[发明专利]一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖及其制备方法

说明书

一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖及其制备方法，属于固体废弃物再利用和建筑陶瓷砖技术领域。本发明以细粒铁尾矿粉为基料，加入塑化剂、助烧剂、着色剂和消泡剂作为辅料，再加入粘合剂均匀混合、造粒，得到建筑陶瓷砖的造粒料，然后采用一定的成型工艺获得建筑陶瓷砖的坯体，将建筑陶瓷砖的坯体进行烧结，获得建筑陶瓷砖成品。本发明方法制得的建筑陶瓷包括50‑90％的细粒铁尾矿粉、1‑15％的塑化剂、5‑35％的助烧剂、0.1‑5％的着色剂和0.1‑5％的消泡剂，合计100％；本发明制备工艺可以大量消耗超细铁尾矿，对尾矿的利用率高，经济效益和实用程度都远大于常见的尾矿制建筑用砖等工艺，达到尾矿高效利用的目的。

技术领域

本发明属于固体废弃物再利用和建筑陶瓷砖技术领域，具体涉及一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖及其制备方法。

背景技术

当今社会，随着铁矿和钢铁产业的不断发展和进步，矿物开采所带来的大量废弃物正威胁人类的生存环境。在许多地区矿山运行期间，产生的废水、废气和噪声虽不影响矿山环境，矿山也未发生沉降、滑塌和渗流等自然灾害，但连续阴雨天，采坑内积水、边坡不稳定，风季雨季尾矿库流砂、扬尘严重，形成大量尾矿。因此在铁矿生产中，除了生产出最终产品铁矿粉以外，还会产生出难以处理的尾矿。目前矿山尾矿库库容早已无法容纳超长年服务年限的尾砂排放，且尾矿库库容严重不足，影响矿山安全生产，其堆放和填埋是一个棘手的问题。

尾矿中可细分为现阶段可利用的，如毛石，大颗粒尾矿可以通过掩埋、填充或铺路等方法处理。对于粗颗粒尾矿粉可以作为基建材料加以利用，比如作为建筑用砂浆、制备建筑用免烧砖块、空心砖、透水砖等等。而对于细粒铁尾矿粉，如采用，如堆放、填埋方法，在雨水冲刷下会造成流失而形成潜在的溃坝危险。如采用砂浆或免烧砖之类的产品，会形成质量严重下降。由于建筑用砂需要一定的粒度，因此对于细粒铁尾矿粉，如果烧结成多空砖，其经济效益很难平衡其成本，因此目前尚无良方。细粒铁尾矿因此对成本的控制，甚至提高收益也成为了细粒铁尾矿粉消耗的关键一环。

细粒铁尾矿粉的粒度一般在100μm以下，一次粒径甚至属于微米级。因此具有很强的化学活性，在泥浆中很难快速沉淀。目前，为了使其在尾矿浆液中快速沉淀，需要加入大量的絮凝剂，因此成本急剧上升，另外由于引入絮凝剂，造成新的环境问题。若不使用絮凝剂，由于其很细的粒径而造成其具有很强的流动性。如果在露天存储，在雨水的冲刷下很容易流失，产生垮坝的危险。即或采用大量的粘合剂，也很难使其有效粘结。

由于细粒铁尾矿粉中含有大量的铁，作为陶瓷砖烧结会有严重的发泡现象，从而导致表面粗糙不平整无法应用，不能应用于瓷砖。细粒铁尾矿粉只能用于发泡砖、空心砖等低端产业而难以收回成本。

国内对于细粒铁尾矿粉在瓷砖上的应用存在技术上限，对于固体废弃物制作瓷砖的技术，都集中在大颗粒尾矿粉制作透水砖或发泡砖。专利CN85109663A(铁矿石的尾矿制作装饰面砖)和CN1107449A(尾矿制彩色装饰砖)公开了铁尾矿制作装饰面砖的技术，由于选用的铁尾矿粒径较大，因此用水泥作为粘合剂可以实现瓷砖的制备。但细粒铁尾矿粉或超细铁尾矿不能用于该技术，这是由于细粒铁尾矿粉的粒径在100μm以下，使用水泥仅起到暂时的粘连，且无需烧结的工艺会加速细粒铁尾矿的脱落。

专利CN110436909A(一种陶瓷砖及其制备方法)公开了一种陶瓷砖制备方法，提到用铁尾矿作为添加剂加入到陶瓷配方，其用量为10-15％。这种方法铁尾矿主要功能为着色剂。无法达到大量消耗以解决过量堆积的问题。产品经济效益相应较低。专利CN102180650A(以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法)用到含Si量较低的高铁尾矿粉，其Fe₂O₃含量高达40-45％，使得矿石中Fe不能充分提出，而影响经济效益。通常国内铁尾矿的Fe₂O₃含量在10％左右。该方法由于Si含量少，导致需要加入额外的石英粉(SiO₂)来弥补尾矿中的Si含量不足，增加了额外的开支。另外，以上两个专利烧结温度皆在1150-1250℃之间，由于烧结温度高，能耗很大，也影响到经济效益。