[发明专利]一种钾长石尾矿免烧砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料和环保领域，涉及一种钾长石尾矿免烧砖及其制备方法。

背景技术

尾矿是矿物选取有用成分后的废弃物。尾矿堆存不仅占用大量土地，也对生态环境造成了严重的破坏。我国目前有大约400-500个尾矿库，修建和维护尾矿库不仅成本很高，而且存在安全隐患。钾长石尾矿以石英矿物为主体，含有少量其它矿物，因而该尾矿也是一种资源。利用钾长石尾矿制备免烧砖，是处理该尾矿有效途径之一，既有社会效益，也有经济效益。

传统粘土砖是一种烧结砖，由于存在挖土毁田的问题，而且能耗高，因此传统的实心粘土砖已被国家禁止使用。开发利用尾矿、废渣免烧砖，不仅可解决尾矿、废渣的处理问题，而且对节能减排、保护环境具有重要意义。

目前免烧砖主要以固体废弃物为原料，包括煤矸石、粉煤灰、冶炼渣、赤泥、尾矿、淤泥、城市垃圾等，以水泥、石灰或者水玻璃等为粘结剂。目前利用尾矿制备免烧砖的工艺过程为：以尾矿为主要原料，加入一定量的粗骨料和胶凝材料，混合均匀后模压或挤出成型，成型后常需蒸压养护，再进行常温养护。利用尾矿制备免烧砖，原料成本低、制备工艺简单，既能够将尾矿资源再利用，也可以解决尾矿的环境污染问题。但现阶段尾矿免烧砖的制备中仍存在一些问题：采用石灰、水泥和水玻璃等为胶凝材料，尾矿或者固体废料需进行高温煅烧活化，不仅增加能耗，也增加了免烧砖的生产成本，而且原料煅烧活化过程中也存在废气排放问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、生产成本低的钾长石尾矿免烧砖及其制备方法。

一种钾长石尾矿免烧砖，各组分及其质量百分比为：钾长石尾矿85～90%，水玻璃8～12%，碱性激活剂0.8～2%，化学活化剂0.4～1%。

制备上述钾长石尾矿免烧砖的方法，包括如下步骤：

（1）钾长石尾矿筛分：称取钾长石尾矿，对钾长石尾矿进行筛分，粒度在100目筛上的颗粒作为粗骨料，粒度100目筛下的颗粒进一步细磨至250目筛下，作为细骨料；其中粗骨料占钾长石尾矿总质量25～35%（Wt%），细骨料占钾长石尾矿总质量65～75%（Wt%）；

（2）钾长石尾矿活化：首先将粗骨料和细骨料按上述质量百分比混合均匀；然后称取化学活化剂，溶于水，制成质量分数为14～25%的化学活化剂溶液，加入到粗骨料和细骨料的混合物中，混合均匀，在20～30℃条件下放置24小时活化，得到活化后的钾长石尾矿；

（3）混料搅拌：称取水玻璃和碱性激活剂，首先将碱性激活剂溶于水，制成14～25%的碱性激活剂溶液，再加入活化后的钾长石尾矿和水玻璃混合搅拌均匀，得到搅拌好的原材料；

（4）成型：将搅拌好的原材料模压成型，成型压力为25～35MPa；

（5）养护：将上述成型的砖坯放置于湿度大于80%、及温度为25～40℃条件下养护，养护时间为1～7天，然后再转移到自然养护至28天，即得到免烧砖成品。

上述方案中，步骤（1）所述钾长石尾矿筛分的优选方案为：将粒径为40～60目的颗粒作为粗骨料，其余颗粒细磨至250目筛下，作为细骨料。

上述方案中，所述化学活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸钾、乙酸钠、草酸钾、草酸钠中的一种或几种按任意配比的混合，钾长石尾矿所含的钾元素和钠元素经化学活化剂活化后被激活，在聚合反应过程中可以起促进聚合反应的作用。

上述方案中，所述碱性激活剂为KOH、NaOH、Na₂CO₃中的一种或两种按任意配比的混合。

上述方案中，所述钾长石尾矿的化学成分按质量百分比为：SiO₂65～75%，Al₂O₃10～20%，CaO0～2%，K₂O0.1～7%，Na₂O1～4%，MgO0～1%，Fe₂O₃+FeO0～1%，P₂O₅0～1%，烧失量为0～1%。

本发明的有益效果：

（1）本发明利用钾长石尾矿作为主要原料制备免烧砖，尾矿在免烧砖中的含量达到85～90%，实现了减少尾矿废弃污染和对尾矿资源再利用的目的；

（2）本发明所用骨料（粗骨料和细骨料）均取自钾长石尾矿，不需要再额外增加粗骨料，原材料成本低；