[发明专利]一种利用粘土性含铁尾矿制备超轻陶粒的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物综合利用领域，具体涉及一种利用粘土性含铁尾矿等固体废物制备轻质陶粒的方法，制备出超轻陶粒可用于保温隔热混凝土及其制品，还可在于园艺、食品饮料、化工、石油等领域应用。

背景技术

尾矿、煤矸石和脱水污泥作为固体废弃物，它们的大量堆存会带来经济、环境和安全等诸多方面的问题，例如占用大面积土地、污染环境、造成潜在的安全隐患等。如何大宗利用尾矿、煤矸石和脱水污泥等固体废弃物，达到减量化、无害化和资源化的目的，成为国内外研究热点和难点。

传统的陶粒原料主要是粘土和页岩等天然矿产资源，但是，大量利用它们来生产陶粒会破坏耕地和生态环境。随着对环保重视程度的不断提高，近年来国家开始逐步禁止生产和使用纯天然粘土类制品，鼓励利用固体废弃物来部分或全部代替粘土和页岩等天然矿产资源。目前，对于陶粒的研制，大都集中在如何利用各种固体废弃物，主要有河道淤泥、海泥、粉煤灰、煤矸石等，利用尾矿来制备陶粒的研究屈指可数，而且往往需要加入其它矿物原料，利用尾矿制备全固废超轻陶粒未见报道。

中国专利申请201210314981.8公布了一种利用低硅铁尾矿制备多孔陶粒及其制备方法，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%。该方法称取铁尾矿、造孔剂和粘土粉混合后，造粒成生球；生球干燥后，在1100~1180℃条件下焙烧40~60min，得到烧成铁尾矿陶粒。本发明可分别制备出符合建筑应用和水处理应用的多孔陶粒，但制备出的陶粒密度仍比较大，达不到超轻陶粒的密度要求，而且该专利仍然需要粘土性物料，生产成本高。

陶粒行业中将密度300~500 kg/m³的陶粒称为超轻陶粒，而密度＞500kg/m³的陶粒为一般密度陶粒。超轻陶粒对原料配方要求很苛刻，故一般只是用固体废弃物部分代替粘土或页岩，或者固体废弃物加入煤炭、水玻璃等非固废原料来制备超轻陶粒，全固废超轻陶粒较少，目前尚未发现利用尾矿制备全固废超轻陶粒的相关报道。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中存在的上述问题，而提供一种利用粘土性含铁尾矿制备超轻陶粒的方法，该方法利用粘土性含铁尾矿、煤系高岭土和城镇污水处理厂脱水污泥为原料制备超轻陶粒，原料全部为固体废物、生产成本低、产品的密度符合超轻陶粒要求，为尾矿、煤矸石和脱水污泥的大宗利用开辟一条新的途径。

为实现本发明的上述目的，本发明一种利用粘土性含铁尾矿制备超轻陶粒的方法采用以下技术方案：

本发明一种利用粘土性含铁尾矿制备超轻陶粒的方法，采用的原料组分及各组分以干基重计算的重量百分含量为：

（1）粘土性含铁尾矿 40~48%；

（2）煤系高岭土或煤矸石40~48%；

（3）脱水污泥 8~15%；

采用的原料组分及各组分以干基重量的百分含量优选为：

（1）粘土性含铁尾矿 42~46%；

（2）煤系高岭土或煤矸石42~46%；

（3）脱水污泥 10~13%；

所述的粘土性含铁尾矿中：SiO₂含量25.0~35.0%，Al₂O₃含量4.0~9.0%，Fe₂O₃含量12.0~28.0%，（CaO + MgO）含量12.0~18.0%，（K₂O + Na₂O）含量0.8~2.0%，烧损14.0~18.0%。

原料中各组分的含水率<5%，各组分中粒度达到0.08mm方孔筛筛余量<5%。

所述的脱水污泥采用城镇污水处理厂脱水污泥。

其制备工艺流程为：混料→造球→干燥→预热→焙烧→冷却。在检测各原料化学成分的基础上，根据超轻陶粒原料化学成分理论范围，初步拟定各原料的变化范围，然后采用均匀设计法来确定最佳配方；通过单因素试验初步确定预热温度、升温速率和焙烧温度为影响陶粒性能的主要因素，设计三因素三水平正交试验，确定最佳工艺参数。