一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖及其制备方法技术

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。本发明专利技术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。本发明专利技术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％；本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖及其制备方法
本专利技术属于固体废弃物再利用和建筑陶瓷砖
，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。
技术介绍
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。专利CN112159154A(铁尾矿和废弃花岗岩生产仿瓷砖制品方法)的仿瓷砖技术可用于所述尾矿骨粉，不适用于微米级的细粒铁尾矿粉，在固化过程中，细粒铁尾矿粉容易与辅料产生脱落。专利CN104446357A(一种釉面砖)公布了以高岭土，矿渣，赤泥或尾矿制釉面砖的工艺，该专利所提及的尾矿主要是以粉煤灰为代表的类似石英粉的固废物，它们不含或含铁量很少，而不适合铁尾矿粉。这是由于铁尾矿中的含铁量很高，在陶瓷烧结过程产大量鼓泡，因此难以使用。专利CN101786288A(利用高磷赤铁矿尾矿制备劈开砖的方法)、专利CN111995436A(固废陶瓷砖及其制备方法)和专利CN110590329A(一种发泡陶瓷及其制备方法)公开了利用赤尾矿制备透水砖或发泡砖的技术，与专利CN112159154A(铁尾矿和废弃花岗岩生产仿瓷砖制品方法)类似，此类工艺仅对粒径大的固体废弃物有效，但不适用于粒径小细粒铁尾矿。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖及其制备方法，具体为通过引入一定配比的化学助剂，有效解决陶瓷砖发泡问题，使得细粒铁尾矿粉适用于各种陶瓷釉面砖，大大提高经济效益，同时解决了细颗粒铁尾矿回收再利用等。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖，各组分按质量百分比，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％，将以上原料按比例混合，造粒，制坯后烧结而成。所述细粒铁尾矿粉的矿物为石英、辉石、长石、石榴石、角闪石、蚀变矿物和残余的赤铁矿或磁铁矿，所述的矿物含有的化学成分为SiO2(30-70％)、Fe3O4(≤20％)、CaO(2-25％)、Al2O3(3-9％)、MgO(0.1-15％)、Na2O和K2O(≤2％)。所述着色剂为Co2O3、Fe2O3、CuO、TiO2中的至少一种；所述消泡剂为MgO、ZnO、TiO2、SiO2、CuO、NiO、Co2O3中的至少一种；所述塑化剂为粘土、滑石中的至少一种；所述助烧剂为长石、玻璃粉中的至少一种。一种利用细粒铁尾矿粉制备建筑陶瓷砖的方法，包括以下步骤：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：上述原料以质量百分比计，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％；对制得的建筑陶瓷砖的造粒料，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。上述一种利用细粒铁尾矿粉制备建筑陶瓷砖的方法，其中：所述步骤，所述细粒铁尾矿粉的矿物为石英、辉石、长石、石榴石、角闪石、蚀变矿物和残余的赤铁矿或磁铁矿，所述矿物化学成分为SiO2(30-70％)、Fe3O4(≤20％)、CaO(2-25％)、Al2O3(3-9％)、MgO(0.1-15％)、Na2O和K2O(≤2％)；所述着色剂为Co2O3、Fe2O3、CuO、TiO2中的至少一种；所述消泡剂为MgO、ZnO、TiO2、SiO2、CuO、NiO、Co2O3中的至少一种；所述塑化剂为粘土、滑石中的至少一种；所述助烧剂为长石、玻璃粉中的至少一种；造粒料通过滚筒式球磨机、研磨的方式获得。成型工艺采用干压或铸浆成型；其中，干压成型的压力为1-25MPa(根据模具尺寸大小调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖，其特征在于，所述的建筑陶瓷砖，其各组分按质量百分比，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％，将以上原料按比例混合，造粒，制坯后烧结而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖，其特征在于，所述的建筑陶瓷砖，其各组分按质量百分比，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％，将以上原料按比例混合，造粒，制坯后烧结而成。


2.根据权利要求1所述的一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖，其特征在于，所述细粒铁尾矿粉的矿物为石英、辉石、长石、石榴石、角闪石、蚀变矿物和残余的赤铁矿或磁铁矿，所述的矿物含有的化学成分为SiO230-70％、Fe3O4≤20％、CaO2-25％、Al2O33-9％、MgO0.1-15％、Na2O和K2O均≤2％。


3.根据权利要求1所述的一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖，其特征在于，所述着色剂为Co2O3、Fe2O3、CuO、TiO2中的一种或多种混合。


4.根据权利要求1所述的一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖，其特征在于，所述消泡剂为MgO、ZnO、TiO2、SiO2、CuO、NiO、Co2O3中的一种或多种混合。


5.根据权利要求1所述的一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖，其特征在于，所述塑化剂为粘土和/或滑石；所述助烧剂为长石和/或玻璃粉。


6.根据权利要求1所述的一种利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖，其特征在于，所述的建筑陶瓷砖吸水率为0.003-0.01％；维氏硬度为950-1300kgf/mm2，破坏强度为1500-2200N。


7.一种权利要求1所述的利用细粒铁尾矿粉制备的建筑陶瓷砖的制备方法，其特征在于，包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄存乐，于天池，韩秀梅，袁玥，刘鹤，齐建全，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：河北;13