一种磁化焙烧选铁尾矿陶粒及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料制作技术领域，涉及磁化焙烧选铁尾矿的综合利用方法，特别涉及一种磁化焙烧选铁尾矿陶粒及其制备方法。

背景技术：

铁作为地壳中含量第四髙的元素，在世界范围内分布十分广泛。根据2010年美国地质调查局(usgs)对全球范围内的铁资源分布的调查数据显示，中国的铁矿石基础储量占世界总储量的13.5％，排在第四位。中国铁矿石储量虽然很大，但是铁矿品位低，含铁量并不突出。而我国铁尾矿资源十分丰富，铁尾矿量26亿吨，尾矿中平均铁品位约为10％，按全国平均铁精矿品位63.25％折算，相当于4.1亿吨铁精矿。磁化焙烧是增加铁尾矿利用率的有效方法之一，经磁化焙烧后，铁矿物的磁性显著増强。磁化焙烧过程－磁选工艺流程生产水平稳定，技术指标较高。铁矿物磁性显著増强后和脉石矿物通过磁选流程能够有效区别。同时还有以下优势：磁化焙烧过程中发生气体逸出，铁矿物晶形转变、脉石矿物分解等过程，矿物结构变得疏松，促进了解离度的増加，降低了后续流程磨矿成本。磁化焙烧过程排除了矿物中可能存在的气体和结晶水，如褐铁矿、菱铁矿，提高了矿石的品位。

磁化焙烧技术提高了低品位铁尾矿资源的利用率，但相应地产生了大量含铁量低的选铁尾矿。这些选铁尾矿的囤积和堆放，不仅占据了大量的土地资源，而且会造成严重的环境污染。将这些选铁尾矿资源化，提高其综合利用率，对于提高生态环境质量，推进国家绿色发展具有重要意义。

当前，国内对铁尾矿的处理主要通过尾矿库堆存、矿山填充以及对尾矿库复垦等方式进行。但是尾矿库的堆存不仅降低了铁尾矿的潜在价值，而且占用大量土地。矿山填充要求充填的材料质量稳定且均匀，这使得尾矿处理的成本大幅增加，且尾矿中的硫、磷及其它重金属元素对矿山周围的土质也会造成一定程度的破坏，不利于矿山的生态环境的恢复和治理。在建材领域的应用主要有水泥、混凝土、道路建筑材料和建筑用砖等等，但是由于铁尾矿的种类多样，成分复杂，实验室针对某种铁尾矿的研究成果往往很难应用到实际中。因此目前我国对铁尾矿的资源化利用较低，2017年我国铁尾矿的利用率仅为12.84％，与发达国家综合利用率为60％相比还存在很大差距。为了提高我国对磁化焙烧选铁尾矿的利用率，研究磁化焙烧选铁尾矿的利用新技术势在必行。

基于以上考虑，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种磁化焙烧选铁尾矿陶粒及其制备方法，其可大大提高磁化焙烧选铁尾矿的利用率，进而改善铁尾矿堆积对环境产生的影响。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种磁化焙烧选铁尾矿陶粒的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将不同类型的磁化焙烧选铁尾矿烘干后按比例混合，然后进行预处理，得到球磨的初始混合料；

所述步骤1中，不同类型的磁化焙烧选铁尾矿包括高硅型选铁尾矿、高铝型选铁尾矿、高钙型选铁尾矿，三者按重量百分比所占比重分别为：高硅型选铁尾矿35％～60％，高铝型选铁尾矿25％～50％，高钙镁型选铁尾矿5％～20％；其中，高硅型选铁尾矿中二氧化硅的质量百分比大于60％，高铝型选铁尾矿中氧化铝的质量百分比大于20％，高钙型选铁尾矿中氧化钙氧化镁的质量百分比大于30％；

步骤2，在初始混合料中加入添加剂和去离子水，搅拌均匀，得到陶粒生料；

步骤3，将陶粒生料制成大小相同、形状均匀的生料球，该生料球的直径为10-15mm；

步骤4，将生料球进行干燥处理；

步骤5，将干燥后的生料球放入高温炉中进行分级焙烧；

步骤6，经过分级焙烧后的生料球随炉冷却即得到成品的磁化焙烧选铁尾矿陶粒。

上述步骤1中，进行预处理包括球磨和筛选过程，首先采用球磨机对按比例混合后的原料进行球磨，球磨转速为10～20rpm，球磨时间为10～20min；球磨后再经过100～200目筛筛选得到初始混合料。

上述步骤2中，添加剂的加入量为初始混合料质量百分比1％-5％，其成分为质量比例1：1的k2o和na2o。

上述步骤2中，去离子水的加入量按照每80-120g初始混合料加入300-350ml去离子水的比例。

上述步骤2中，搅拌时间为5-15min。

上述步骤4中，进行干燥处理是将生料球放置于空气中6-10小时，待自然阴干后放入烘箱中干燥8～10小时，烘箱内的温度为90-120℃。

上述步骤5中，将干燥后的生料球放入高温炉中进行分级焙烧，具体是先从室温以5-10℃/min的升温速率升温至600-800℃，保温10-20min；再以10-20℃/min的升温速率升温至1000-1200℃，保温10-30min。

一种磁化焙烧选铁尾矿陶粒，所述磁化焙烧选铁尾矿陶粒采用如前所述的制备方法制备而成。

采用上述方案后，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明原材料主要选用不同类型的铁尾矿进行利用，充分地权衡了不同磁化焙烧选铁尾矿的组分特点并加以利用，磁化焙烧选铁尾矿的利用率可达90％以上；

(2)本发明磁化焙烧选铁尾矿的利用率超过90％，能够有效地处理磁化焙烧选铁尾矿，很大程度上改善了铁尾矿堆积对环境产生的影响；

(3)本发明制备的陶粒使用的生料主要为磁化焙烧选铁后产生的尾矿，原材料来源广泛且成本低，且产品的压力强度、耐水性等性能指标均能达到国家标准要求。

附图说明

图1是本发明制备方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

配合图1所示，本发明提供一种磁化焙烧选铁尾矿陶粒及其制备方法，所述磁化焙烧选铁尾矿陶粒通过如下制备方法得到：

步骤1，将不同类型的磁化焙烧选铁尾矿烘干后按比例混合，然后进行球磨处理等预处理，得到球磨的初始混合料；

所述步骤1中，不同类型的磁化焙烧选铁尾矿包括高硅型选铁尾矿、高铝型选铁尾矿、高钙型选铁尾矿，三者按重量百分比所占比重分别为：高硅型选铁尾矿35％～60％，高铝型选铁尾矿25％～50％，高钙镁型选铁尾矿5％～20％；其中，高硅型选铁尾矿中二氧化硅的质量百分比大于60％，高铝型选铁尾矿中氧化铝的质量百分比大于20％，高钙型选铁尾矿中氧化钙氧化镁的质量百分比大于30％。根据大量的文献得出的经验，陶粒的膨胀与否和颗粒强度一般取决于原料中的sio2(二氧化硅)和al2o3(氧化铝)，其中sio2与陶粒的黏度有关，al2o3与陶粒的强度有关，本发明使用的陶粒原料中sio2、al2o3的质量百分比可通过调整不同类型选铁尾矿的比例来进行实际设计，保证陶粒的颗粒强度并兼顾陶粒的膨胀。

所述步骤1中，进行球磨处理主要是采用球磨机对按比例混合后的原料进行球磨，球磨转速为10～20rpm，球磨时间为10～20min；球磨后再经过100～200目筛筛选得到初始混合料。

步骤2，在初始混合料中加入一定的添加剂和去离子水，搅拌均匀，得到陶粒生料；

所述步骤2中，添加剂的加入量为初始混合料质量百分比1％-5％，其成分为质量比例1：1的k2o和na2o；去离子水的加入量参考每80-120g初始混合料加入300-350ml去离子水的比例。

所述步骤2中，搅拌时间为5-15min。

步骤3，采用造粒机将步骤2得到的陶粒生料制成大小相同、形状均匀的生料球，该生料球的直径为10-15mm；

步骤4，将生料球进行干燥处理，具体可将生料球放置于空气中6-10小时，待自然阴干后放入烘箱中干燥8～10小时，烘箱内的温度可以设定为90-120℃；

步骤5，将干燥后的生料球放入高温炉中进行分级焙烧，从室温以5-10℃/min的升温速率升温至600-800℃，保温10-20min；再以10-20℃/min的升温速率升温至1000-1200℃，保温10-30min；

步骤6，经过分级焙烧后的生料球随炉冷却即得到成品的磁化焙烧选铁尾矿陶粒。

下面通过具体的实施例对本发明作进一步详细说明，但实施例不是本发明保护范围的限定。

实施例1：

按质量百分比所占比重分别为：高硅型选铁尾矿55％，高铝型选铁尾矿40％，高钙镁型选铁尾矿5％。

将前述选铁尾矿按比例混合后用球磨机进行球磨，球磨转速10rpm，球磨时间为15min。球磨后的混合料通过150目筛筛选得到混合均匀的生料。在混合后的生料中加重量百分比1％的添加剂和适量的去离子水。具体按照每100g混合添加剂后的生料加330ml去离子水，搅拌5min，得到陶粒生料。

用造粒机将陶粒生料制成直径12mm的生料球。

随后，将生料球放在空气中6小时自然阴干后放入温度为105℃的烘箱中干燥8小时。将干燥后的生料球放入高温炉中进行分级焙烧，从室温以10℃/min的升温速率升温至800℃，保温10min；再以10℃/min的升温速率升温至1200℃，保温20min。经过分级焙烧后的生料球随炉冷却即得到成品的磁化焙烧选铁尾矿的陶粒。

对得到的陶粒进行性能测试，结果表明：本实施例制备的磁化焙烧选铁尾矿陶粒的堆积密度为743kg/m³，筒压强度为4.2mpa，1h吸水率为9.6％。

实施例2：

按质量百分比所占比重分别为：高硅型选铁尾矿56％，高铝型选铁尾矿38％，高钙镁型选铁尾矿6％。

将选铁尾矿按比例混合后用球磨机进行球磨。球磨转速15rpm，球磨时间为10min。球磨后的混合料通过150目筛筛选得到混合均匀的生料。在混合后的生料中加重量百分比1％的添加剂和适量的去离子水。具体按照每100g混合添加剂后的生料加340ml去离子水，搅拌8min，得到陶粒生料。

用造粒机将陶粒生料制成直径13mm的生料球。

随后，将生料球放在空气中8小时自然阴干后放入温度为95℃的烘箱中干燥10小时。将干燥后的生料球放入高温炉中进行分级焙烧，从室温以15℃/min的升温速率升温至800℃，保温15min；再以20℃/min的升温速率升温至1200℃，保温15min。经过分级焙烧后的生料球随炉冷却即得到成品的磁化焙烧选铁尾矿的陶粒。

对得到的陶粒进行性能测试，结果表明：本实施例制备的磁化焙烧选铁尾矿陶粒的堆积密度为759kg/m³，筒压强度为4.7mpa，1h吸水率为9.1％。

实施例3：

按质量百分比所占比重分别为：高硅型选铁尾矿58％，高铝型选铁尾矿35％，高钙镁型选铁尾矿7％。

将选铁尾矿按比例混合后用球磨机进行球磨。球磨转速20rpm，球磨时间为10min。球磨后的混合料通过125目筛筛选得到混合均匀的生料。在混合后的生料中加重量百分比2％的添加剂和适量的去离子水。具体按照每100g混合添加剂后的生料加350ml去离子水，搅拌7min，得到陶粒生料。

用造粒机将陶粒生料制成直径15mm的生料球。

随后，将生料球放在空气中6小时自然阴干后放入温度为100℃的烘箱中干燥10小时。将干燥后的生料球放入高温炉中进行分级焙烧，从室温以15℃/min的升温速率升温至800℃，保温10min；再以15℃/min的升温速率升温至1000℃，保温20min。经过分级焙烧后的生料球随炉冷却即得到成品的磁化焙烧选铁尾矿的陶粒。

对得到的陶粒进行性能测试，结果表明：本实施例制备的磁化焙烧选铁尾矿陶粒的堆积密度为693kg/m³，筒压强度为3.8mpa，1h吸水率为10.1％。

对比例1

以中国发明专利cn110066126a(建筑材料用铁尾矿陶粒及其制备方法)公开的方法制备的铁尾矿陶粒作为对比例1。

该对比例1制备的陶粒具有如下特征：使用原材料包括铁尾矿34～84份，粉煤灰16～66份。制备的陶粒颗粒强度为999.1n、24小时吸水率3.40％，堆积密度为900kg/m³。

目前由于选铁尾矿的产地不同，成分不同，很难做到大范围应用。本项目中采用选铁尾矿包含多种不同类型的磁化焙烧选铁尾矿，具有较高的适应性。根据铁尾矿原料的组分进行分析后，结合现有方案进行适当调整即可应用于实际陶粒的生产制备中。所以本发明在磁化焙烧选铁尾矿的综合利用上具有很高的借鉴意义，能够减少很多研究成本，为磁化焙烧选铁尾矿制备陶粒提供了模板。此外从本发明的制备过程可以看出，本发明能大量利用磁化焙烧选铁尾矿，且制备方法简单，绿色环保，制备出来的陶粒能够符合建筑用的标准，具有很高的实用价值，便于广泛推广，具有很大的市场价值。实现了磁化焙烧选铁尾矿的高附加值利用。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

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