铅锌尾矿基烧结砖的制备方法及铅锌尾矿基烧结砖

本申请涉及尾矿循环利用领域，尤其涉及一种铅锌尾矿基烧结砖的制备方法及铅锌尾矿基烧结砖。

背景技术：

1、随着矿产资源的不断开发与利用，矿山固废体量进一步增大。其中，铅锌尾矿在我国矿山固体废弃物中很具有代表性。全国尾矿库共涉及64个矿种，其中最多的就包含锌和铅。尾矿堆存不仅会占用大量土地资源，还存在一定的安全风险，对环境的危害也是巨大的。

2、另一方面，随着城市化进程的不断加快，对烧结类建筑材料的需求日趋增加，尤其是烧结砖的使用。但是传统烧结砖消耗了大量的粘土矿物，给自然环境造成了一定的压力。因此，以尾矿、尾渣等工业固废为原料替代粘土生产烧结砖的研究越来越普遍。截至目前，已有较多关于尾矿烧结砖的研究成果，但所制得的尾矿烧结砖要么强度较低，要么对尾矿的利用率较低，难以同时满足高掺料和高强度的要求。同时，关于铅锌尾矿烧结砖的技术公开也很少。研究表明，通过烧结的方式将铅锌尾矿制成烧结砖，可以有效固化铅、锌、铜、镉等重金属离子。利用铅锌尾矿制备烧结砖已经成为了一种安全、有效的再利用方式，但目前铅锌尾矿基烧结砖同样存在着强度较低和利用率较低的情况。

3、有鉴于此，亟需一种新的技术方案来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种铅锌尾矿基烧结砖的制备方法及铅锌尾矿基烧结砖，旨在解决铅锌尾矿利用率低和烧结成砖强度较低的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供一种铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，所述方法包括以下步骤：

3、将质量占比89％～94％的主体原料与质量占比6％～11％的玻璃粉均匀混合得到混合料；其中所述主体原料包括铅锌尾矿和粘土，所述铅锌尾矿的质量占比大于所述粘土的质量占比；

4、将水加入至混合料中搅拌均匀得到坯料；

5、将所述坯料置入密封装置中并在室温环境下放置第一预设时长得到陈化好的坯料；

6、将所述陈化好的坯料依次经过加压成型、干燥得到烘干后的砖坯：

7、将所述烘干后的砖坯按照预设烧结温度模型烧结得到铅锌尾矿基烧结砖。

8、可选地，所述主体原料包括质量占比80％～90％的铅锌尾矿和质量占比10％～20％的粘土。

9、可选地，所述加压成型包括：

10、将所述陈化好的坯料置入模具中，通过压力试验机以0.05～0.3kn/s的速率加压，在18～22mpa下保压2～4min，得到成型的生坯。

11、可选地，所述干燥包括：

12、将所述成型的生坯在室温下放置第二预设时长，再放入恒温干燥装置中，在100℃～110℃烘干10h及以上，得到烘干后的砖坯.

13、可选地，所述预设烧结温度模型包括低温脱水阶段、稳定升温阶段、高温烧成阶段以及自然冷却阶段。

14、可选地，所述低温脱水阶段包括：

15、将加热温度按照第一预设升温速率升温至第一目标温度。

16、可选地，所述稳定升温阶段包括：

17、将加热温度由所述第一目标温度按照第二预设升温速率升温至第二目标温度，并在所述第二目标温度下保温第三预设时长；其中，所述第二预设升温速率小于所述第一预设升温速率。

18、可选地，所述高温烧成阶段包括：

19、将加热温度由所述第二目标温度按照第三预设升温速率升温至第三目标温度，并在所述第三目标温度下保温第四预设时长；其中，所述第三预设升温速率小于所述第二预设升温速率。

20、可选地，在所述将质量占比89％～94％的主体原料与质量占比6％～11％的玻璃粉均匀混合得到混合料的步骤之前，所述方法还包括：

21、干燥铅锌尾矿、粘土以及玻璃粉；

22、将干燥后的铅锌尾矿、粘土以及玻璃粉分别经过颗粒筛分得到粒径均小于或等于0.30mm的铅锌尾矿、粘土以及玻璃粉。本申请还提供一种铅锌尾矿基烧结砖的制备设备，包括图像传感器、处理器、存储器、以及存储在所述存储器上的可被所述处理器执行的铅锌尾矿基烧结砖的制备程序，其中，所述铅锌尾矿基烧结砖的制备程序被所述处理器执行时，实现如上所述的铅锌尾矿基烧结砖的制备方法的步骤。

23、本申请还提供一种铅锌尾矿基烧结砖，所述铅锌尾矿基烧结砖通过如上任一项所述的方法制备而成。

24、本申请技术方案中的铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，以铅锌尾矿和粘土为原料，以玻璃粉为改性剂，在特定的原料配比和工艺方案下制成烧结砖。铅锌尾矿的化学成分主要含有sio2、al2o3、fe2o3、mgo、cao和k2o等，属于sio2-al2o3-金属氧化物体系，矿物主要含有石英、云母、绿泥石和方解石等，与粘土等矿物原料相近，同时具有粒度细的优点，基本满足普通烧结砖原料的要求。将铅锌尾矿制成烧结砖，可以提高其资源化利用率，降低对生态环境的危害。

25、在本申请特定的原料配比下，通过本方案所制备的铅锌尾矿基烧结砖的抗压强度范围为26-38mpa，吸水率范围为16-18％，完全满足《烧结普通砖》(gb/t5101-2017)中m25的强度等级，且随着玻璃粉质量占比在特定范围内增加，制成的铅锌尾矿基烧结砖也能够满足最高强度等级m30的要求。玻璃粉能有效提高铅锌尾矿烧结砖的力学性能，同时也能增加铅锌尾矿的利用率。玻璃粉在烧结过程中转变为熔融液相，可以增加砖坯内的液相熔融物。这些液相物的体积基于预设烧结温度模型的温度曲线变化而增加，可以充填坯体孔隙，聚拢未参与高温反应的铅锌尾矿颗粒。大量的液相熔融物冷却后形成具有粘结作用的玻璃状物质，与高强度的石英、长石晶体组合在一起，构成了密实、高强度的烧结砖。

26、这种利用玻璃粉改性提高铅锌尾矿基烧结砖强度的方法，既简单又高效，同时也能大大增加铅锌尾矿的利用量，符合国家可持续发展需求。本申请制备的高掺量铅锌尾矿基烧结砖，不仅强度高、性能好，而且成本低、制备流程简单，可以广泛应用于建筑材料当中。

技术特征：

1.一种铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，其特征在于，所述主体原料包括质量占比80％～90％的铅锌尾矿和质量占比10％～20％的粘土。

3.如权利要求1所述的铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，其特征在于，所述加压成型包括：

4.如权利要求3所述的铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，其特征在于，所述干燥包括：

5.如权利要求1所述的铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，其特征在于，所述预设烧结温度模型包括低温脱水阶段、稳定升温阶段、高温烧成阶段以及自然冷却阶段。

6.如权利要求5所述的铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，其特征在于，所述低温脱水阶段包括：

7.如权利要求6所述的铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，其特征在于，所述稳定升温阶段包括：

8.如权利要求7所述的铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，其特征在于，所述高温烧成阶段包括：

9.如权利要求1所述的铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，其特征在于，在所述将质量占比89％～94％的主体原料与质量占比6％～11％的玻璃粉均匀混合得到混合料的步骤之前，所述方法还包括：

10.一种铅锌尾矿基烧结砖，其特征在于，所述铅锌尾矿基烧结砖通过所述权利要求1～9中任一项所述的方法制备而成。

技术总结
本申请公开了一种铅锌尾矿基烧结砖的制备方法及铅锌尾矿基烧结砖，属于尾矿循环利用领域。所述方法包括步骤：将质量占比89％～94％的主体原料与质量占比6％～11％的玻璃粉均匀混合得到混合料；主体原料包括铅锌尾矿和粘土，铅锌尾矿的质量占比大于粘土的质量占比；将水加入至混合料中搅拌均匀得到坯料；将坯料置入密封装置中并在室温环境下放置第一预设时长得到陈化好的坯料；将陈化好的坯料依次经过加压成型、干燥得到烘干后的砖坯：将烘干后的砖坯按照预设烧结温度模型烧结得到铅锌尾矿基烧结砖。通过本申请中的铅锌尾矿基烧结砖的制备方法，有效提高了铅锌尾矿烧结砖的力学性能和强度，同时也能增加铅锌尾矿的利用率。

技术研发人员：林杭,李瑞,王泽越,尹子怡,李骕,陈怡帆,聂峰华,邓华新,杨朝义,别海龙,汤艺,范祥,汪亦显,赵延林,曹日红,高如高
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23