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低硅铁尾矿多孔陶粒及其制备方法

发布时间:2017-09-01 人气:100 来源:www.zzdshj.com

  多孔陶粒具有广泛的用途,如轻质混凝土的集料、保温隔音材料、污水处理、水处理滤料等。目前生产上多以粉煤灰、陶土、粘土等原料制备,用铁尾矿为原料生产上还没有实现。我国铁尾矿产生量巨大 ;我国铁矿具有贫、细、杂的特点,细粒铁尾矿占有较大的比例。

  近年有研究者开始利用铁尾矿为原料制备多孔陶粒,已有的报道均采用高硅尾矿作为原料,公开号为 CN102503370A 的中国发明专利公开了一种铁矿尾矿陶粒及其制备方法,该制备方法所采用的铁尾矿中SiO2含量为68.83% ;公开号为CN101967063B的中国发明专利公开了利用高硅细粒铁尾矿制作的陶粒及其制作方法,该制作方法所采用的铁尾矿中SiO2 含量高于 65%。众所周知,硅酸盐粘结相是决定烧成陶粒强度的主要成分,也是成釉的主要组分,所以,高 SiO2 含量的铁尾矿制备多孔陶粒比较容易实现。但是,低 SiO2 含量的铁尾矿为原料制备多孔陶粒,要达到国家标准规定的陶粒质量技术指标,如抗压强度、表观密度等,技术难度比高硅铁尾矿要大的多。目前,还没有报道有关利用低硅铁尾矿制备多孔陶粒的信息。

  我国部分铁矿床属于热液夕卡铁矿床,铁尾矿中 SiO2 含量较小,一般低于 40%,Al2O3+SiO2含量一般低于50%,矿物易风化、泥化,综合利用难度较大。针对这类铁尾矿性质,开发以其为原料制备陶粒的技术,具有重要的意义。

  针对上述不足,郑州德森环境提供一种低硅铁尾矿多孔陶粒及其制备方法,该陶粒可用于微污染源水生物过滤、污水生物处理、建筑轻质集料等,尾矿利用率超过 75%。

  一、低硅铁尾矿多孔陶粒及其制备方法

  为解决上述技术问题,本发明所设计的一种低硅铁尾矿多孔陶粒,所述陶粒的制备原料按重量配比包括 75~90 份低硅铁尾矿粉或与其份量相当低硅铁尾矿浆、5~20 份造孔剂和 1~8 份粘土,所述低硅铁尾矿粉或低硅铁尾矿浆中 SiO2 重量含量低于 40%,所述造孔剂的组份按重量百分数计为 :稻壳粉或 / 和稻草粉 50~100%、煤粉 0~20%、石灰石粉 0~35%。

  进一步地、所述陶粒的制备原料按重量配比包括 75~90 份低硅铁尾矿粉或与其份量相当低硅铁尾矿浆、10~20 份造孔剂和 3~7 份粘土 ;所述造孔剂的组份按重量百分数计为 :稻壳粉或 / 和稻草粉 60~80%、煤粉 5~15%、石灰石粉 15~25%。

  再进一步地、所述稻壳粉、稻草粉、煤粉、石灰石粉的粒径均小于等于 0.15mm,所述粘土的粒径小于等于 0.15mm。

  再进一步地、所述陶粒的成球粒径在 6~15mm 时,所述低硅铁尾矿粉的粒径小于0.45mm ;所述陶粒的成球粒径在 6mm 以下时,所述低硅铁尾矿粉的粒径小于 0.088mm。

  本发明还提供了一种利用低硅铁尾矿粉制备上述多孔陶粒的方法,该方法包括以下步骤 :

  1)按所述重量配比称取低硅铁尾矿粉、造孔剂和粘土,并分别在 105~130℃的温度条件下干燥 2~4h,然后混合均匀,制得混合料 ;

  2)将所制得的混合料造粒成生球,造粒过程中在生球表面喷洒重量浓度为0.5~1.0% 的工业水玻璃溶液,直至润湿球体表面,然后在 130~160℃的温度条件下干燥2~4h,制得干球,所述工业水玻璃的作用是使球体表面润湿,球体内颗粒连接更紧密 ;

  3)将所制得的干球在 1080~1180℃的温度条件下焙烧 40~60min,冷却得到烧成的低硅铁尾矿多孔陶粒。

  本发明还提供了一种利用低硅铁尾矿浆制备上述多孔陶粒的方法,该方法包括以下步骤 :

  1)将低硅铁尾矿浆浓缩至含水重量为 30~35% 的高浓度低硅铁尾矿浆 ;

  2)按所述重量配比称取高浓度低硅铁尾矿浆、造孔剂和粘土,将造孔剂和粘土加入到高浓度低硅铁尾矿矿浆中,混合均匀制成混合料 ;

  3)采用脱水机对所制成的混合料进一步脱水,使混合料中的水分重量含量降低至18~20%,获得脱水料 ;

  4)将所获得的脱水料制成泥团,再将泥团滚圆制成生球 ;

  5)将所制成的生球干燥后,在 1130~1150℃的温度条件下焙烧 40~60min,冷却得到烧成的低硅铁尾矿多孔陶粒。

  二、低硅铁尾矿多孔陶粒及其制备方法的优点 :

  1、本发明提出一种以细粒低硅铁尾矿为原料制备系列多孔陶粒的技术,产品分别可用于微污染源水生物过滤、污水生物处理、建筑轻质集料等,尾矿利用率超过 75%。

  2、本发明根据热液夕卡铁矿尾矿中硅含量低的特点,选择稻壳粉、稻草粉作为添加剂,稻壳粉、稻草粉中含有丰富的硅质,可以补充铁尾矿中硅质的不足。

  3、稻壳粉或稻草粉完全燃烧温度在 500℃ ~850℃,其热值大约为标煤的一半,其使用将降低煤粉的使用量,降低燃料成本 ;稻壳粉、稻草粉燃烧会留下孔隙,可以起到造孔剂的作用 ;稻壳、稻草粉燃烧时既产生孔隙,也产生硅质液相,二者相偶联,可以形成孔径均匀、孔隙发达、强度分布均匀的孔,提高陶粒的抗压强度。

  4、如表 1 和表 2 所示尾矿细度小于 88μm 的颗粒数占总颗粒数的 71.5% 以上,SiO2低于40%。稻壳粉、稻草粉添加会降低陶粒形状的规整度,可以通过添加细粒粘土、石灰石粉来提高陶粒形状的规整度 ;同时,石灰石粉还具有助熔、造孔的功能,有利于降低焙烧温度、增加液相量,从而提高陶粒强度和孔隙率。

  5、根据尾矿细度和稻壳粉或稻草粉的添加量,兼顾尾矿利用率的提高,粘土添加小于 10%。在煤粉、稻壳粉或稻草粉、石灰石粉、粘土比例适当的条件下,制备陶粒的抗压强度优于国家标准优级品的指标,其它技术指标合符国家标准,尾矿量使用率高于 75%。

  三、附图说明

  图 1 是铁尾矿粉制备陶粒工艺示意图 ;

  图 2 是铁尾矿矿浆制备陶粒工艺示意图。


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