一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法技术

本发明专利技术公开了一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法，包括步骤：S1、将铁尾矿和煤矸石分别进行破碎及细磨处理；S2、将磨细后的铁尾矿和煤矸石按一定比例进行配料，并加水混匀，得到混合料；S3、将混合料进行造球，造球时持续加水，得到轻集料生坯,将生坯进行筛分，筛选出5～16mm的生坯；S4、在台车上铺底料及边料，将筛选出的生坯依次进行布料、干燥、预热、焙烧和冷却处理，得到焙烧球团；S5、对焙烧球团进行筛分，粒径5～16mm的焙烧球团即为高强轻集料。本发明专利技术不仅可以实现两种固废的大宗消纳，还可以满足下游建材市场的需求。还可以满足下游建材市场的需求。还可以满足下游建材市场的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法


[0001]本专利技术属于固体废弃物综合利用
，尤其涉及一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法。

技术介绍

[0002]我国现阶段对铁尾矿的利用率不足10％，煤矸石的利用率仅58.9％，现有的主要利用途径难以解决两宗固废大量堆存的问题，甚至会造成二次污染。如何对铁尾矿与煤矸石进行“减量化、资源化、无害化”综合利用成为亟需解决的问题。
[0003]铁尾矿、煤矸石的主要化学成分为SiO2、Al2O3，与黏土的化学组成相似。因此，铁尾矿、煤矸石有望代替黏土制备轻集料，使其得到资源化利用。但铁尾矿的成球性较差、焙烧温度区间较窄，煤矸石因含有固定碳，其爆裂温度较低，液相形成温度较高，且较难发生膨胀，以上这些问题使得铁尾矿、煤矸石难以作为单一原料在较低的温度下制备轻集料，并实现轻集料的高强、轻质性能。因此在利用铁尾矿或煤矸石等固废制备轻集料的过程中，往往会加入很多额外的添加剂以改善轻集料性能，如粘结剂(膨润土、黏土等)、发泡剂(碳化硅、碳酸钠、石灰石、硫酸钙、氧化铁、有机物等)、助熔剂(长石、石灰石、铁类氧化物、二氧化锰等)等。
[0004]中国专利CN114133213A把铁尾矿、粉煤灰、磁性纳米材料与其他粘合添加剂按质量百分比混合后造球进行微波循环加热得到铁尾矿轻集料。中国专利 CN113698175A以煤矸石粉、粘土粉、页岩粉、生石灰粉、发泡剂等为原料，按一定比例混合造粒，再焙烧得到煤矸石轻集料。大量添加剂的加入降低了固体废弃物在原料中的占比，无法使固废利用的程度达到最大化，且消耗了粘土、页岩等不可再生资源，添加剂的掺加导致轻集料的生产成本提高。
[0005]而我国轻集料的发展比较缓慢，2021年我国陶粒产量仅为1614.5万m3，且近年来轻集料企业主要集中于发展超轻集料，高强轻集料发展缓慢。同时高强轻集料是制备隔墙板、砌块等预制构件的理想材料，近年来装配式建筑蓬勃发展，需要高强轻集料用量5亿m3左右，远高于我国目前的陶粒年产量。

技术实现思路

[0006]本专利技术意在提供一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法，不仅可以实现两种固废的大宗消纳，还可以满足下游建材市场的需求。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法，包括步骤：
[0009]S1、将铁尾矿和煤矸石分别进行破碎及细磨处理；
[0010]S2、将磨细后的铁尾矿和煤矸石按一定比例进行配料，并加水混匀，得到混合料；
[0011]S3、将混合料进行造球，造球时持续加水，得到轻集料生坯,将生坯进行筛分，筛选出5～16mm的生坯；
[0012]S4、在台车上铺底料及边料，将筛选出的生坯依次进行布料、干燥、预热、焙烧和冷却处理，得到焙烧球团；
[0013]S5、对焙烧球团进行筛分，粒径5～16mm的焙烧球团即为高强轻集料。
[0014]作为优选，所述步骤S1中，所述铁尾矿为高硅型铁尾矿，其SiO2含量大于 40％；所述煤矸石为黏土岩矸石，其主要成分为SiO2和Al2O3。
[0015]作为优选，所述步骤S1中，细磨处理为以下处理工艺中的一种：
[0016]经破碎的铁尾矿和煤矸石分别加水进行湿式球磨，然后进行脱水干燥；
[0017]经破碎的铁尾矿和煤矸石分别在自然水分下进行高压辊磨；
[0018]经破碎的铁尾矿和煤矸石分别在烘干后进行干式球磨。
[0019]作为优选，所述步骤S2中，配料时：所述铁尾矿占比25％～65％，所述煤矸石占比35％～75％，加1％％～7％水后混匀；混合料中的SiO2、Al2O3、熔剂氧化物含量以质量百分比计算：SiO2含量52％～79％，Al2O3含量12％～25％，熔剂氧化物含量8％～26％，以上数值是换算为三者占比为100％时的含量，熔剂氧化物包括Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O和K2O中的多种成分。
[0020]作为优选，所述步骤S3中，采用圆盘造球机或圆筒造球机进行造球，造球时水分增至9～12％，造球时间为6～12min。得到的生坯的落下强度大于4次 /0.5m，抗压强度大于10N/个，生坯爆裂温度高于250℃。
[0021]作为优选，所述步骤S4中的制备工艺为：
[0022]布料：布料高度为50～500mm；
[0023]干燥：干燥温度为200～300℃，干燥时间为5～10min；
[0024]预热：预热温度400～700℃，预热时间4～10min；
[0025]焙烧：焙烧温度1100～1250℃，焙烧时间10～35min；
[0026]冷却：通过台车下方的风箱鼓入自然空气，将台车上的焙烧陶粒强制冷却，冷却得到的热风从台车上部烟罩循环到干燥预热段使用，陶粒冷却到温度小于 120℃后从台车卸下。
[0027]作为优选，所述步骤S4中的设备采用带式焙烧机、基于移动床水平移动的链篦机、静态烧结隧道窑或辊道窑。
[0028]作为优选，所述步骤S5中，高强轻集料的堆积密度700～900kg/m3，吸水率3～9％，筒压强度≥6MPa。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0030]1、本专利技术技术方案完全利用铁尾矿、煤矸石作为原料制备高强轻集料，使得原料中的固废掺量达到百分百，提高了固废物的使用量，达到了最大化利用的目的，不额外掺杂添加剂，降低了轻集料的生产成本。
[0031]2、本专利技术通过优化铁矿石和煤矸石原料配比，充分利用原料自身性质，协同制备高强轻集料。利用煤矸石成球性优、焙烧温度区间宽来弥补铁尾矿的成球性弱、焙烧温度区间较窄的问题，利用铁尾矿助熔成分较高、易膨胀的特点，可弥补煤矸石焙烧温度高、液相难生成、难膨胀的缺陷，有效降低体系液相形成温度、促进轻集料膨胀，满足高强轻集料性能需求，节能降耗，并降低了生产成本。
[0032]3、本专利技术技术方案利用铁尾矿和煤矸石共同制备得到符合 GBT17431.1
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2010标
准的高强轻集料。制备的高强轻集料可作为建筑行业的优质原料，用于制备隔墙板、砌块等预制构件，填补高强轻集料市场的空缺。
[0033]4、采用带式焙烧机、基于移动床水平移动的链篦机、静态烧结隧道窑、辊道窑等设备烧制高强轻集料，相较于回转窑，产量更高，能耗更低，且避免了回转窑易结圈的问题。
附图说明
[0034]图1为本专利技术提供的一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：
[0036]如图1所示的，一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法，包括步骤：
[0037]S1、将铁尾矿和煤矸石分别进行破碎及细磨处理；
[0038]具体的，铁尾矿为高硅型铁尾矿，其SiO2含量大于4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法，其特征在于，包括步骤：S1、将铁尾矿和煤矸石分别进行破碎及细磨处理；S2、将磨细后的铁尾矿和煤矸石按一定比例进行配料，并加水混匀，得到混合料；S3、将混合料进行造球，造球时持续加水，得到轻集料生坯,将生坯进行筛分，筛选出5～16mm的生坯；S4、在台车上铺底料及边料，将筛选出的生坯依次进行布料、干燥、预热、焙烧和冷却处理，得到焙烧球团；S5、对焙烧球团进行筛分，粒径5～16mm的焙烧球团即为高强轻集料。2.根据权利要求1所述的一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述铁尾矿为高硅型铁尾矿，其SiO2含量大于40％；所述煤矸石为黏土岩矸石，其主要成分为SiO2和Al2O3。3.根据权利要求1所述的一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法，其特征在于：所述步骤S1中，细磨处理为以下处理工艺中的一种：经破碎的铁尾矿和煤矸石分别加水进行湿式球磨，然后进行脱水干燥；经破碎的铁尾矿和煤矸石分别在自然水分下进行高压辊磨；经破碎的铁尾矿和煤矸石分别在烘干后进行干式球磨。4.根据权利要求1所述的一种铁尾矿、煤矸石球团法协同制备高强轻集料的方法，其特征在于，所述步骤S2中，配料时：所述铁尾矿占比25％～65％，所述煤矸石占比35％～75％，加1％％～7％水后混匀；混合料中的SiO2、Al2O3、熔剂氧化物含量以质量百分比计算，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建，朱德庆，郭正启，杨聪聪，马雯卓，董韬，李思唯，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：