[发明专利]一种利用尾矿砂和工业石膏制备砖的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及尾矿砂和工业石膏废物的综合利用技术，具体地说是一种利用工业固体废弃物免烧制建筑用砖的方法。按国际专利分类表（IPC）划分属化学；冶金部，化学分部，水泥；混凝土；人造石；陶瓷；耐火材料大类，石灰；氧化镁；矿渣；水泥；其组合物，例如矿浆、混凝土或类似的建筑材料；人造石；陶瓷；耐火材料；天然石的处理小类，含有无机粘结剂或含有无机与有机粘结剂反应产物的砂浆、混凝土或人造石的组合物主组，含硫酸钙水泥的小组的技术领域。（C04B28/14）

二、背景技术

矿山，如硫铁矿、铁矿、铜矿、多金属矿山等，在矿石开采过程中产生大量的废弃岩石（又称矿山废石），这些废弃岩石一般是矿体的围岩，受到一定程度的矿化，金属含量比普通岩石高，因其中有用金属含量达不到现有技术选冶要求而废弃。矿山废石粒度大，空隙率高，渗透性强，雨水和空气容易渗透其中，废石中的硫化物长期暴露在空气中，由于化学氧化、微生物增强的氧化作用，产生严重的酸性矿山排水。酸性矿山排水导致严重的重金属污染和生态环境破坏，每一座金属矿山都是一个生态定时炸弹。即使矿山关闭，这种生态的危险性依然长期存在。

尾矿是矿山进行矿石分选提取有用物质后废弃的固体物质。矿山企业产生巨量的尾矿通常建设尾矿库进行储存。不仅占用大量土地，而且建设和维护费用很高，还存在安全隐患。

工业废石膏包括磷石膏、脱硫石膏、化工石膏等，其减排及资源化利用是相关行业实现可持续发展的关键。目前我国工业石膏利用率仍然很低，远低于日本、韩国和德国等发达国家磷石膏的利用率。2012年工业废石膏排放量约15000万吨，占累计堆存量已超过10.5亿吨，而国内大多企业采用堆存法处理，综合利用率仅为15~20%，距国家工信部“十二五”规划废石膏综合利用率达到40%的目标尚有较大差距。放置这些废渣不仅大量占用土地，且易造成环境污染，特别是临近江、河、湖、海等环境敏感地区的企业，环保压力更大。

 公开专利CN101172796 发明了全干法脱硫石膏建材制品生产工艺，包括如下步骤：以脱硫石膏、磷石膏或天然石膏为原料，经煅烧、过筛，加入水和无机硅防水剂，仍呈干粉状；再用铺装机铺装、高压压制成型，获得高密度的石膏建材制品。

公开专利CN1673154公开了一种环保高压免烧磷石膏砖及其制造方法，由砂100份、磷石膏40-60份、固相粘接剂10-20份、液相粘接剂0.1-0.5份、胡敏酸钠0.5-2份；制造方法是：按比例取砂、磷石膏、固相粘接剂搅拌混合均匀；再按比例加入液相粘接剂和水，搅拌混合均匀，将混合料置模具内，用制砖机压制成型，压力≥40Mpa；砖坯脱模，经养护检验合格即为成品。

公开专利CN101497516 公开一种利用工业废磷石膏生产高强磷石膏墙体材料及采用该材料制砖的方法。磷石膏墙体材料各组份为磷石膏50～70％，粉煤灰15～25％，铁矿渣10～20％，生石灰5～10％。其制砖的生产方法是将将磷石膏与生石灰预混后再与铁矿渣和粉煤灰混合均匀，按水胶比0.2～0.35比例加水混匀，压砖机中压制成型，放入蒸压釜中120～140℃压蒸4～7小时。

然而到目前为止，尚没有发现同时利用矿山固体废弃物、工业废石膏生产建筑用砖的文献报道。

三、发明内容

本发明是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种制备方法简单、成本低的利用矿山固体废物和工业废石膏制备建筑用砖的方法。

本发明的利用矿山固废和工业石膏制备免烧砖的方法，特别适合于同时进行硫铁矿开采、选矿、硫酸生产磷肥的联合企业，采矿废石、尾矿、磷石膏同处一地，综合利用两种固体废弃物；也适用于煤矿发电企业，同时综合利用煤矸石、发电灰渣和脱硫石膏，或者在一个距离不超过20公里区域内同时存在矿山固体废弃物和工业废石膏的城镇生产建筑用砖。

本发明的利用矿山固废和工业石膏制备免烧砖的方法，具体步骤如下：

选择工业石膏废物，如磷石膏、脱硫石膏，含水率不大于30%；

把工业石膏废物在100-200℃烘干，脱除其中的吸附水和部分结晶水而活化，并进一步粉磨成200目的粉体；

矿山固废包括尾矿砂和采矿废石，例如铁矿、铜矿、金矿、铅锌矿选矿尾矿砂，铁矿、铜矿、煤矿采矿废石，含水率不大于15%；

采矿废石中粒度如大于5mm的颗粒超过10%，对采矿废石进行破碎加工，使粒度小于5mm；

把烘干、粉碎的工业石膏废物与矿山固废按照质量比3:1~1:4比例混合；

再按照与混合物质量比15-20%的比例喷雾加入水；