂先在空坪场地露天堆放7天，使铅锌选矿尾砂的含水率控制在7～8％；
(2)配料混合：按照质量比，粘土∶铅锌选矿尾砂∶增强剂∶石灰＝18∶72∶8∶2，搅拌均匀上述配料；
(3)消化：搅拌后的混合料进入连续式消化仓进行消化3小时；
(4)混合料造粒：消化后的混合料通过轮辗得到密实的假颗粒坯料，使消化后的混合料中部分气体与水分排出，轮辗同时要加适量水进行二次补水；消化后的混合料造粒的粒度控制在3～5毫米之间；所述的加适量水是指水的用量为：按照质量比，消化后的混合料∶水＝95∶5；
(5)陈腐假颗粒坯料：造粒后的假颗粒坯料还必须经过一个陈腐过程，其目的是通过毛细管和蒸汽压的作用使假颗粒坯料中水分更加均匀分布；在陈腐过程中坯料颗粒充分水化和离子交换；从而提高可塑性，改善假颗粒坯料的成型性能；将造粒后的假颗粒坯料转移到陈腐仓，陈腐时间为68小时；使坯料得到充分渗水与排气；
(6)压制成型：砖胚由于形状规整，用压制法成型；压制成型过程中随着压力增加；松散的假颗粒坯料中气体被排除，固体颗粒被压缩靠拢，坯料形成坯体；在本发明中坯料的含水率为5～6％，用150吨压力机以逐渐递增的压力对假颗粒坯料作3次加压成型，使压力在坯体内均匀分布，坯体内受压空气充分排出，得到致密的砖坯，其最大成型压力为50MPa；
(7)晾晒烘干：通过自然烘干或机械烘干设备对砖坯烘干，获得干砖胚；
(8)烧成：干砖胚采用二次烧成工艺烧成；干砖胚从炉窑入口开始缓慢升温预热，该时段烘烧时间72小时，控制烧成温度为1200℃，达到烧成温度后的保温，保温时间8小时，然后自然冷却获得红砖制品。
实施例3
本发明的一种红砖的制备方法主要包括以下步骤：
(1)原料处理：将块状生石灰进行机械破碎，球磨机进行粉磨；粒度控制在150微米至1毫米之间；从尾砂池采来的铅锌选矿尾砂先在空坪场地露天堆放6天，使铅锌选矿尾砂的含水率控制在7～8％；
(2)配料混合：按照质量比，粘土∶铅锌选矿尾砂∶增强剂∶石灰＝20∶70∶5∶5，搅拌均匀上述配料；
(3)消化：搅拌后的混合料进入连续式消化仓进行消化4小时；
(4)混合料造粒：消化后的混合料通过轮辗得到密实的假颗粒坯料，使消化后的混合料中部分气体与水分排出，轮辗同时要加适量水进行二次补水；消化后的混合料造粒的粒度控制在3～5毫米之间；所述的加适量水是指水的用量为：按照质量比，消化后的混合料∶水＝95∶5；
(5)陈腐假颗粒坯料：造粒后的假颗粒坯料还必须经过一个陈腐过程，其目的是通过毛细管和蒸汽压的作用使假颗粒坯料中水分更加均匀分布；在陈腐过程中坯料颗粒充分水化和离子交换；从而提高可塑性，改善假颗粒坯料的成型性能；将造粒后的假颗粒坯料转移到陈腐仓，陈腐时间为72小时；使坯料得到充分渗水与排气；
(6)压制成型：砖胚由于形状规整，用压制法成型；压制成型过程中随着压力增加；松散的假颗粒坯料中气体被排除，固体颗粒被压缩靠拢，坯料形成坯体；在本发明中坯料的含水率为5～6％，用150吨压力机以逐渐递增的压力对假颗粒坯料作4次加压成型，使压力在坯体内均匀分布，坯体内受压空气充分排出，得到致密的砖坯，其最大成型压力为50MPa；
(7)晾晒烘干：通过自然烘干或机械烘干设备对砖坯烘干，获得干砖胚；
(8)烧成：干砖胚采用二次烧成工艺烧成；干砖胚从炉窑入口开始缓慢升温预热，该时段烘烧时间56小时，控制烧成温度为1180℃，达到烧成温度后的保温，保温时间16小时，然后自然冷却获得红砖制品。
实施例4
本发明的一种红砖的制备方法主要包括以下步骤：
(1)原料处理：从尾砂池采来的铅锌选矿尾砂先在空坪场地露天堆放6天，使铅锌选矿尾砂的含水率控制在7～8％；
(2)配料混合：按照质量比，粘土∶铅锌选矿尾砂∶增强剂＝15∶80∶5，搅拌均匀上述配料；
(3)消化：搅拌后的混合料进入连续式消化仓进行消化2小时；
(4)混合料造粒：消化后的混合料通过轮辗得到密实的假颗粒坯料，使消化后的混合料中部分气体与水分排出，轮辗同时要加适量水进行二次补水；消化后的混合料造粒的粒度控制在3～5毫米之间；所述的加适量水是指水的用量为：按照质量比，消化后的混合料∶水＝95∶5；
(5)陈腐假颗粒坯料：造粒后的假颗粒坯料还必须经过一个陈腐过程，其目的是通过毛细管和蒸汽压的作用使假颗粒坯料中水分更加均匀分布；在陈腐过程中坯料颗粒充分水化和离子交换；从而提高可塑性，改善假颗粒坯料的成型性能；将造粒后的假颗粒坯料转移到陈腐仓，陈腐时间为60小时；使坯料得到充分渗水与排气；
(6)压制成型：砖胚由于形状规整，用压制法成型；压制成型过程中随着压力增加；松散的假颗粒坯料中气体被排除，固体颗粒被压缩靠拢，坯料形成坯体；在本发明中坯料的含水率为5～6％，用150吨压力机以逐渐递增的压力对假颗粒坯料作2次加压成型，使压力在坯体内均匀分布，坯体内受压空气充分排出，得到致密的砖坯，其最大成型压力为50MPa；
(7)晾晒烘干：通过自然烘干或机械烘干设备对砖坯烘干，获得干砖胚；
(8)烧成：干砖胚采用二次烧成工艺烧成；干砖胚从炉窑入口开始缓慢升温预热，该时段烘烧时间60小时，控制烧成温度为1220℃，达到烧成温度后的保温，保温时间4小时，然后自然冷却获得红砖制品。
Claims (1)
1.一种红砖的制备方法，其特征在于：其制备方法主要包括以下步骤：
(1)原料处理：将块状生石灰进行机械破碎，球磨机进行粉磨；粒度控制在150微米至1毫米之间；从尾砂池采来的铅锌选矿尾砂先在空坪场地露天堆放4～7天，使铅锌选矿尾砂的含水率控制在7～8％；
(2)配料混合：按照质量比，粘土∶铅锌选矿尾砂∶增强剂∶生石灰＝15～20∶70～80∶4～8∶0～5，搅拌均匀上述配料；
(3)消化：搅拌后的混合料进入连续式消化仓进行消化2～4小时；
(4)混合料造粒：消化后的混合料通过轮辗得到密实的假颗粒坯料，使消化后的混合料中部分气体与水分排出，轮辗同时要加适量水进行二次补水；消化后的混合料造粒的粒度控制在3～5毫米之间；
(5)陈腐假颗粒坯料：将造粒后的假颗粒坯料转移到陈腐仓，陈腐时间为56～72小时；使坯料得到充分渗水与排气；
(6)压制成型：用150吨压力机以逐渐递增的压力对假颗粒坯料作2～4次加压成型，使压力在坯体内均匀分布，坯体内受压空气充分排出，得到致密的砖坯，其最大成型压力为50MPa；
(7)晾晒烘干：通过自然烘干或机械烘干设备对砖坯烘干，获得干砖坯；
(8)烧成：干砖坯采用二次烧成工艺烧成；干砖坯从炉窑入口开始缓慢升温预热，该时段烘烧时间48～72小时，控制烧成温度为1140℃～1220℃，达到烧成温度后的保温，保温时间4～16小时，然后自然冷却获得红砖制品；
上述步骤(2)中所述的增强剂是指空心微珠，它是从发电厂的粉煤灰中筛分出来的空心微珠；
上述步骤(4)中的加适量水是指水的用量为：按照质量比，消化后的混合料∶水＝95∶5。
2．根据权利要求1所述的一种红砖的制备方法，其特征在于：所述的步骤(8)中的保温时间8～12小时。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CHENZHOU FENGYUE ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLO Free format text: FORMER OWNER: CHEN ZICHUAN Effective date: 20121026 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Cao Liangfa Inventor before: Chen Zichuan |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 410000 CHANGSHA, HUNAN PROVINCE TO: 423401 CHENZHOU, HUNAN PROVINCE Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: CHEN ZICHUAN TO: CAO LIANGFA |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20121026 Address after: 423401 Chenzhou City, Hunan province Zixing Liyujiang town Yongfeng Road No. 1 Applicant after: Chenzhou Fengyue Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Address before: No. 258 Hunan Dongyuan Hunan province 410000 Changsha Tianxin District of Hunan Road 5 building 206 room Applicant before: Chen Zichuan |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 423401 Chenzhou City, Hunan province Zixing Liyujiang town Yongfeng Road No. 1 Patentee after: CHENZHOU FENGYUE ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 423401 Chenzhou City, Hunan province Zixing Liyujiang town Yongfeng Road No. 1 Patentee before: Chenzhou Fengyue Environmental Protection Technology Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121219 Termination date: 20210509 |