一种赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法与流程

本发明涉及免烧砖制备，尤其涉及一种赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法。

背景技术：

1、制成坯后通过燃料烧制而成的砖称为烧结砖，其缺点是能耗大，会产生大量的温室气体、二氧化硫、氮氧化物等有毒有害的气体，而且制备红砖所需黏土的开采容易造成土地资源的破坏。免烧砖是采用非粘土原料，经过压制和养护形成的一种新型建筑材料，无需通过高温烧结过程，因此免烧砖很好地克服了烧结砖的上述缺点。高硫尾砂是尾砂的一种，和普通尾砂相比，高硫尾砂含有较高含量的硫元素，例如铅锌矿、铜矿等开采过程中产生的尾砂，其中含有硫铁矿等硫化物。以高硫尾砂为原料制备免烧砖时，其中的硫化物在氧气和拌合水的参与下反应后会形成硫酸，其和免烧砖中的水泥水化产物氢氧化钙反应形成硫酸钙，并进一步转化为膨胀性的水化硫铝酸钙(钙矾石)。由于上述过程主要发生在免烧砖的水化后期，钙矾石的形成容易在免烧砖中形成内应力，进而导致免烧砖中产生裂纹，严重时还会造成免烧砖开裂，劣化免烧砖的力学性能降低。高硫尾砂的这种特性使其无法像普通尾砂一样直接用于制备免烧砖，限制了这种固废的应用。探索克服上述问题的途径对这种固废的资源化利用具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明公开一种赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，该方法利用赤泥的特性提高了高硫尾砂的体积安定性，缓解其对免烧砖的力学性能带来的不利影响，同时实现了高硫尾砂和赤泥这些大宗固废的资源化利用。为实现上述目的，本发明公开以下的技术方案。

2、一种赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，包括如下步骤：

3、(1)将赤泥、高硫尾砂粉与水混合，然后加热保温并不断搅拌。完成后进行固液分离，并对得到的固体产物进行洗涤、干燥，研磨，得预处理混合料。

4、(2)将上述固液分离得到的碱性液体与所述洗涤得到的洗涤液混合，然后加入海藻酸粉末进行中和。完成后进行固液分离，收集液相，即得拌和水。

5、(3)以所述预处理混合料、粉煤灰、骨料、硅酸盐水泥、减水剂为原料，然后加入所述拌和水形成浆料，将其压制成型后养护，即得免烧砖。

6、进一步地，步骤(1)中，所述赤泥与高硫尾砂的比例为10重量份：4～6.5重量份，其和所述水的料液比为1g：10～15ml。可选地，所述高硫尾砂的细度为200～300目。进一步地，步骤(1)中，所述加热保温的温度为50～70℃，时间为6～8h。所述高硫尾砂中硫化物反应形成的硫酸有助于促进赤泥中碱性成分的溶出，降低赤泥本身的含碱量。

7、进一步地，步骤(1)中，所述清水和固体产物的料液比为1g：20～35ml，通过洗涤有利于进一步去除固体产物中残留的赤泥浸出液。

8、进一步地，步骤(1)中，所述干燥温度为110～130℃，时间为1～2小时。

9、进一步地，步骤(1)中，研磨后得到的所述预处理混合料的细度不小于150目。

10、进一步地，步骤(2)中，加入所述海藻酸将体系的ph调节至7～7.2之间。

11、进一步地，步骤(3)中，所述原料中各组分配比为：预处理混合料60～75重量份、粉煤灰25～32重量份、细骨料40～48重量份、硅酸盐水泥30～35重量份、减水剂0.15～0.27重量份。所述拌和水与胶凝材料的水灰比为0.15～0.18，该胶凝材料指所述预处理混合料、粉煤灰和硅酸盐水泥。

12、进一步地，步骤(3)中，所述细骨料包括河沙、机制砂、煤矸石等中的任意一种。可选地，所述细骨料的粒径为1～3mm。

13、进一步地，步骤(3)中，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂、木质素磺酸盐减水剂等中的任意一种。

14、进一步地，步骤(3)中，所述原料中还包括钡渣、锶渣等中的至少一种。所述钡渣、锶渣提供的钡元素、锶元素有助于降低所述赤泥中的放射性。可选地，所述钡渣和/或锶渣的添加量为15～18重量份。

15、进一步地，步骤(3)中，所述原料中还包括聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维等中的任意一种，其有助于进一步提升免烧砖的力学性能。可选地，所述纤维的添加量为3～5重量份。可选地，所述纤维的长度为10～20mm。

16、进一步地，步骤(3)中，所述成型压力为8～12mpa，保压时间为20～30s。

17、进一步地，步骤(3)中，所述养护的方式为自然养护，时间为14～28天，且养护期间每隔18～24小时洒水一次。

18、与现有技术相比，本发明具有以下方面的有益技术效果：

19、本发明将赤泥、高硫尾砂与水混合后形成的混合物在加热条件下进行搅拌处理，使所述赤泥中的可溶性的na、k碱性物质溶出的同时，使所述高硫尾砂中的硫化物反应，其形成的硫酸被赤泥提供的所述碱性物质中和。一方面，可有效消除所述高硫尾砂存在的体积安定性不足，容易造成免烧砖强度下降的问题，另一方面，此过程中利用所述赤泥形成的碱性浸出液对高硫尾砂进行碱激活，使高硫尾砂中的硅氧四面体、铝氧四面体解聚形成活性[sio4]4-、[alo4]5-，其与免烧砖中水泥水化产物ca(oh)2反应形成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝产物，从而增强免烧砖的力学强度，有助于弥补赤泥基免烧砖强度不足的问题。进一步地，本发明还将制备所述预处理混合料产生的碱性废液转化为免烧砖的拌合水，避免了碱性废液的产生，并克服了在利用所述废液时带来的免烧砖泛霜问题。本发明在所述废液中加入海藻酸粉末后，其正好利用所述废液提供的碱性环境溶解并发生酸碱中和反应，一方面可消除废液的碱性，另一方面，所述中和反应将海藻酸转化为海藻酸盐。同时，赤泥在所述高硫尾砂产生的硫酸的作用下可溶出部分铝、铁、钙等元素，这些元素形成的多价金属离子可使所述海藻酸盐进行交联形成凝胶状的固体物，本发明通过这种方式将所述废液中的主要碱性元素na、k进行固化去除。从而使所述废液可作为拌合水用于制备免烧砖实现资源化利用，减少废液产生，并避免了免烧砖泛霜的问题。

技术特征：

1.一种赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述赤泥与高硫尾砂的比例为10重量份：4～6.5重量份，其和所述水的料液比为1g：10～15ml；可选地，所述高硫尾砂的细度为200～300目。

3.根据权利要求1所述的赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加热保温的温度为50～70℃，时间为6～8h。

4.根据权利要求1所述的赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述清水和固体产物的料液比为1g：20～35ml；

5.根据权利要求1所述的赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，研磨后得到的所述预处理混合料的细度不小于150目。

6.根据权利要求1所述的赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，加入所述海藻酸将体系的ph调节至7～7.2之间。

7.根据权利要求1所述的赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述原料中各组分配比为：预处理混合料60～75重量份、粉煤灰25～32重量份、细骨料40～48重量份、硅酸盐水泥30～35重量份、减水剂0.15～0.27重量份；所述拌和水与胶凝材料的水灰比为0.15～0.18，该胶凝材料指所述预处理混合料、粉煤灰和硅酸盐水泥；

8.根据权利要求1-7任一项所述的赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述原料中还包括钡渣、锶渣中的至少一种；

9.根据权利要求1-7任一项所述的赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述原料中还包括聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维中的任意一种；

10.根据权利要求1-7任一项所述的赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述成型压力为8～12mpa，保压时间为20～30s；

技术总结本发明公开一种赤泥基高硫尾砂固废免烧砖的制备方法，包括如下步骤：(1)将赤泥、高硫尾砂粉与水混合，然后加热保温并不断搅拌。完成后进行固液分离，并对得到的固体产物进行洗涤、干燥，研磨，得预处理混合料。(2)将上述固液分离所得碱性液体与所述洗涤得到的洗涤液混合，然后加入海藻酸粉末进行中和。然后进行固液分离，收集液相，即得拌和水。(3)以所述预处理混合料、粉煤灰、骨料、硅酸盐水泥、减水剂为原料，然后加入所述拌和水形成浆料，将其压制成型后养护，即得免烧砖。本发明的方法利用赤泥的碱性特性提高了高硫尾砂的体积安定性，缓解其对免烧砖的力学性能带来的不利影响，同时实现了高硫尾砂和赤泥这些大宗固废的资源化利用。技术研发人员：梁海波,姜迎春,张晓龙,王同勋受保护的技术使用者：青岛鑫洲环科建材有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11