一种铁尾矿陶粒及其制备方法与流程

1.本发明涉及尾矿资源综合利用技术领域，尤其涉及一种铁尾矿陶粒及其制备方法。


背景技术：

2.铁尾矿是铁矿选矿厂回收精矿后排放的固体废弃物，是铁矿山最主要的固体废弃物之一。铁尾矿在矿业生产过程中大量堆积，不仅占用土地，污染环境，而且存在巨大的安全隐患。
3.我国的铁矿资源储量丰富，但品质较低，成分复杂难选，被使用率极低，导致在铁矿石分选铁精矿的过程中，会排出大量的尾砂废料，也就是铁尾矿。由于受到技术限制，铁尾矿一般采用堆填处理。
4.近年来铁矿石消耗量日益增大，铁尾矿排放量也在逐年递增。据统计，2018年，我国的铁尾矿总产生量约4.76亿吨，相较其它尾矿，铁尾矿占比最大。因此铁尾矿的高效、环保的资源化再利用不仅能够产生一定的经济效益，而且对社会可持续性发展具有重要意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种铁尾矿陶粒及其制备方法。
6.一种铁尾矿陶粒，其原料按质量百分比包括：铁尾矿9-45％，粉煤灰42-78％，磁性纳米材料2.5-3.5％，余量为粘合材料。
7.优选地，其原料按质量百分比包括：铁尾矿9-27％，粉煤灰60-78％，磁性纳米材料2.5-3.5％，余量为粘合材料。
8.优选地，粘合材料包括：水泥、石膏、生石灰和速溶硅酸钠。
9.优选地，其原料按质量百分比包括：铁尾矿9-45％，粉煤灰42-78％，磁性纳米材料2.5-3.5％，水泥4.5-5.5％，石膏1.5-2.5％，生石灰2-3％，速溶硅酸钠0.3-0.7％。
10.优选地，其原料按质量百分比包括：铁尾矿9-45％，粉煤灰42-78％，磁性纳米材料3％，水泥5.5％，石膏2％，生石灰2％，速溶硅酸钠0.5％。
11.优选地，其原料按质量百分比包括：铁尾矿9-45％，粉煤灰42-78％，磁性纳米材料3％，水泥5％，石膏2％，生石灰2.5％，速溶硅酸钠0.5％。
12.优选地，水泥为p.o 52.5硅酸盐水泥。
13.优选地，磁性纳米材料为纳米四氧化三铁。
14.优选地，其堆积密度为745.95-1105.73kg/m3，表观密度为1369.13-1481.37kg/m3，吸水率为22.04-27.43％，颗粒强度为0.6037-1.2120mpa。
15.上述铁尾矿陶粒的制备方法，包括如下步骤：
16.s1、将烘干后铁尾矿过筛得到铁尾矿细料；
17.s2、将铁尾矿细料和粉煤灰、石膏、生石灰、速溶硅酸钠、磁性纳米材料混合均匀，再加入水搅拌均匀得到混合物料；
18.s3、将混合物料造球，放置10-14h，烘干得到球形陶粒；
19.s4、将球形陶粒进行微波循环加热，微波功率为3000-5000w，循环加热4-5次，每次加热2.5-3.5min，冷却得到铁尾矿陶粒。
20.由于传统的回转窑等加热方法是依靠发热体将热能通过对流、传导或辐射方式传递至被加热物而使其达到某一温度，热量从外向内传输，烧结时间长，很难得到细晶，而且在加热过程中由于受热不均匀容易在陶粒内部产生微裂缝。
21.本发明利用微波烧结陶粒，不仅利用能源的效率更高，不会产生燃烧废弃物，对环境友好，而且有效利用磁性纳米材料与微波烧结相结合，由于磁性纳米材料均匀分布在陶粒中，促进陶粒有效吸收微波能量，既能提高陶粒的烧结温度，避免发生受热不均匀的现象，避免陶粒内部产生微裂缝，又能提高加热过程中陶粒的升温速度，促进烧结效率进一步升高，缩短烧结时间，得到细晶结构，具有良好的经济效益和环保效果。
22.优选地，s1中，采用方孔筛，筛孔为0.6mm。
23.优选地，s2中，原料与水的质量体积比(kg：ml)为：950-1050。
24.优选地，s3中，采用圆盘造球机造球，成球时间为5-15min。
25.优选地，s3中，烘干温度为100-105℃，烘干时间为6-8h。
26.优选地，s4中，微波功率为4000w，微波循环加热次数为5次。
27.本发明相比现有技术的有益效果在于：采用本发明不仅可以充分利用固体废弃物铁尾矿，而且能够大幅度提高固体废弃物的附加值，实现铁尾矿的资源化循环利用，减少因填埋占用的场地资源，对环境保护也做出贡献。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
29.实施例1-5所用原料组成如下表所示：
[0030][0031]
实施例1-5的铁尾矿陶粒制备方法，包括如下步骤：
[0032]
s1、将烘干后铁尾矿过0.6mm方孔筛得到铁尾矿细料；
[0033]
s2、将铁尾矿细料和粉煤灰、石膏、生石灰、速溶硅酸钠、磁性纳米材料混合均匀得到粉状物料；向每千克粉状物料中加入270g水搅拌均匀得到混合物料；
[0034]
s3、将混合物料加入圆盘造球机中造球，成球时间为10min，放置12h，105℃烘干6-8h，得到球形陶粒；
[0035]
s4、将球形陶粒冷却至室温，再放入工业微波炉中进行微波循环加热，微波功率为4000w，循环加热5次，每次加热3min，冷却得到铁尾矿陶粒。
[0036]
实施例1-5在各循环加热过程后温度如下表所示：
[0037][0038][0039]
由于纳米四氧化三铁作为磁性纳米材料，在微波循环加热过程中可有效吸收微波
能量，从而促使前3次循环加热时温度不断上升；但随着前3次循环加热温度不断上升，尤其是温度超过750℃后，纳米四氧化三铁发生部分分解以及活性物质的烧结，使陶粒吸收微波的能力下降，最终导致后续微波加热陶粒时温度反而降低。
[0040]
将实施例1-5所得陶粒的性能进行测试，具体如下：
[0041][0042]
一般而言，陶粒的孔隙越多，吸水率越高，而强度却下降。但本申请随着铁尾矿在原料总占比不断增加，所得陶粒较大的孔隙和封闭孔占比也在不断增大，产生了吸水率和颗粒强度同步下降的现象。
[0043]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种铁尾矿陶粒，其特征在于，其原料按质量百分比包括：铁尾矿9-45％，粉煤灰42-78％，磁性纳米材料2.5-3.5％，余量为粘合材料。2.根据权利要求1所述铁尾矿陶粒，其特征在于，粘合材料包括：水泥、石膏、生石灰和速溶硅酸钠。3.根据权利要求2所述铁尾矿陶粒，其特征在于，其原料按质量百分比包括：铁尾矿9-45％，粉煤灰42-78％，磁性纳米材料2.5-3.5％，水泥4.5-5.5％，石膏1.5-2.5％，生石灰2-3％，速溶硅酸钠0.3-0.7％。4.根据权利要求1或3所述铁尾矿陶粒，其特征在于，水泥为p.o 52.5硅酸盐水泥。5.根据权利要求1或3所述铁尾矿陶粒，其特征在于，磁性纳米材料为纳米四氧化三铁。6.根据权利要求1所述铁尾矿陶粒，其特征在于，其堆积密度为745.95-1105.73kg/m3，表观密度为1369.13-1481.37kg/m3，吸水率为22.04-27.43％，颗粒强度为0.6037-1.2120mpa。7.一种如权利要求1-6任一项所述铁尾矿陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将烘干后铁尾矿过筛得到铁尾矿细料；s2、将铁尾矿细料和粉煤灰、石膏、生石灰、速溶硅酸钠、磁性纳米材料混合均匀，再加入水搅拌均匀得到混合物料；s3、将混合物料造球，放置10-14h，烘干得到球形陶粒；s4、将球形陶粒进行微波循环加热，微波功率为3000-5000w，循环加热4-5次，每次加热2.5-3.5min，冷却得到铁尾矿陶粒。8.根据权利要求7所述铁尾矿陶粒的制备方法，其特征在于，s1中，采用方孔筛，筛孔为0.6mm。9.根据权利要求7所述铁尾矿陶粒的制备方法，其特征在于，s3中，采用圆盘造球机造球，成球时间为5-15min。10.根据权利要求7所述铁尾矿陶粒的制备方法，其特征在于，s3中，烘干温度为100-105℃，烘干时间为6-8h。

技术总结
本发明涉及铁尾矿资源综合利用领域，主要涉及一种铁尾矿陶粒及其制备方法。本发明包括以下步骤：将原料按既定质量百分比搅拌均匀，加水混合得到混合物料，将混合料放入圆盘造球机，制得铁尾矿陶粒球形料，将得到的陶粒烘干并冷却至室温后，放入工业微波炉中进行微波加热处理，冷却后得到颗粒级配良好的铁尾矿球形陶粒。本发明不仅可以充分利用固体废弃物铁尾矿，而且能够大幅度提高固体废弃物的附加值，实现固体废弃物的资源化循环利用，减少因填埋占用的场地资源，同时为环境保护做出贡献。同时为环境保护做出贡献。


技术研发人员：姚华彦 张瑞 卢俊雄 黎生军 鲁建国 黎海峰 扈惠敏
受保护的技术使用者：爱德森堡新材料有限公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/3/4