利用精炼锰渣制备人造青石的方法及人造青石成型生产线与流程

[0001]
本发明涉及一种制备人造青石的方法及成型生产线，特别涉及利用精炼锰渣制备人造青石的方法及人造青石成型生产线，属于冶金领域。


背景技术：

[0002]
中低碳锰铁是冶金、航天、化工等部门的关键基础材料。世界中低碳锰铁产业在快速发展的同时，也面临着巨大的资源和环境压力，尤其是精炼锰渣的处置已成为企业界、学术界和社会所关注的问题之一。由于精炼锰渣呈酸性，含水率高， 颗粒细小，含有大量的铵离子和重金属离子，长期露天堆放， 受雨水冲洗， 极易污染环境。 因而，精炼锰渣的无害化处理和资源化利用， 是锰合金产业实施循环经济、节能减排、清洁生产战略的必然趋势和客观要求。如何有效合理的解决精炼锰渣因堆放带来的环境污染，是本领域技术人员十分关心的问题。
[0003]
另外，随着世界各国房地产产业的不断发展，建筑材料的需求在不断增加，新型建筑材料备受消费者青睐，与众不同，具有个性化特点的建筑风格是建筑设计师乃至装修设计师一直追求的目标，其中，新材料的使用是显示个性化的一个方向，特别是一些环保型材料建筑或装修更能够得到消费者认可，如果能够将长期堆放的精炼锰渣材料，用于建筑领域，不仅能够解决精炼锰渣的长期堆放问题，而且可废物利用，取得一举两得的效果，为此，建筑领域的技术人员，联合冶金领域技术人员共同开发利用精炼锰渣的建筑材料是技术人员共同最求的目标。


技术实现要素：

[0004]
针对长期堆放精炼锰渣带来的环境负荷以及建筑领域不断追求新材料、新风格的需求，通过相关领域技术人员的共同研发，本发明提供利用精炼锰渣制备人造青石的方法及人造青石成型生产线，其目的是解决精炼锰渣堆放占用场地的困境和带来的环境负荷，向建筑领域提供一种新型建筑材料，丰富建筑物的外形风格和建筑材料的种类。
[0005]
本发明的技术方案是：利用精炼锰渣制备人造青石的方法，所述人造青石由精炼渣粉30-40%、硅酸盐水泥15-20%、青石砂40-50%、高效减水剂1-3%、磁铁矿粉1-3%、钛青绿0.1-0.3%组成，制备人造青石按照以下步骤进行操作：a、配料混料：将精炼锰渣磨成粉状、并按照上述重量百分比将精炼锰渣、青石砂、磁铁矿粉、钛青绿、减水剂进行和料，并添加适量的水，搅拌均匀；b、注模成型：将上述混合料倒入预制模具内，用振动泵振打、捣固；c、养护脱模：室温下自然养护后，脱模即得成品；进一步，所述精炼锰渣其化学成分的重量百分比为：sio
2 25-40%，al2o
3 2-15%，fe2o
3 0.5-1.5%，cao 35-60%，mgo 2-5%，mno 2-10%；进一步，所述a步骤中，所使用高效减水剂为氨基磺酸盐；所添加的水的重量为前述各物料总重量的20-30%；
进一步，所述b步骤中，振打时间控制为30-60分钟；进一步，所述步骤c中，自然养护时间控制为24-48小时。
[0006]
人造青石石材的成型生产线，包括振动泵，所述成型生产线包括设置有托板及其模具的传送带，传送带上方依次等间距地设置有一次加料工位、振动工位、二次加料工位、捣固工位、卸载工位，一次加料工位和二次加料工位的设备相同，其中包括混合砂料料仓和混合粉料料仓，混合砂料料仓和混合粉料料仓的出料口下方设置有垂直搅拌机，一次加料工位和二次加料工位之间设置有垂直升降的振动泵及其振动棒，二次加料工位后设置有垂直升降的捣固振动器，卸载工位是叉车卸载工位；进一步，所述混合砂料料仓和混合粉料料仓并列设置在传动带上方，混合砂料料仓和混合粉料料仓的上方分别连接有混合砂料传动管和混合粉料传送管，混合砂料料仓和混合粉料料仓的出料口下方设置有垂直搅拌机，搅拌机上方还设置有进水管，垂直搅拌机底部设置有搅拌电机，垂直搅拌机出口位于传送带上方，垂直搅拌机出料口设置有自动开闭装置；进一步，所述振动工位上方设置有吊板，吊板下方固定设置有垂直向下的一个或多个升降气缸，升降气缸下方连接有振动泵，振动泵下方连接有多个振动棒，升降气缸通过电磁阀与控制器连接；进一步，所述捣固工位上方设置有吊板，吊板下方固定设置有垂直向下的一个或多个升降气缸，升降气缸通过电磁阀与控制器连接，升降气缸下方链接有过渡架，过渡架下方连接有振动器，振动器下方设置有振动面板，振动面板与振动器设置有空气弹簧和一般弹簧；进一步，所述传送带为辊子传送带，传送带上与一次加料工位、振动工位、二次加料工位、捣固工位、卸载工位的辊子间和各工位末端分别设置有提升气缸的顶板和接近开关，接近开关与成型生产线控制器连接，控制器又与垂直搅拌机的出料口的自动开闭装置连接，所述卸载工位末端设置有限位器，限位器与控制器连接，控制器与传动带电机20、连接。
[0007]
本发明通过在人造青石中加入硅酸盐水泥和水，能够将精炼渣粉以及其他粉料混合在一起，形成水泥浆料，通过加入青石砂和钛青绿粉，能够将不仅能够加强其强度，而且能够使其颜色变成青石状，通过加入磁铁矿粉，可提高人造青石的抗风化、抗腐蚀、耐酸、碱性，可延长人造青石的使用寿命；通过加入高效减水剂能够及时地降低浆状混合物中的水份，可促进混合物中的水份迅速被吸收，加快混合物的凝结；通过将浆状混合加到模具内，能够在减水剂的促进下尽快地在模具中形成所需要的形状和颜色；通过利用振动泵振打、捣固，能够使混合物更加紧实，增大其密度，提高其强度；通过利用本发明能够充分地利用现存的精炼锰渣，解决精炼锰渣堆放占用场地的困境和精炼锰渣带来的环境负荷，向建筑领域提供一种新型建筑材料，丰富建筑物的外形风格和建筑材料的种类。
附图说明
[0008]
图1 人造青石成型线的结构示意图。
[0009]
图2搅拌机出料口的自动开闭装置结构示意图。
[0010]
标号说明：10a-混合砂料传送管、10b-混合粉料传送管、11-一次加料工位、12-振动工位、13-二次加料工位、14-捣固工位、15-卸载工位、16a-混合砂料料斗、16b-混合粉料料斗、17-进水管、18-垂直搅拌机、19-出料口、20-搅拌电机、21-支架、22-吊板、23-升降气
缸、24-振动泵、25-振动棒、26-滑块板、27-滑块、28-滑轨、29-过渡架、30-振动器、31-振动面板、32-传送带、32a-辊子、33-限位器、34-传送带电机、35-提升气缸、35a-顶架、36-垫板、37-开闭气缸、38-铰接轴、39-滑动轴、39a-滑动轴孔、40a-闸门一、40b-闸门二、41-闸门转轴、42-曲轴、43-模具、44-托板。
具体实施方式
[0011]
以下结合实施例就本发明的技术方案进一步进行详细说明。
[0012]
所述人造青石由青石砂40-50%、精炼渣粉30-40%、硅酸盐水泥15-20%、磁铁矿粉1-3%、高效减水剂1-3%、钛青绿0.1-0.3%组成，其中：硅酸盐水泥：主要矿物组成是：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。硅酸三钙决定着硅酸盐水泥四个星期内的强度；硅酸二钙四星期后才发挥强度作用，约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度；铝酸三钙强度发挥较快，其对硅酸盐水泥在1至3天或稍长时间内的强度起到一定的作用；铁铝酸四钙的强度发挥也较快，硅酸盐水泥具有的特性是：凝结硬化快，早期强度及后期强度高，适用于有早强要求的混凝土、冬季施工混凝土，地上、地下重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程；其次，硅酸盐水泥抗冻性好，适用于严寒地区水位升降范围内遭受反复冻融循环的混凝土工程，另外，硅酸盐水泥水化热大，不宜用于大体积混凝土工程，但可用于低温季节或冬期施工，硅酸盐水泥还具有抗碳化性能好，适用于空气中 co2浓度较高的环境，如铸造车间等，而且，干缩小，可用于干燥环境下的混凝土工程，还具有好好的耐磨性好，可用于路面与地面工程。
[0013]
青石砂：青石是地壳中分布最广的一种在海湖盆地生成的灰色或灰白色沉积岩（约占岩石圈的15%），吸水率 ≤0.75%，弯曲强度≥10.0mpa，光泽度60左右，密度2800kg/m3，青石属于石灰岩类目，青石的优点在于主要成分是碳酸钙，无污染，无辐射，所以用于日常家装家具中，属于绿色产品，更受现代人喜爱。本身具有纯青石的成分，质地坚硬，与硅酸盐水泥具有良好的结合性能，常用于混凝土的碎石。
[0014]
磁铁矿粉：即粉状的磁铁矿。是带有磁性,制作钢灰、灰黑色的颜料，色泽浓厚、庄重，抗风化,抗腐蚀、耐酸、碱性强。在现代装修中做地板砖、瓷砖问勾缝用料，性能稳定，与瓷砖颜色反差大,线条鲜明、美观。
[0015]
钛青绿：呈带绿光的黄色，耐光、耐热、耐各种化学品性能十分优良，不溶于水和一般溶剂。在浓硫酸中为橄榄绿色，稀释后呈绿色沉淀。颜色鲜艳，着色力高，耐晒及耐热性能好，属于氯代铜酞菁不褪色颜料。
[0016]
减水剂：一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥；高效减水剂又称超塑化剂，减水率不小于14%，在本实施例中使用了所使用高效减水剂为氨基磺酸盐。
[0017]
精炼渣粉中化学成分百分比为：sio2 25-40%，al2o
3 2-15%，fe2o
3 0.5-1.5%，cao 35-60%，mgo 2-5%，mno 2-10%；sio
2：
二氧化硅有晶态和无定形两种形态。自然界中存在的二氧化硅如石英、石英砂等统称硅石。纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英晶体叫做水晶，含微量杂质而呈紫色
的叫紫水晶，浅黄、金黄和褐色的称烟水晶。玉髓、玛瑙和碧玉都是含有杂质的有色石英晶体。沙子是混有杂质的石英细粒。蛋白石、硅藻土则是无定形二氧化硅。二氧化硅用途很广泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、气凝胶毡、硅铁、型砂、单质硅、水泥等，在古代，二氧化硅也用来制作瓷器的釉面和胎体。一般的石头主要由二氧化硅、碳酸钙构成；cao：氧化钙为碱性氧化物，对湿敏感。易从空气中吸收二氧化碳及水分。与水反应生成氢氧化钙（ca（oh）2）并产生大量热，有腐蚀性。可作填充剂，例如：用作环氧胶黏剂的填充剂；可用作建筑材料、冶金助熔剂，水泥速凝剂，荧光粉的助熔剂；还可用于耐火材料、干燥剂；al2o3：是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。具有不同晶型，常见的是α-al2o
3 和γ
-ꢀ
al2o3。工业品常为无色或微带粉红的圆柱型颗粒，耐压性好．在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；al2o3的存在除增加硅石在高温下形成液体的趋势外，还会延缓硅石的分解。al2o3在砖体中可起到发泡作用；mno：氧化锰是建筑材料中的主要防火成分，氧化锰墙板作为一种建筑材料，具有几个优异的特性:防火、防白蚁、防潮、防霉和高强度，氧化锰也被用作颜料、玻璃等。可用作制造锂氧化锰电池或其他电池。用作饲料添加剂、微量元素肥料、铁氧体原料、涂料和清漆干燥剂等；mgo：又称镁砂，是一种白色吸湿性固体矿物，以方镁石的形式存在于自然界中，是冶炼镁(或氧化物)的原料。它有氧化镁的经验公式，由mg
²
+离子和o
2-离子通过离子键结合在一起组成晶格，在水的存在下形成氢氧化镁 (mgo + h2o
ꢀ→ꢀ
mg(oh)2)，但是通过加热使水分分离，氢氧化镁可以反过来形成氧化镁。氧化镁被认为是一种耐火材料，即在高温下具有物理和化学稳定性。它有两个有用的属性:高导热性和低导电性。迄今为止，耐火材料工业消耗了世界上大部分的氧化镁，2004年，耐火材料工业消耗了美国约56 %的氧化镁，其余44 %用于农业、化学、建筑、环境和其他工业应用，氧化镁被用作坩埚的基本耐火材料。
[0018]
人造青石按照以下步骤进行操作：a、配料混料：将精炼锰渣磨成粉状、并按照上述重量百分比将精炼锰渣、青石砂、硅酸盐水泥、钛青绿、减水剂进行和料，并添加适量的水，搅拌均匀，所添加的水的重量为前述各物料总重量的20-30%，所使用高效减水剂为氨基磺酸盐；b、注模成型：将上述混合料倒入预制模具内，用振动泵振打、捣固；振打时间控制为30-60分钟，具体的振动时间见表1中实施例；c、养护脱模：室温下自然养护，自然养护时间控制为24-48小时，然后，脱模即得成品。
[0019]
表1 是人造青石的具体实施例
从上述检侧数据与天然青石数据相比较，可以发现，各种参数都优于天然青石的数据，在进行48小时的养护后得知，其数据在不同程度上均得到了一定的上升，完全能够满足建筑需要，一起参与建材研发的工程师都表示，这种效果都出乎预测结果，说明精炼锰渣粉在其中起到了一定的作用。
[0020]
在本实施例中，步骤a）中，将青石砂、钛青绿、氨基磺酸盐称量作为砂料分别称重后进行混合，将磨成粉状的精炼锰渣、磁铁矿粉、硅酸盐水泥是作为粉料分别称重后混合，然后，分别送至混合砂料料仓和混合粉料料仓中，最后在两个垂直搅拌机18中最终混合，其中，送入一次加料工位11上方料仓中的料占4/5，送入二次加料工位13上方料仓中的料占1/5，每次的配料量为两个垂直搅拌机18中的总量，其中，一次加料工位11垂直搅拌机18的搅拌量占4/5，二次加料工位13垂直搅拌机18的搅拌量占1/5，用后继续进行配料。
[0021]
人造青石石材的成型生产线，图1 是人造青石成型线的结构示意图。生产线包括搅拌机、振动泵24和振动器，所述成型生产线包括设置有托板44及其模具43的传送带32，传送带32上方依次等间距地设置有一次加料工位11、振动工位12、二次加料工位13、捣固工位14、卸载工位15，一次加料工位11和二次加料工位13的设备相同，其中包括混合砂料料仓16a和混合粉料料仓16b，混合砂料料仓16a和混合粉料料仓16b的出料口下方设置有垂直搅拌机18，垂直搅拌机18利用支架21支撑固定，一次加料工位11和二次加料工位之间13上均设置有垂直升降的振动泵24及其振动棒25，二次加料工位后设置有垂直升降的捣固振动器30，卸载工位15是叉车卸载工位。
[0022]
尽管在图中一次加料工位11上方料仓以及下方的垂直搅拌机和一次加料工位11上方料仓以及下方的垂直搅拌机大小一样，其实，在一次加料工位11上方料仓以及下方的垂直搅拌机中的料占4/5，二次加料工位13上方料仓以及下方的垂直搅拌机中的料占1/5，所以，实际中一次加料工位11上方料仓以及下方的垂直搅拌机18要比二次加料工位13上方料仓以及下方的垂直搅拌机18大。
[0023]
所述混合砂料料仓16a和混合粉料料仓16b并列设置在传动带32上方，混合砂料料仓16a和混合粉料料仓16b的上方分别连接有混合砂料传送管10a及进水管17和混合粉料传送管10b，混合砂料料仓16a和混合粉料料仓16b的出料口下方设置有垂直搅拌机18，垂直搅拌机18上方还设置有进水管17，垂直搅拌机18底部设置有搅拌电机20，垂直搅拌机出口19
位于传送带32上方，搅拌机出料口19设置有自动开闭装置。
[0024]
所述振动工位12上方设置有吊板22，吊板22下方固定设置有垂直向下的一个或多个升降气缸23，升降气缸23下方连接有振动泵24，振动泵24下方连接有多个振动棒25，升降气缸23通过电磁阀与控制器连接。
[0025]
所述捣固工位14上方设置有吊板22，吊板22下方固定设置有垂直向下的一个或多个升降气缸23，升降气缸23通过电磁阀与控制器连接，升降气缸23下方链接有过渡架29，过渡架29下方连接有振动器30，振动器30下方设置有振动面板31，振动面板31与振动器30设置有空气弹簧和一般弹簧。
[0026]
振动工位12和捣固工位14上的吊板22上固定有滑动板26其上设置有滑块27，滑块27内滑动设置有滑轨28，振动工位12和捣固工位14上的滑轨28下端分别固定在振动泵24和过渡架29上，可确保在升降气缸23的带动下，下方部件垂直升降。
[0027]
所述吊板22也可以利用支架支撑固定。
[0028]
所述传送带32为辊子传送带，传送带32上与一次加料工位11、振动工位12、二次加料工位13、捣固工位14、卸载工位15的辊子32a间和各个工位末端分别设置有提升气缸35的顶板35a和接近开关，提升气缸35设置在垫板36上，加料、振动、捣固时，提升气缸35上升，利用顶架35a将托板44以及模具43顶起，加料、振动、捣固解锁后，将托板44以及模具43放在传送带32上向后传送，接近开关与成型生产线控制器连接，控制器又与垂直搅拌机18的出料口19的自动开闭装置连接，所述卸载工位末端设置有限位器33，限位器33与控制器连接，控制器与传动带电机34电连接。
[0029]
图2是搅拌机出料口的自动开闭装置结构示意图。搅拌机出料口设置有相对的一对双开闸门，分别是闸门一401和闸门二40b，闸门一401和闸门二40b两侧设置有各自的闸门转轴41，闸门一401和闸门二40b的相对侧面分别设置有各自的开闭装置，图1中和实现部分为一侧的开闭装置，虚线部分为另外一侧的开闭装置，开闭装置包括滑动轴39，滑动轴39设置在一般的闸门上，滑动轴39上滑动铰接在曲轴42一端的滑动轴孔39a内，曲轴42中间设置在铰接轴38上，铰接轴38固定在出料口的料仓侧，曲轴42的另外一端铰接在开闭气缸37的气缸杆端，两侧的开闭气缸37同步动作，实现出料口19的开闭动作。
[0030]
在卸载工位利用铲车将托板44及其上方的模具43移到平台上，等8小时后脱模，进行养护。
[0031]
在脱模中，利用手动提升机向上提升脱模，利用定时喷水方式进行养护。脱模和养护为半自动方式。
[0032]
本发明通过在人造青石中加入硅酸盐水泥和水，能够将精炼渣粉以及其他粉料混合在一起，形成水泥浆料，通过加入青石砂和钛青绿粉，能够将不仅能够加强其强度，而且能够使其颜色变成青石状，通过加入磁铁矿粉，可提高人造青石的抗风化、抗腐蚀、耐酸、碱性，可延长人造青石的使用寿命；通过加入高效减水剂能够及时地降低浆状混合物中的水份，可住进混合物中的水份迅速被吸收，加快混合物的凝结；通过将浆状混合加到模具内，能够在减水剂的促进下尽快地在模具中形成所需要的形状和颜色；通过利用振动泵振打、捣固，能够使混合物更加紧实，增大其密度，提高其强度；通过利用本发明能够充分地利用现存的精炼锰渣，解决了精炼锰渣堆放占用场地的困境和精炼锰渣带来的环境负荷，向建筑领域提供一种新型建筑材料，丰富建筑物的外形风格和建筑材料的种类。