【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料领域，尤其是涉及一种铁尾矿基免烧砖及其制备方法。
技术介绍
1、目前随着尾矿量的不断增加，已经对生态环境造成了严重破坏，特别是在汛期，极易产生安全隐患，一旦发生溃坝，极易造成堵塞山谷造成山洪暴发，给工农业和下游居民的生命财产造成巨大的灾害和损失。而且，超标污染物质对生态环境更是造成了直接的破坏，污染环境和水资源，影响着周围植被的生长，因此，对于尾矿的利用及处理就成为了当务之急。
2、砖、板、砌块等制品是建筑行业的主要组成部分，传统制品主要包括：粘土砖、天然石材、现浇板材、混凝土砌块等。这些材料自重较大、消耗大量天然矿物原料、消耗大量土地资源、吸水性较大等缺点限制了其生产及发展。传统免烧砖强度较低，利用天然河砂及胶凝材料制备而成，不仅成本较高，而且其耐磨性和抗折性较差。传统烧结砖更是消耗大量土地资源，烧制过程产生大量污染，严重破坏生态环境。因此，急需开发一种铁尾矿基免烧砖。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种铁尾矿基免烧砖及其制备方法。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种铁尾矿基免烧砖，该免烧砖由包括如下重量份的原料制成：
4、组分a：铁尾矿粉30-40份，活性矿物掺合料5-15份，激发剂5-10份；
5、组分b：铁尾矿砂10-20份，海砂15-30份；
6、组分c：增强剂3-5份，纳米金属氧化物1-3份；
7、
8、进一步，所述的增强剂由包括如下步骤的方法制成：将酸碱性复合盐、减水组分与还原剂加入至去离子水中，混合均匀后进行加热，在加热条件下向其中滴加入聚醚溶液，保温后得到所述的增强剂。该增强剂不仅具有激发活性、提高强度作用，同时可有效降低铁尾矿需水量。
9、进一步，所述的酸碱性复合盐、减水组分、还原剂与去离子水的质量比为0.35-0.5：0.045-0.095：0.005：0.4-0.6；所述的酸碱性复合盐、减水组分、还原剂与去离子水的质量之和与所述的聚醚溶液的质量比为10-20：80-90；所述的加热步骤的温度为50℃，所述的保温步骤的时间为1.5-2小时。
10、进一步，所述的酸碱性复合盐为硫酸盐、碳酸盐、甲酸盐或氯盐中的至少一种；所述的减水组分为丙烯酸或马来酸酐；所述的聚醚溶液的质量浓度为35-60%。
11、进一步，所述的铁尾矿粉的粒径小于等于0.06mm；所述的铁尾矿砂的粒径为1.2-1.8mm；所述的海砂的粒径为2.36-4.75mm。
12、进一步，所述的活性矿物掺合料为水泥、粉煤灰、硅灰或矿粉中的至少一种；所述的激发剂为石灰、纳米苛性钠或硅酸钠中的至少一种；所述的纳米金属氧化物为纳米铝氧化物、纳米硅氧化物、纳米锌氧化物、纳米银氧化物或纳米铁氧化物中的至少一种；所述的激发剂的粒径小于等于200目。
13、所述的铁尾矿基免烧砖的制备方法，包括如下步骤：
14、步骤1是将铁尾矿砂与海砂混合均匀后得到组分b；
15、步骤2是将铁尾矿粉烘干后与活性矿物掺合料、激发剂混合均匀后得到组分a，然后将组分a与所述的组分b混合均匀后得到中间料；
16、步骤3是将增强剂与纳米金属氧化物混合后得到组分c，将组分c溶于去离子水中，然后向其中加入所述的中间料，混合均匀后得到混合料；
17、步骤4是将混合料装入模具中进行成型，得到试件，然后将所述的试件养护后得到所述的铁尾矿基免烧砖。
18、铁尾矿中含有大量硅、铁、铝元素，其在常温环境下处于惰性状态，本专利技术通过高温、化学与机械的耦合活化，使铁尾矿中硅、铁、铝等元素呈现激活状态，并与活性矿物掺合料反应生成具有较强粘结力的水化产物。该产物可将海砂骨架结构整体固结，同时，海砂含有的氯离子可与水化铝酸钙生成难溶性水合氯铝酸盐，形成具有较高强度的制品构件。在较低温度时，为加快反应速率，本专利技术通过添加铁尾矿专用增强剂，为反应提供催化作用，加快反应进程，从而提高制品的承载能力。本专利技术还通过添加纳米金属氧化物，使铁尾矿免烧砖制品在水溶液环境下具备持续水化作用，同时，密实铁尾矿免烧砖制品内部结构，降低其吸水率，进一步提高其抗压强度。
19、进一步，所述的步骤2中的铁尾矿粉由包括如下步骤的方法制成：将铁尾矿与强碱混合进行高温活化，然后经研磨后得到所述的铁尾矿粉。铁尾矿粉由铁尾矿混合强碱，经高温激发，将尾矿中硅质、铝质化合物中的硅氧键、铝氧键等分解为自由状态，并通过研磨，增大其比表面积，激发出其火山灰活性，从而获得粒径小于0.06mm的铁尾矿粉。
20、进一步，所述的高温活化步骤的温度为600-850℃；所述的铁尾矿与强碱的质量比为95-97:3-5；所述的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾或水玻璃中的至少一种。
21、进一步，所述的步骤4中的养护步骤具体为：将所述的试件先在温度为18-22℃的条件下养护10-12小时，然后在温度为90-95℃的条件下养护4-5小时。
22、所述的成型步骤中将模具置于压力机承压台上，进行加荷，当试件单位面积受力达到20mpa时停止加荷，稳压5s。
23、该免烧砖以海砂为骨架结构，铁尾矿砂为填充料，结合了铁尾矿粉与激发剂和铁尾矿专用的增强剂的性能优势，借助铁尾矿粉中活性二氧化硅、活性氧化铝含量较大，并且在激发剂的激发条件下进一步增强活性，与活性矿物掺合料反应形成硅酸凝胶体系，该体系具备较强粘结力，从而达到固结海砂骨架的作用；同时，海砂中氯离子可与水化铝酸钙反应生成难溶性水合氯铝酸盐，促进水化反应；通过组分c的添加，在增强剂和纳米金属氧化物的催化作用下，可大幅提高铁尾矿粉中活性物质反应活性和反应速率，在不断水化反应过程中减少界面区的层状结构产物，并生成不溶性和难溶性沉淀物质，填充内部孔隙，密实内部结构，从而提高免烧砖制品力学性能，增强免烧砖制品在不同环境下的抗裂性能。
24、在纳米金属氧化物与氢氧化钙反应的环境下，铁尾矿中氧化硅、氧化铝、氧化铁活性被充分激发，并参与到该反应进程中，生成大量硅酸钙、铝酸钙和铁铝酸四钙，该反应产物能聚合成表面积很大的、稳定的凝胶团，极大提高免烧砖早期强度，且增强免烧砖抗硫酸盐性能。
25、相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：
26、本专利技术所述的铁尾矿基免烧砖在提高免烧砖强度的同时，增强免烧砖的隔音隔热效果以及耐久性；所述的铁尾矿基免烧砖不仅消纳大量固体尾矿废物，减少粘土和天然砂的开采量，改善了生态环境，同时，该免烧砖具有较高强度及耐磨性，经纳米金属氧化物改性后，可随着时间延长，不断进行水化反应，减小内部空隙结构，提高密实度，可使免烧砖制品吸水性降低，增强抗风化性能。
27、本专利技术所述的铁尾矿基免烧砖不仅为墙体砖材、路面砖、路沿石等制品的耐久性提供了有力保障，同时，以铁尾矿为原料，消纳大量铁尾矿，降低铁尾矿存量，改善了生态环境。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铁尾矿基免烧砖，其特征在于：该免烧砖由包括如下重量份的原料制成：
2.根据权利要求1所述的铁尾矿基免烧砖，其特征在于：所述的增强剂由包括如下步骤的方法制成：将酸碱性复合盐、减水组分与还原剂加入至去离子水中，混合均匀后进行加热，在加热条件下向其中滴加入聚醚溶液，保温后得到所述的增强剂。
3.根据权利要求2所述的铁尾矿基免烧砖，其特征在于：所述的酸碱性复合盐、减水组分、还原剂与去离子水的质量比为0.35-0.5：0.045-0.095：0.005：0.4-0.6；所述的酸碱性复合盐、减水组分、还原剂与去离子水的质量之和与所述的聚醚溶液的质量比为10-20：80-90；所述的加热步骤的温度为50℃，所述的保温步骤的时间为1.5-2小时。
4.根据权利要求2所述的铁尾矿基免烧砖，其特征在于：所述的酸碱性复合盐为硫酸盐、碳酸盐、甲酸盐或氯盐中的至少一种；所述的减水组分为丙烯酸或马来酸酐；所述的聚醚溶液的质量浓度为35-60%。
5.根据权利要求1所述的铁尾矿基免烧砖，其特征在于：所述的铁尾矿粉的粒径小于等于0.06mm；所述的铁尾矿砂
6.根据权利要求1所述的铁尾矿基免烧砖，其特征在于：所述的活性矿物掺合料为水泥、粉煤灰、硅灰或矿粉中的至少一种；所述的激发剂为石灰、纳米苛性钠或硅酸钠中的至少一种；所述的纳米金属氧化物为纳米铝氧化物、纳米硅氧化物、纳米锌氧化物、纳米银氧化物或纳米铁氧化物中的至少一种；所述的激发剂的粒径小于等于200目。
7.权利要求1-6中任一项所述的铁尾矿基免烧砖的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的铁尾矿基免烧砖的制备方法，其特征在于：所述的步骤2中的铁尾矿粉由包括如下步骤的方法制成：将铁尾矿与强碱混合进行高温活化，然后经研磨后得到所述的铁尾矿粉。
9.根据权利要求8所述的铁尾矿基免烧砖的制备方法，其特征在于：所述的高温活化步骤的温度为600-850℃；所述的铁尾矿与强碱的质量比为95-97:3-5；所述的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾或水玻璃中的至少一种。
10.根据权利要求7所述的铁尾矿基免烧砖的制备方法，其特征在于：所述的步骤4中的养护步骤具体为：将所述的试件先在温度为18-22℃的条件下养护10-12小时，然后在温度为90-95℃的条件下养护4-5小时。
...【技术特征摘要】
1.一种铁尾矿基免烧砖，其特征在于：该免烧砖由包括如下重量份的原料制成：
2.根据权利要求1所述的铁尾矿基免烧砖，其特征在于：所述的增强剂由包括如下步骤的方法制成：将酸碱性复合盐、减水组分与还原剂加入至去离子水中，混合均匀后进行加热，在加热条件下向其中滴加入聚醚溶液，保温后得到所述的增强剂。
3.根据权利要求2所述的铁尾矿基免烧砖，其特征在于：所述的酸碱性复合盐、减水组分、还原剂与去离子水的质量比为0.35-0.5：0.045-0.095：0.005：0.4-0.6；所述的酸碱性复合盐、减水组分、还原剂与去离子水的质量之和与所述的聚醚溶液的质量比为10-20：80-90；所述的加热步骤的温度为50℃，所述的保温步骤的时间为1.5-2小时。
4.根据权利要求2所述的铁尾矿基免烧砖，其特征在于：所述的酸碱性复合盐为硫酸盐、碳酸盐、甲酸盐或氯盐中的至少一种；所述的减水组分为丙烯酸或马来酸酐；所述的聚醚溶液的质量浓度为35-60%。
5.根据权利要求1所述的铁尾矿基免烧砖，其特征在于：所述的铁尾矿粉的粒径小于等于0.06mm；所述的铁尾矿砂的粒径为1.2-1.8mm；所述的海砂的粒径为2.36-4.7...
【专利技术属性】
技术研发人员：周海成，董红静，杨雪超，李家，樊伟，白杰，
申请(专利权)人：天津冶建特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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