基于片麻岩尾矿的制砖工艺

技术领域

本发明涉及制砖技术领域，具体而言涉及一种基于片麻岩尾矿的制砖工艺。

背景技术

进入21世纪以来，我国基础设施建设发展迅猛，许多山区房屋和公路等工程开始大规模建设，这也导致了片麻岩尾矿的数量不断增加。根据最新的调查显示，近年来仅我国矿山企业每年产生的尾矿约有26.5亿t，综合回收利用量为18亿t，综合回收利用率仅为6.95％，尾矿库占地面积累计已达37282Km

我国是石材大国，石材量产丰富，可以就地取材直接应用于工程，不仅方便且节省造价。但是由于我国对矿物石材的认识不够，对其利用率不高，大多将其作为弃渣处理，这样不仅降低了工程经济效益，还带来了很多问题。比如说环境的污染问题、大量占用土地资源的问题、尾矿坝的安全隐患问题和尾矿坝的维护费用问题等，这些问题也越来越受到人们的关注。尾矿产生的直接后果是使大量可再次利用的资源不能重复使用，还使得环境问题更加严峻，所以治理尾矿是各国亟待解决的重要环境问题。

尾矿中有很多宝贵的有价矿产资源，对其进行有效地开发是矿产资源综合利用的重要组成部分，也是节约利用矿产资源的一个重要途径。矿产资源能否有效合理运用，这不仅关系到社会经济以后的方向，还决定着人类社会的发展，所以当前对尾矿资源的合理开发、有效处置迫在眉睫。

发明内容

本发明目的在于针对现有片麻岩尾矿的不合理运用、以及堆积、占用土地等所造成的环境安全问题，提供一种基于片麻岩尾矿的制砖工艺，利用片麻岩尾矿作为原料制备烧结砖，既可实现片麻岩尾矿的减量化，同时还最大限度的地实现了废弃物的二次利用，为片麻岩尾矿的资源化利用提供了一条有效的途径。

第一方面，本发明涉及一种基于片麻岩尾矿的制砖工艺，包括以下步骤：

S1：将片麻岩尾矿和粘土分别进行破碎、过筛、干燥，并按照设定的原料配比进行称重，在干基状态下将两种原料混合，制成坯料待用；

S2：将步骤S1得到的坯料加水搅拌均匀并陈化，得到混合料；

S3：将步骤S2得到的混合料压制成型，得到成型湿砖坯；

S4：将步骤S3得到的成型湿砖坯进行干燥，得到干砖坯；

S5：将步骤S4得到的干砖坯进行焙烧，焙烧完成后自然冷却至室温，得到成品。

优选地，所述步骤S1中，片麻岩尾矿和粘土的质量比为(75～65):(25～35)。

优选地，所述步骤S2中，加入水的量为坯料质量的8％～15％，并密封陈化至少24h。

优选地，所述步骤S3中，压制成型的条件如下：

加载速率为5～10KN/s，成型压力10～15MPa，并保压10～15s。

优选地，所述步骤S4中，干燥温度大于100℃，干燥时间为10～12h。

优选地，所述步骤S5中，焙烧的条件如下：

烧结温度为900～1100℃，保温时间为2～3h，升温速率为3～7℃/min。

优选地，所述步骤S1中，破碎、过筛、干燥的具体过程如下：

将片麻岩尾矿和粘土分别采用研磨机研磨3～5min后，采用筛网不大于48目的筛进行过筛，过筛后于大于100℃的温度下，干燥时间2～4小时。

第二方面，本发明涉及一种采用前述基于片麻岩尾矿的制砖工艺制备的烧结砖。

优选地，所述烧结砖的抗压强度为28～38MPa。

第三方面，本发明涉及片麻岩尾矿在制备烧结砖中的应用。

由以上本发明的技术方案，本发明提出的基于片麻岩尾矿的制砖工艺，利用片麻岩尾矿作为原料制备烧结砖，既可实现片麻岩尾矿的减量化，同时还最大限度的地实现了废弃物的二次利用，为片麻岩尾矿的资源化利用提供了一条有效的途径，有效缓解我国经济建设以及生态环境所面临的巨大压力。

本发明的制砖工艺，使用较少的粘土作为原料制备烧结砖，大大的减小了不可再生资源的使用率，有效的保护了粘土资源。

采用本发明的制砖工艺制备出来的砖具耐热、隔热、阻燃的特点，且本发明的制砖工艺可使用相对现有技术较小的成型压力以及较短的时间，即可生产出抗压强度较高的砖，抗压强度可达到30MPa，坚固耐用。

附图说明

图1是本发明的基于片麻岩尾矿的制砖工艺的流程图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施。

目前，片麻岩尾矿利用率低，处理手段单一，目前主要研究分为两个方向：1.片麻岩尾矿的材料应用，作为石灰石填料的替代品，用作粘度增强剂，等等；2.片麻岩尾矿的工程应用，加入混凝土中用作增强剂，等等。

如此，造成了大量片麻岩尾矿资源的浪费，资源的不合理运用，更因导致了片麻岩尾矿堆积、占用土地造成环境安全问题。

因此，本发明一种基于片麻岩尾矿的制砖工艺，利用片麻岩尾矿作为原料制备烧结砖，既可实现片麻岩尾矿的减量化，同时还最大限度的地实现了废弃物的二次利用，为片麻岩尾矿的资源化利用提供了一条有效的途径。

在本发明优选的实施例中，提供了一种基于片麻岩尾矿的制砖工艺，包括以下步骤：

S1：将片麻岩尾矿和粘土分别进行破碎、过筛、干燥，并按照设定的原料配比进行称重，在干基状态下将两种原料混合，制成坯料待用；

S2：将步骤S1得到的坯料加水搅拌均匀并陈化，得到混合料；

S3：将步骤S2得到的混合料压制成型，得到成型湿砖坯；

S4：将步骤S3得到的成型湿砖坯进行干燥，得到干砖坯；

S5：将步骤S4得到的干砖坯进行焙烧，焙烧完成后自然冷却至室温，得到成品。

在优选的实施例中，所述步骤S1中，片麻岩尾矿和粘土的质量比为(75～65):(25～35)。

在优选的实施例中，所述步骤S2中，加入水的量为坯料质量的8％～15％，并密封陈化至少24h。

在优选的实施例中，所述步骤S3中，压制成型的条件如下：

加载速率为5～10KN/s，成型压力10～15MPa，并保压10～15s。

在优选的实施例中，所述步骤S4中，干燥温度大于100℃，干燥时间为10～12h。

在优选的实施例中，所述步骤S5中，焙烧的条件如下：

烧结温度为900～1100℃，保温时间为2～3h，升温速率为3～7℃/min。

在另一个优选的实施例中，在升温过程中，当升温至260℃时，保温1h，在继续升温至600℃，保温1h，之后继续升温至烧结所需温度。

因为260℃-600℃期间结晶水与有机物开始分解；所以在260℃与600℃时各保温1小时，为了物资分解便于气体挥发，减低烧成品的气孔率，增加砖的强度和密度。之后，继续加热至最终烧结温度并保温，使原料之间充分反应，得到成品砖。

在优选的实施例中，所述步骤S1中，破碎、过筛、干燥的具体过程如下：

将片麻岩尾矿和粘土分别采用研磨机研磨3～5min后，采用筛网不大于48目的筛进行过筛，过筛后于大于100℃的温度下，干燥时间2～4小时。

在其中一个示例性的实施例中，提供了一种基于片麻岩尾矿的制砖工艺，具体包括以下过程：

步骤一：将片麻岩尾矿和粘土使用研磨机研磨3min，之后过不大于48目的筛网，粒度较小可以使得片麻岩尾矿烧结砖内部更加紧密，从而提高烧结砖的强度；将过筛后的两种原料在大于100℃的恒温干燥箱中干燥2～4小时，以除去原料中的水分，干燥完毕后按照所设定的原料配比(％)：片麻岩尾矿：粘土＝75～65：25～35进行准确称重并搅拌混匀，制成坯料待用。

步骤二：在混合均匀后的原料中加入质量分数8％～15％自来水并搅拌；将搅拌均匀后的混合料用塑料袋密封并置于室温下陈化24h，使混合料充分反应。

步骤三：将陈化好的坯料放入制定的模具中(规格:240mm×115mm×53mm)，坯料分5次放入模具，分层进行人工振捣，之后盖上模具盖板，使用电液伺服压力试验机静压成型，成型时加载速率为5KN/s，成型压力10MPa，保压时间10s。

步骤四：将压制成型的湿砖坯在>100℃的恒温干燥箱中干燥10～12小时，以去除湿砖坯中的水分，增强砖坯的强度。

步骤五：将干砖坯置于高温电炉中焙烧，以3～7℃/min升温速率升至烧结温度900℃～1100℃后保温2h，使原料之间充分反应。其中，在260℃和600℃均保温1h。

步骤六：将焙烧后的砖坯在炉内自动冷却至室温，从而得到成品。

在本发明另一个优选的实施例中，提供了一种采用前述基于片麻岩尾矿的制砖工艺制备的烧结砖。

在优选的实施例中，所述烧结砖的抗压强度为28～38MPa。

在本发明另一个优选的实施例中，还提供了一种片麻岩尾矿在制备烧结砖中的应用。

本发明成功地将片麻岩尾矿作为原料制备烧结砖，既可实现片麻岩尾矿的减量化，同时还最大限度的地实现了废弃物的二次利用，且在采用片麻岩尾矿作为原料的基础上，优化制砖工艺，得到具有耐热、隔热、阻燃、坚固耐用特点的砖。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

以下实施例采用的片麻岩尾矿的成分如表1所示，粘土为页岩。

表1

实施例1

步骤一：将片麻岩尾矿和粘土使用研磨机研磨3min，之后过48目的筛网，将过筛后的两种原料在105℃恒温干燥箱中干燥2小时，干燥完毕后，按照原料配比(％)：片麻岩尾矿：粘土＝70:30准确称重并搅拌混匀，制成坯料待用。

步骤二：在混合均匀后的原料中加入质量分数10％的自来水并搅拌；将搅拌均匀后的混合料用塑料袋密封并置于室温下陈化24h，使混合料充分反应。

步骤三：将陈化好的坯料放入制定的模具中(规格:240mm×115mm×53mm)，坯料分5次放入模具，分层进行人工振捣，之后盖上模具盖板，使用电液伺服压力试验机静压成型，成型时加载速率为5KN/s，成型压力10MPa，保压时间10s。

步骤四：将压制成型的湿砖坯在105℃的恒温干燥箱中干燥10小时，以去除湿砖坯中的水分，增强砖坯的强度。

步骤五：将干砖坯置于高温电炉中焙烧，以5℃/min升温速率升至烧结温度1050℃后保温2h，使原料之间充分反应。其中，在260℃和600℃均保温1h。

步骤六：将焙烧后的砖坯在炉内自动冷却至室温，从而得到成品。

实施例2

步骤一：将片麻岩尾矿和粘土使用研磨机研磨3min，之后过48目的筛网，将过筛后的两种原料在105℃恒温干燥箱中干燥2小时，干燥完毕后，按照原料配比(％)：片麻岩尾矿：粘土＝75:25准确称重并搅拌混匀，制成坯料待用。

步骤二：在混合均匀后的原料中加入质量分数11％的自来水并搅拌；将搅拌均匀后的混合料用塑料袋密封并置于室温下陈化24h，使混合料充分反应。

步骤三：将陈化好的坯料放入制定的模具中(规格:240mm×115mm×53mm)，坯料分5次放入模具，分层进行人工振捣，之后盖上模具盖板，使用电液伺服压力试验机静压成型，成型时加载速率为5KN/s，成型压力10MPa，保压时间10s。

步骤四：将压制成型的湿砖坯在110℃的恒温干燥箱中干燥11小时，以去除湿砖坯中的水分，增强砖坯的强度。

步骤五：将干砖坯置于高温电炉中焙烧，以6℃/min升温速率升至烧结温度1000℃后保温2h，使原料之间充分反应。其中，在260℃和600℃均保温1h。

步骤六：将焙烧后的砖坯在炉内自动冷却至室温，从而得到成品。

实施例3

步骤一：将片麻岩尾矿和粘土使用研磨机研磨3min，之后过48目的筛网，将过筛后的两种原料在110℃恒温干燥箱中干燥3小时，干燥完毕后，按照原料配比(％)：片麻岩尾矿：粘土＝70:30准确称重并搅拌混匀，制成坯料待用。

步骤二：在混合均匀后的原料中加入质量分数9％的自来水并搅拌；将搅拌均匀后的混合料用塑料袋密封并置于室温下陈化24h，使混合料充分反应。

步骤三：将陈化好的坯料放入制定的模具中(规格:240mm×115mm×53mm)，坯料分5次放入模具，分层进行人工振捣，之后盖上模具盖板，使用电液伺服压力试验机静压成型，成型时加载速率为5KN/s，成型压力10MPa，保压时间10s。

步骤四：将压制成型的湿砖坯在105℃的恒温干燥箱中干燥12小时，以去除湿砖坯中的水分，增强砖坯的强度。

步骤五：将干砖坯置于高温电炉中焙烧，以4℃/min升温速率升至烧结温度950℃后保温2h，使原料之间充分反应。其中，在260℃和600℃均保温1h。

步骤六：将焙烧后的砖坯在炉内自动冷却至室温，从而得到成品。

实施例4

步骤一：将片麻岩尾矿和粘土使用研磨机研磨3min，之后过48目的筛网，将过筛后的两种原料在110℃恒温干燥箱中干燥4小时，干燥完毕后，按照原料配比(％)：片麻岩尾矿：粘土＝75:25准确称重并搅拌混匀，制成坯料待用。

步骤二：在混合均匀后的原料中加入质量分数12％的自来水并搅拌；将搅拌均匀后的混合料用塑料袋密封并置于室温下陈化24h，使混合料充分反应。

步骤三：将陈化好的坯料放入制定的模具中(规格:240mm×115mm×53mm)，坯料分5次放入模具，分层进行人工振捣，之后盖上模具盖板，使用电液伺服压力试验机静压成型，成型时加载速率为5KN/s，成型压力10MPa，保压时间10s。

步骤四：将压制成型的湿砖坯在105℃的恒温干燥箱中干燥10小时，以去除湿砖坯中的水分，增强砖坯的强度。

步骤五：将干砖坯置于高温电炉中焙烧，以7℃/min升温速率升至烧结温度1100℃后保温2h，使原料之间充分反应。其中，在260℃和600℃均保温1h。

步骤六：将焙烧后的砖坯在炉内自动冷却至室温，从而得到成品。

实施例5

步骤一：将片麻岩尾矿和粘土使用研磨机研磨3min，之后过48目的筛网，将过筛后的两种原料在105℃恒温干燥箱中干燥2小时，干燥完毕后，按照原料配比(％)：片麻岩尾矿：粘土＝65:35准确称重并搅拌混匀，制成坯料待用。

步骤二：在混合均匀后的原料中加入质量分数15％的自来水并搅拌；将搅拌均匀后的混合料用塑料袋密封并置于室温下陈化24h，使混合料充分反应。

步骤三：将陈化好的坯料放入制定的模具中(规格:240mm×115mm×53mm)，坯料分5次放入模具，分层进行人工振捣，之后盖上模具盖板，使用电液伺服压力试验机静压成型，成型时加载速率为5KN/s，成型压力10MPa，保压时间10s。

步骤四：将压制成型的湿砖坯在105℃的恒温干燥箱中干燥12小时，以去除湿砖坯中的水分，增强砖坯的强度。

步骤五：将干砖坯置于高温电炉中焙烧，以3℃/min升温速率升至烧结温度900℃后保温2h，使原料之间充分反应。

步骤六：将焙烧后的砖坯在炉内自动冷却至室温，从而得到成品。

测试

对实施例1-5获得砖进行抗压强度测试，结果如表2所示。

表2

现有技术相比，本发明使用的成型压力更小，制砖整体时间更短，但生产出砖具有较高的抗压强度。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。