本申請屬于資源綜合利用領域和建筑材料領域，具體地說，涉及一種利用鉬尾礦制備蒸壓磚的方法。

背景技術：

鉬是貴重稀有金屬，廣泛應用于顏料、催化劑、鋼鐵等行業(yè)。我國的鉬儲量占330萬噸，約占全世界鉬儲量38.4％。我國的鉬礦石一般以沉積型、斑巖型、脈型等形式存在，其中71％為斑巖型。礦石中鉬的含量一般達不到1％，經(jīng)過多次精選提取有效成分后，產生大量極細顆粒的尾礦，這些尾礦被花費巨資輸送到尾礦庫中堆存，這些堆存固體廢棄物帶來了對大氣、環(huán)境造成巨大污染，同時增加了發(fā)生地質災害的風險。

鋼渣就是煉鋼過程中排出的熔渣。主要來源于鐵水和廢鋼中所含元素氧化后形成的氧化物，金屬爐料帶入的雜質，加入的造渣劑以及氧化劑、脫硫產物和被侵蝕的爐襯材料等，其數(shù)量一般為鋼產量的15％～20％。我國目前采用的煉鋼方法主要有轉爐和電爐煉鋼，并且以轉爐煉鋼為主。轉爐鋼渣的主要成分為CaO、SiO₂、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO、P₂O₅和游離氧化鈣(f-CaO)。鋼渣莫氏硬度一般為6-7，易磨性差，抗壓性能較好、壓碎值為20.4％-30.8％，是天然碎石和砂的理想代替品。轉爐鋼渣經(jīng)多道磁選或熱燜—磁選處理后，大部分的金屬鐵被選出，產生的渣中還有3％左右金屬鐵顆粒殘留，這種殘余的渣又叫“鋼尾渣”。要把“鋼尾渣”中3％左右殘余的金屬鐵提出，采用球磨—濕選提鐵工藝是最經(jīng)濟有效的方法。球磨后的鋼渣經(jīng)水洗后磁選產生大量沉淀的余渣，再經(jīng)過螺旋分級出尾礦粉，水洗的懸濁液進入沉淀池后經(jīng)壓濾機后產生的清水可循環(huán)使用，經(jīng)壓濾的泥餅叫“鋼渣泥”?！颁撐苍痹跐衲襁x的過程中，大部分物相都已經(jīng)水化，不在具有水硬性，因此鋼渣泥是難以利用的固體廢棄物。由于鋼渣泥是難以利用的固體廢棄物，導致大量丟棄，也由此阻礙了“鋼尾渣”再選的推進。

鋼渣作為集料制磚生產和應用歷史很長，其生產工藝大多采用混凝土生產的成型工藝，利用傳統(tǒng)的水泥作為膠凝材料。而水泥的生產中要消耗大量的資源和能源，每噸水泥的生產要排放CO₂1噸，消耗電99度、煤115公斤、石灰石0.8噸，因此在固體廢棄物應用中盡可能減少水泥的應用。

加氣混凝土廠在生產中，經(jīng)常有加工碎屑及廢品產生，同時使用加氣混凝土制品的建筑施工現(xiàn)場也經(jīng)常有破碎的加氣混凝土制品作為建筑垃圾而棄掉，絕大多數(shù)廢棄的加氣混凝土未被合理的利用，導致一些加氣混凝土廠已經(jīng)無處堆放的程度，影響加氣混凝土廠的生產運營。

粘土磚是我國傳統(tǒng)的建筑材料，在我國的燒制歷史已經(jīng)有2000多年，因此有“秦磚漢瓦”之稱。然而，隨著人類社會的不斷進步，燒制粘土磚所造成的巨大危害也越來越驚人。主要表現(xiàn)在：(1)燒制粘土磚破環(huán)耕地。粘土磚的生產原料需要使用到粘土，而粘土大部分來自于耕地，我國作為典型的人多地少的國家，人均耕地只有1.43畝，且優(yōu)質耕地資源貧乏；(2)燒制粘土磚消耗大量的能源。每燒一立方米的實心粘土磚需要耗費120公斤左右的標煤；(3)燒制粘土磚造成大量的環(huán)境污染。粘土磚燒制中產生大量的粉塵和廢氣污染，造成大量碳排放。因此從2005年起，國務院就下發(fā)通知，要求禁止使用實心粘土磚，這就要求非燒結磚產品取而代之。用工業(yè)固體廢棄物制備的蒸壓灰砂磚是十分典型的非燒結磚之一，這樣即可以消除固體廢棄物堆放占用土地資源和引發(fā)的環(huán)境問題，又可以實現(xiàn)粘土磚的替代產品。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服尾礦給制造蒸壓磚帶來的潛在的強度低、密度大和抗凍性差的問題，提供一種以鉬尾礦、鋼渣、廢棄加氣混凝土和鋼渣泥為原料，固廢應用率達到100％來制備蒸壓灰砂磚的方法，同時實現(xiàn)鉬尾礦中有害重金屬離子的固化并充分利用固體廢棄物，使固體廢棄物的大宗整體消納利用成為可能。

一種利用鉬尾礦制備蒸壓磚的方法，包括以下步驟：

(1)將鉬尾礦、鋼渣、廢棄加氣混凝土、鋼渣尾泥的粉末與水按一定比例混合攪拌10min，使物料充分混勻；

(2)混勻后的物料靜置2h后，進行二次加水攪拌，二次攪拌時間為5min；

(3)將混合料壓制成240mm×115mm×53mm的磚坯，成型壓力為20～30KN；

(4)然后將壓制好的磚坯靜置堆垛，然后送入蒸壓釜中進行蒸壓，蒸壓條件為：升溫2h，恒溫4～8h，壓力1.0～1.3MPa，溫度為170～190℃，降溫2h；冷卻后出釜。

進一步地，如上所述的方法，步驟(1)中，水的加入量為干料總質量的6～11％。

進一步地，如上所述的方法，步驟(2)中，二次加水量占干料總質量的2％。

進一步地，如上所述的方法，步驟(1)中，所述鉬尾礦的粒級為-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。

進一步地，如上所述的方法，所述鋼渣陳化1年以上，f-CaO含量小于3％，粒度為2～10mm。

進一步地，如上所述的方法，所述廢棄加氣混凝土粒級小于1mm。

進一步地，如上所述的方法，所述鋼渣泥烘干至含水量小于1％，粒度為-0.074mm含量占85％。

進一步地，如上所述的方法，所述鉬尾礦，其中化學成份以質量百分比計為：SiO₂45％～75％；Al₂O₃ 3％～13％；Fe₂O₃+FeO 2％～15％；MgO 0.01％～3％；CaO 5％～20％；K₂O 1％～3％；Na₂O 1％～3％；TiO₂ 0.1～2％；燒失量0.1％～4％，其他0.01％～2％。

進一步地，如上所述的方法，使用的鋼渣和鋼渣尾泥，其中化學成份以質量百分比計為：SiO₂ 10％～20％；Al₂O₃ 1％～7％；Fe₂O₃ 2％～33％；FeO 3％～15％；P₂O₅ 0.1％～6％；MgO 3％～15％；CaO 30％～50％；SO₂ 0.01％～1％；MnO 0.1％～3％；TiO₂ 0.1％～3％；燒失量1～4％；其他1％～3％。

本發(fā)明以鉬尾礦、鋼渣、廢棄加氣混凝土和鋼渣泥為原料制備蒸壓灰砂磚，是循環(huán)利用的典型產品，產品的生產實現(xiàn)了大量工業(yè)固廢的資源化利用，而鋼渣泥和廢棄加氣混凝土(隨著國家對固體廢棄物的應用重視程度提高，許多加氣混凝土廠在產品生產中加入大量的固廢原料)的利用實現(xiàn)了資源化再利用，同時減少了對傳統(tǒng)資源消耗品的依賴。蒸壓灰砂磚的生產降低了原料的價格，減少了環(huán)境污染，產品具有強度高、密度低、吸水率好、彈性模量高和抗凍性能好等特性，對促進我國可持續(xù)戰(zhàn)略的順利實施具有重要的經(jīng)濟和現(xiàn)實意義。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明利用鉬尾礦制備蒸壓磚的方法流程圖。

具體實施方式

以下將配合附圖及實施例來詳細說明本申請的實施方式，藉此對本申請如何應用技術手段來解決技術問題并達成技術功效的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。

本發(fā)明提供一種利用鉬尾礦控制重金屬離子走向制備蒸壓磚的方法。本發(fā)明所使用的鉬尾礦的主要礦物有石英、長石、金云母和黃鐵礦，屬于斑巖型型鉬尾礦。為了降低生產成本加入工業(yè)廢棄物鋼渣、廢棄加氣混凝土、鋼渣泥。利用鉬尾礦、及碎石屑中活性SiO₂和Al₂O₃跟鋼渣泥中的堿性組分Ca(OH)₂、Mg(OH)₂、Fe(OH)₂以及鋼渣中f-CaO在水熱堿性條件下發(fā)生水化反應，生成水化產物C-S-H凝膠、水石榴石和托貝莫來石，同時鋼渣泥中的C₃S高溫高壓下水化生成水化產物C-S-H凝膠和托貝莫來石，而Cu²⁺、Pb²⁺和Zn²⁺等二價離子進入水化產物代替Ca²⁺或Mg²⁺，起到了很好的固化作用。而水化產物和未參與反應惰性顆粒、鋼渣骨料和廢棄加氣混凝土結合良好，制備的蒸壓灰砂磚強度和物理性能滿足生產需求，為鉬尾礦、鋼渣等多種廢棄物的綜合利用提供了一條新的方向。

本發(fā)明的具體步驟如下：

1.采用水力旋流器將原始粒級的鉬尾礦進行水力分級，拋去細粒級產品，得到的粗粒級產品作為制磚原料，得到的鉬尾礦粒級為-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。

2.粗顆粒鋼渣陳化1年以上，f-CaO含量小于3％，粒度為2-10mm。

3.將廢棄加氣混凝土放入鄂式破碎機，將破碎后的產品進行篩分，粒級小于1mm輸送到料倉，粒級大于1mm的顆粒返回鄂式破碎機繼續(xù)破碎。

4.將鋼渣泥烘干至含水量小于1％，然后將烘干后的鋼渣放入球磨機中均化、打散至-0.074mm含量占85％。

5.將步驟1、2、3、4中的物料計量后，加入占干料總質量6-11％的水，置于強力攪拌機中攪拌10min，使物料充分混勻；混勻后的物料在消化倉中靜置2h后，進行二次加水攪拌，二次加水量占干料總量的2％，二次攪拌時間為5min；將混合料壓制成240mm×115mm×53mm的磚坯，成型壓力為20-30KN。然后將壓制好的磚坯靜置堆垛，然后送入蒸壓釜中進行蒸壓，蒸壓條件為：升溫2h，恒溫4-8h(壓力1.0-1.3MPa，溫度為170-190℃)，降溫2h；冷卻后出釜。

實施例1：

1.采用水力旋流器將原始粒級的鉬尾礦進行水力分級，拋去細粒級產品，得到的粗粒級產品作為制磚原料，得到的鉬尾礦粒級為-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗顆粒鋼渣陳化1.5年以上，f-CaO含量小于2.5％，粒度為2-8mm。將廢棄加氣混凝土放入鄂式破碎機，將破碎后的產品進行篩分，粒級小于0.8mm輸送到料倉，粒級大于0.8mm的顆粒返回鄂式破碎機繼續(xù)破碎。將鋼渣泥烘干至含水量小于1％，然后將烘干后的鋼渣放入球磨機中均化、打散至-0.074mm含量占80％。

2.將步驟1準備的鉬尾礦、粗顆粒鋼渣、廢棄混凝土和鋼渣泥按照干料質量百分比鉬尾礦50％、鋼渣25％、廢棄混凝土7％、鋼渣泥18％混合均勻后，加入干料總重量10％的水進行充分攪拌，攪拌時間為10min。靜置2h后進行二次加水攪拌，二次加水量為干料總重量的2％，攪拌時間為5min。

3.將步驟2中的得到的攪拌均勻的混合料進行壓制成型，壓制壓力為20KN。將壓制成型的磚坯放入蒸壓釜中養(yǎng)護。蒸壓條件為：升溫2h，恒溫6h(最高壓力1.25MPa，溫度為185℃)，降溫2h。冷卻后出釜。

按上述步驟制備的蒸壓磚的性能指標如表1所示。

表1 實施實例1制備的蒸壓磚性能指標

實施例2：

1.采用水力旋流器將原始粒級的鉬尾礦進行水力分級，拋去細粒級產品，得到的粗粒級產品作為制磚原料，得到的鉬尾礦粒級為-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗顆粒鋼渣陳化1年以上，f-CaO含量小于2％，粒度為3-9mm。將廢棄加氣混凝土放入鄂式破碎機，將破碎后的產品進行篩分，粒級小于0.9mm輸送到料倉，粒級大于0.9mm的顆粒返回鄂式破碎機繼續(xù)破碎。將鋼渣泥烘干至含水量小于1％，然后將烘干后的鋼渣放入球磨機中均化、打散至-0.074mm含量占75％。

2.將步驟1準備的鉬尾礦、粗顆粒鋼渣、廢棄混凝土和鋼渣泥按照干料質量百分比鉬尾礦55％、鋼渣25％、廢棄混凝土5％、鋼渣泥15％混合均勻后，加入干料總重量9％的水進行充分攪拌，攪拌時間為10min。靜置2h后進行二次加水攪拌，二次加水量為干料總重量的2％，攪拌時間為5min。

3.將步驟2中的得到的攪拌均勻的混合料進行壓制成型，壓制壓力為25KN。將壓制成型的磚坯放入蒸壓釜中養(yǎng)護。蒸壓條件為：升溫2h，恒溫7h(最高壓力1.3MPa，溫度為180℃)，降溫2h。冷卻后出釜。

按上述步驟制備的蒸壓灰砂磚的性能指標如表2所示。

表2 實施實例2制備的蒸壓磚性能指標

實施例3：

1.采用水力旋流器將原始粒級的鉬尾礦進行水力分級，拋去細粒級產品，得到的粗粒級產品作為制磚原料，得到的鉬尾礦粒級為-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗顆粒鋼渣陳化2年以上，f-CaO含量小于2.5％，粒度為2～7mm。將廢棄加氣混凝土放入鄂式破碎機，將破碎后的產品進行篩分，粒級小于0.6mm輸送到料倉，粒級大于0.6mm的顆粒返回鄂式破碎機繼續(xù)破碎。將鋼渣泥烘干至含水量小于1％，然后將烘干后的鋼渣放入球磨機中均化、打散至-0.074mm含量占70％。

2.將步驟1準備的鉬尾礦、粗顆粒鋼渣、廢棄混凝土和鋼渣泥按照干料質量百分比鉬尾礦62％、鋼渣19％、廢棄混凝土5％、鋼渣泥14％混合均勻后，加入干料總重量7％的水進行充分攪拌，攪拌時間為10min。靜置2h后進行二次加水攪拌，二次加水量為干料總重量的2％，攪拌時間為5min。

3.將步驟2中的得到的攪拌均勻的混合料進行壓制成型，壓制壓力為30KN。將壓制成型的磚坯放入蒸壓釜中養(yǎng)護。蒸壓條件為：升溫2h，恒溫8h(最高壓力1.2MPa，溫度為190℃)，降溫2h。冷卻后出釜。

按上述步驟制備的蒸壓灰砂磚的性能指標如表3所示。

表3 實施實例3制備的蒸壓磚性能指標

實施例4：

1.采用水力旋流器將原始粒級的鉬尾礦進行水力分級，拋去細粒級產品，得到的粗粒級產品作為制磚原料，得到的鉬尾礦粒級為-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗顆粒鋼渣陳化1年以上，f-CaO含量小于3％，粒度為2～10mm。將廢棄加氣混凝土放入鄂式破碎機，將破碎后的產品進行篩分，粒級小于0.7mm輸送到料倉，粒級大于0.7mm的顆粒返回鄂式破碎機繼續(xù)破碎。將鋼渣泥烘干至含水量小于1％，然后將烘干后的鋼渣放入球磨機中均化、打散至-0.074mm含量占77％。

2.將步驟1準備的鉬尾礦、粗顆粒鋼渣、廢棄混凝土和鋼渣泥按照干料質量百分比鉬尾礦60％、鋼渣17％、廢棄混凝土6％、鋼渣泥17％混合均勻后，加入干料總重量8％的水進行充分攪拌，攪拌時間為10min。靜置2h后進行二次加水攪拌，二次加水量為干料總重量的2％，攪拌時間為5min。

3.將步驟2中的得到的攪拌均勻的混合料進行壓制成型，壓制壓力為20KN。將壓制成型的磚坯放入蒸壓釜中養(yǎng)護。蒸壓條件為：升溫2h，恒溫5h(最高壓力1.25MPa，溫度為185℃)，降溫2h。冷卻后出釜。

按上述步驟制備的蒸壓灰砂磚的性能指標如表4所示。

表4 實施實例4制備的蒸壓磚性能指標

實施例5：

1.采用水力旋流器將原始粒級的鉬尾礦進行水力分級，拋去細粒級產品，得到的粗粒級產品作為制磚原料，得到的鉬尾礦粒級為-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗顆粒鋼渣陳化1年以上，f-CaO含量小于2.7％，粒度為3～9mm。將廢棄加氣混凝土放入鄂式破碎機，將破碎后的產品進行篩分，粒級小于0.5mm輸送到料倉，粒級大于0.5mm的顆粒返回鄂式破碎機繼續(xù)破碎。將鋼渣泥烘干至含水量小于1％，然后將烘干后的鋼渣放入球磨機中均化、打散至-0.074mm含量占85％。

2.將步驟1準備的鉬尾礦、粗顆粒鋼渣、廢棄混凝土和鋼渣泥按照干料質量百分比鉬尾礦58％、鋼渣16％、廢棄混凝土6％、鋼渣泥20％混合均勻后，加入干料總重量6％的水進行充分攪拌，攪拌時間為10min。靜置2h后進行二次加水攪拌，二次加水量為干料總重量的2％，攪拌時間為5min。

3.將步驟2中的得到的攪拌均勻的混合料進行壓制成型，壓制壓力為23KN。將壓制成型的磚坯放入蒸壓釜中養(yǎng)護。蒸壓條件為：升溫2h，恒溫7h(最高壓力1.15MPa，溫度為190℃)，降溫2h。冷卻后出釜。

按上述步驟制備的蒸壓灰砂磚的性能指標如表5所示。

表5 實施實例5制備的蒸壓磚性能指標

實施例6：

1.采用水力旋流器將原始粒級的鉬尾礦進行水力分級，拋去細粒級產品，得到的粗粒級產品作為制磚原料，得到的鉬尾礦粒級為-0.045mm＜10％、+0.150mm＞33％、+1.0mm＜5％，并使其含泥量＜5％。粗顆粒鋼渣陳化1年以上，f-CaO含量小于3％，粒度為2～10mm。將廢棄加氣混凝土放入鄂式破碎機，將破碎后的產品進行篩分，粒級小于1mm輸送到料倉，粒級大于1mm的顆粒返回鄂式破碎機繼續(xù)破碎。將鋼渣泥烘干至含水量小于1％，然后將烘干后的鋼渣放入球磨機中均化、打散至-0.074mm含量占85％。

2.將步驟1準備的鉬尾礦、粗顆粒鋼渣、廢棄混凝土和鋼渣泥按照干料質量百分比鉬尾礦58％、鋼渣16％、廢棄混凝土8％、鋼渣泥18％混合均勻后，加入干料總重量11％的水進行充分攪拌，攪拌時間為10min。靜置2h后進行二次加水攪拌，二次加水量為干料總重量的2％，攪拌時間為5min。

3.將步驟2中的得到的攪拌均勻的混合料進行壓制成型，壓制壓力為20KN。將壓制成型的磚坯放入蒸壓釜中養(yǎng)護。蒸壓條件為：升溫2h，恒溫6h(最高壓力1.3MPa，溫度為185℃)，降溫2h。冷卻后出釜。

按上述步驟制備的蒸壓灰砂磚的性能指標如表6所示。

表6 實施實例6制備的蒸壓磚性能指標

上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實施例，但如前所述，應當理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應在本發(fā)明所附權利要求的保護范圍內。