专利名称：一种利用铁尾矿制备通体砖的方法
技术领域：
本发明属于建筑材料及资源综合利用领域，涉及一种利用铁尾矿制备通体砖的方 法，同时在通体砖的制备过程中回收铁资源。
背景技术：
尾矿属选矿后的废弃物。在中国，有超过400座大型尾矿库，堆存的金属尾矿超过 了 60亿吨，其中，铁尾矿约占1/3。这些排出的尾矿绝大部分存放在尾矿库中，已成为制约 矿业持续发展、危及矿区及周边生态环境的重要因素，这就必然使得尾矿的排放与处置成 为矿山亟待解决的问题之一。铁尾矿是一种复合矿物原料，除了含有少量金属组分外，主要矿物组分是脉石矿 物，如石英、辉石、长石、石榴石、角闪石及其蚀变矿物；化学成分主要以铁、硅、镁、钙、铝的 氧化物为主，并伴有少量的磷、硫等。铁尾矿的二次利用主要包括有用资源的再选和尾矿的 直接利用。铁尾矿的再选方面已有了一些研究成果，如中国专利申请号为01101401. 6公开 了一种铁尾矿的回收方法，采用浮船将尾矿坝中的尾矿砂采挖上船，并送至相应的选矿设 备中，经过高压水冲洗、制浆、选矿、过滤和脱水等工艺得到铁精矿，这种方法虽然可以实现 连续作业，提高回采率，但是资源回收率低，无法实现尾矿的零排放。铁尾矿的直接利用主 要是用作建筑材料的原料，如制备烧结砖、混凝土制品以及一些低档的陶瓷制品等，附加值 不高。中国专利申请号为200710032792. 0的公开了一种利用铁尾矿制备彩坯釉面仿古砖 的生产方法，它是将废弃铁尾矿原料替代原仿古釉面砖的部分釉料和坯料添加在釉面仿古 砖的坯料和面料中，添加比例为釉料和坯料的20-45%，这种方法虽然在很大程度上降低了 能耗，提高了资源利用率，但是在施釉工序中，需依据坯体膨胀系数，制备相匹配的高遮盖 力化妆土和面釉，工艺不易控制。中国专利申请号为88109712. 8公开了一种铁矿尾矿粉釉 面砖及其生产方法，具有工艺简单，能耗低的特点，但是需加入35-65%的粘土，尾矿用量不 尚o通体砖是一种不需上釉的瓷质砖，其颜色素雅，耐磨性好，符合现代室内设计倾向 于素色的潮流而成为一种时尚，被广泛应用于厅堂、过道和室外走道等装修项目的地面。生 产通体砖的传统原料主要包括以黏土为代表的可塑性原料、以石英为代表的瘠性原料、以 长石为代表的熔剂型原料和一些用作改善制品某种性能而加入的辅助原料。由于通体砖的 颜色为坯体烧成后的本色，因此对原料的要求很高。同时，中国近年来房地产业空前发展， 通体砖作为一种耐磨性好的建材装饰用品成为很多消费者的首选。大量通体砖的生产不仅 消耗了很多不可再生的优质矿物资源，而且生产制备过程会消耗很多能源，对环境也有一 定的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用铁尾矿制备通体砖的方法，在制备具有高附加值的 通体砖产品的同时，回收铁尾矿中的有用资源，实现尾矿的零排放。
一种利用铁尾矿制备通体砖的方法，包括以下工艺步骤原料筛选、配料、球磨、过 筛除铁、磁性物富集、泥浆均化、喷雾干燥、过筛、粉料陈腐、压制成型、干燥、烧成、抛光，在 原料计量球磨后，铁尾矿作为通体砖的原料进一步磨细，在过筛除铁工序中可分离出部分 磁性物，将这些磁性物收集，进一步富集后可作为铁矿石使用；将铁尾矿中的部分磁性物分 离后，可降低通体砖原料中的铁含量，提高尾矿在通体砖中的用量；所述铁尾矿含有大量的 粘土类矿物，可为后期的成型提供足够的塑性；所述铁尾矿含有一定量的金属成分，需依据 尾矿自身的特点，加入一定量的金属氧化物或者含有金属氧化物的物质作为着色助剂，形 成复合着色配方，制备出性能优异的通体砖产品。本发明的具体工艺步骤如下a、将铁尾矿按照计量比称重，采用湿法球磨预先球磨18-24小时，使其细度满足 250目筛余小于1. 5% ；b、将其它原料按照配料计量比称重，与磨细铁尾矿制成的料浆采用湿法球磨一起 进行球磨混料，球磨时间为18-24小时；c、球磨后的料浆进行过筛除铁，将分离出的磁性物进行富集作为铁矿石使用，另 一部分进行后续工艺；d、进行料浆均化，时间为24-36小时；e、进行喷雾干燥制粉，控制合适的料浆浓度，控制喷雾塔的进风温度为 450-550°C，粉料水份为 6. 0-6. 8% ；f、粉料陈腐1-3天；g、成型压力为45MPa ；h、坯体干燥，控制温度为140_150°C，使干燥后坯体水份小于1 % ；i、坯体烧成；j、抛光、分选、包装。作为上述发明的进一步说明，所述废弃铁尾矿原料占通体砖原料的比例为 70-98. 4%，具体比例见实施例。本发明以铁尾矿为主要原料，添加少量金属氧化物或含有金属氧化物的物质作为 着色助剂，与铁尾矿中的金属成分形成复合着色配方，制备出符合国家标准的通体砖产品。 在通体砖的制备工艺过程中，可将铁尾矿中的磁性物进行分离，提高资源回收率；同时，本 发明中铁尾矿的用量占到通体砖原料的70-98.4%，可在回收有用资源的同时，制备出具有 高附加值的通体砖产品，实现尾矿的零排放，且工艺简单，可消耗大量废弃铁尾矿资源，提 高矿山安全系数，降低能耗，极大的提高了铁尾矿的经济效益和社会效益。采用上述方案的本发明具有如下有益效果1、以铁尾矿等矿物废料代替品质高的陶瓷矿物原料生产高档通体砖产品，提高了 资源的利用效率，大大降低了通体砖制品的生产成本；2、在通体砖的制备工艺过程中分离出铁尾矿中的部分磁性物，进一步降低了通 体砖原料中铁的含量，极大的提高了铁尾矿在通体砖生产中的用量，生产出高附加值的通 体砖产品，实现提高资源回收率和尾矿零排放的双重效果，具有显著的经济效益和社会效 M ；3、利用尾矿中含有的金属成分，添加一定量的金属氧化物或含有金属氧化物的物质作为着色助剂，调整不同价态和不同金属元素的配比，形成复合着色配方，无需加入坯体 着色剂-色料，节省了色料生产所需要的优质矿物资源以及生产色料所消耗的能量，减少 环境污染；4、铁尾矿中的金属氧化物等成分降低了陶瓷煅烧烧成温度，相对于一般生产工艺 降低20°C左右，大幅度降低了通体砖的烧成能耗。总之，本发明不仅将大量的铁尾矿替代传统的优质矿物原料应用到通体砖的生产 中，并在通体砖的生产过程中回收了铁尾矿中的部分铁资源，提高了尾矿在通体砖中的用 量，使其用量占到了通体砖原料的70%-98.4%，而且生产过程中不需加入色料，在提高资 源回收率的同时，大大降低了通体砖生产的成本和能耗，减少了环境污染。
图1为本发明的工艺流程图
具体实施例方式实施例1 按照如图1所示的工艺流程，配料重量比为铁尾矿98. 4%,Mn02l. 6%，经球磨、过 筛除铁、磁性物富集、泥浆均化、喷雾干燥、过筛、粉料陈腐、压制成型和干燥等一系列工艺 过程，在1180°C保温十分钟即可制成黑色通体砖产品，经检测，产品吸水率为0. 30%，断裂 模数为55MPa。实施例2按照如图1所示的工艺流程，配料重量比为铁尾矿98.4%、Mn020 . 8 %， Cr2030.8%，经球磨、过筛除铁、磁性物富集、泥浆均化、喷雾干燥、过筛、粉料陈腐、压制成型 和干燥等一系列工艺过程，在1180°C保温十分钟即可制成黑色通体砖产品，经检测，产品吸 水率为0. 42%，断裂模数为58MPa。实施例3按照如图1所示的工艺流程，配料重量比为铁尾矿96. 48 %、CuOl. 22 %， Cr203l- 73%, NiOO. 57%，经球磨、过筛除铁、磁性物富集、泥浆均化、喷雾干燥、过筛、粉料陈 腐、压制成型和干燥等一系列工艺过程，在1180°C保温十分钟即可制成黑色通体砖产品，经 检测，产品吸水率为0. 21%，断裂模数为51MPa。实施例4按如图1所示的工艺流程，配料重量比为铁尾矿95. 40 %、CuOl. 98 %, Cr2032. 05%, NiOO. 57%，经球磨、过筛除铁、磁性物富集、泥浆均化、喷雾干燥、过筛、粉料陈 腐、压制成型和干燥等一系列工艺过程，在1180°C保温十分钟即可制成黑色通体砖产品，经 检测，产品吸水率为0. 18%，断裂模数为56MPa。实施例5按照如图1所示的工艺流程，配料重量比为铁尾矿70%、其它类型尾矿(含有Mn、 V、Co、Ni和Cu元素的尾矿)30%，经球磨、过筛除铁、磁性物富集、泥浆均化、喷雾干燥、过 筛、粉料陈腐、压制成型和干燥等一系列工艺过程，在1180°C保温十分钟即可制成黑色通体 砖产品，经检测，产品吸水率为0. 10%，断裂模数为59MPa。
由上述实施例可以看出，本发明的工艺方法回收了铁尾矿中的部分铁资源，提高 了铁尾矿在通体砖生产中的用量，其用量可占到通体砖原料的70-98. 4%。
权利要求
一种利用铁尾矿制备通体砖的方法，其特征在于包括如下生产工艺流程原料筛选、配料、球磨、过筛除铁、磁性物富集、泥浆均化、喷雾干燥、过筛、粉料陈腐、压制成型、干燥、烧成、抛光；以铁尾矿代替原通体砖的主要原料，在利用铁尾矿制备通体砖的同时，回收部分铁资源，降低通体砖原料中的铁含量，提高铁尾矿在通体砖原料中的用量，铁尾矿原料占通体砖原料的比例为70 98.4％。
2.如权利要求1所述的一种利用铁尾矿制备通体砖的方法，其特征在于，具体工艺步 骤如下a、将铁尾矿按照计量比称重，采用湿法球磨预先球磨18-24小时，使其细度满足250目 筛余小于1.5% ；b、将其它原料按照配料计量比称重，与磨细铁尾矿制成的料浆采用湿法球磨一起进行 球磨混料，球磨时间为18-24小时；c、球磨后的料浆进行过筛除铁，将分离出的磁性物进行富集作为铁矿石使用，另一部 分按下面工艺进行；d、进行料浆均化，时间为24-36小时；e、进行喷雾干燥制粉，控制合适的料浆浓度，控制喷雾塔的进风温度为450-550°C，粉 料水份为6. 0-6. 8% ；f、粉料陈腐1-3天；g、成型压力为45MPa;h、坯体干燥，控制温度为140-150°C，使干燥后坯体水份小于；i、坯体烧成；j、抛光、分选、包装。
全文摘要
一种利用铁尾矿制备通体砖的方法，属于建筑材料及资源综合利用领域。其特征是在通体砖的制备过程中回收了铁尾矿中的部分铁资源，降低了通体砖原料中的铁含量，提高了铁尾矿在通体砖中的用量，其最大用量可占到通体砖原料的98.4％；同时利用尾矿中的金属成分，添加一定量的金属氧化物或者含有金属氧化物的物质作为着色助剂，形成复合着色配方，制备出性能优异的通体砖产品；所述着色助剂为一定量的MnO2、Cr2O3、NiO、CuO或其它含有Mn、V、Co、Ni、Cu元素的矿物原料中的一种或其中几种。本发明可实现提高资源回收率和生产高附加值产品的双重效果，降低了陶瓷生产对优质矿物资源的依赖程度，且不需加入色料，降低了通体砖生产成本。
文档编号C04B18/14GK101993236SQ20101051345
公开日2011年3月30日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者刘曙, 刘祥庆, 张泽, 焦娟, 熊守安, 祁超英, 郭志猛, 隋延力 申请人:北京科技大学;武汉钢铁集团矿业有限责任公司程潮铁矿