專利名稱：尾礦制彩色裝飾磚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料及固體廢物利用領(lǐng)域。
尾礦的大量堆積造成社會(huì)的極大危害，如何綜合利用尾礦，造福于人類，迄今為止仍是世界性難題。現(xiàn)有的尾礦磚技術(shù)，除了制品在性能上還存在一些問(wèn)題外，其工藝本身經(jīng)濟(jì)效益甚微，CN 1051543A專利文獻(xiàn)中提出用選金尾礦制標(biāo)準(zhǔn)磚、空心磚、鋪地磚和砌塊等建筑材料，是一種非外加水泥、非燒的制尾礦磚方法，但要在蒸壓釜內(nèi)養(yǎng)護(hù)近十小時(shí)，設(shè)備投資大，能耗高，并且所制產(chǎn)品都為粗類建材。
目前，抗水性鎂水泥磚制品中往往采用河砂、海砂、碎石、石粉、煤矸石、爐渣和鋸末、蛭石、膨脹珍珠巖和玻璃纖維、石棉及一些有機(jī)廢料作填充料，如同美國(guó)專利3，482，493;3，667，978;3，317，442和中國(guó)專利CN 87107780A等等專利文獻(xiàn)所報(bào)導(dǎo)的。較之尾礦，其組成簡(jiǎn)單，粒度較大且可以篩選。但是這些專利文獻(xiàn)中所提出的發(fā)明內(nèi)容卻不適合于尾礦，因?yàn)槿魧?duì)尾礦事先進(jìn)行有害雜質(zhì)分離或燒結(jié)造?；蛩?、篩分、烘干等任何處理，勢(shì)必提高工藝成本并產(chǎn)生二次廢料。若把尾礦作為搭配料填加，勢(shì)必限制了尾礦的利用率。
本發(fā)明的目的在于，提出一種可用各類金屬尾礦，特別是用鐵尾礦和巖金尾礦作為填充料制成彩色墻地磚的新配方和新工藝，針對(duì)尾礦組成的不同特點(diǎn)，選擇不同的添加劑改性劑，其制品性能優(yōu)良，裝飾效果好，價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著。
本發(fā)明是利用抗壓強(qiáng)度高的鎂質(zhì)水泥作膠凝劑，利用固體廢棄物-各類金屬尾礦，特別是鐵尾礦和金尾礦作填充料，并且不需要經(jīng)過(guò)任何處理，就可直接作為全部填加料。
鑒于用作填充料尾礦的組成和形態(tài)的難改變或不宜改變的特點(diǎn)，本發(fā)明在鎂質(zhì)水泥的改性上采取了針對(duì)尾礦組成的特點(diǎn)，進(jìn)行有選擇性的陰離子、陽(yáng)離子或混合離子改性劑的選用，以保證彩磚的力學(xué)性能。一般地講，鐵尾礦含有較多的幾種形態(tài)的剩余鐵，選用磷酸、磷酸二氫鈣或磷酸二氫鎂、或在水化過(guò)程中能釋放出游離磷酸根的鹽類的陰離子改性劑，以利于固化產(chǎn)物中難溶磷酸鐵、磷酸鈣等的形成。金尾礦含有較高的二氧化硅細(xì)粉，選用氯化鈣、硫酸鎂為改性劑，以利于硅酸鈣、硅酸鎂、氯化鈣鎂等水合物的形成。改性劑添加總量為氧化鎂重量的2%～10%為宜。由此可見(jiàn)，尾礦彩磚的水化反應(yīng)，仍然以活性氧化鎂與氯化鎂水溶液的反應(yīng)為主。其固化產(chǎn)物中以針狀晶體、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、微溶性的5·1·8、3·1·8和Mg(OH)2相為主，伴隨有針對(duì)尾礦組成中選擇性改性劑的加入而產(chǎn)生的少量的難溶或微溶性的以利于提高彩磚抗水性的鹽類物相的生成。
本發(fā)明的成分為(按重量計(jì))氧化鎂100份，比重為1.26的氯化鎂水溶液50-60份，顏料1-30份，改性劑工業(yè)磷酸2-5份，或重過(guò)磷酸鈣化肥5-10份，或氯化鈣5-10份。填充料含水5-30%的尾礦100-300份，其中對(duì)鐵尾礦選用磷酸或磷酸鈣化肥，對(duì)金礦選用氯化鈣。其工藝步驟為按比例配料、攪拌、成型、固化、表面涂層處理，成型過(guò)程采用澆注法和壓制法。
下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的配方及配制工藝第一種是澆注成型的配方和配制工藝。
對(duì)于鐵尾礦注型彩磚的重量配料比為氧化鎂(含MgO＝70-80%)100份，比重為1.26的氯化鎂水溶液50-60份，顏料1-30份，工業(yè)磷酸2-5份或重過(guò)磷酸鈣化肥5-10份，濕尾礦(含水20-30%)100-200份。其配制工藝為先將MgCl2·6H2O晶體溶解成比重為1.26的水溶液備用。將氯化鎂水溶液與氧化鎂拌和均勻，靜置15-30分鐘，讓其水泥化;將磷酸或磷肥和顏料兌入濕尾礦中拌和均勻;然后將兩種料漿兌在一起充分?jǐn)嚢杈鶆?。用?jì)量稱或定量勺取粘稠漿料注入塑料或橡膠模具中，鋪勻或震動(dòng)均勻。彩磚表面的花紋圖案取決于模具。也可以將兩種不同顏色的料漿按任意比例注模，獲得自由色彩磚。
對(duì)于金尾礦注型彩磚，只需更改改性劑磷酸或磷肥為氯化鈣，以同樣的配比即可。
若改變氧化鎂粉中MgO的含量，則需按上述比例調(diào)整氯化鎂溶液量。濕度控制在注型模塊表面不產(chǎn)生氣孔的前提下，偏干為好。
第二種是壓制成型的配方和配制工藝。
對(duì)于金尾礦壓型彩磚的重量配料比為氧化鎂(含MgO＝70-80%)100份，比重為1.26的氯化鎂水溶液50-55份，顏料1-30份，工業(yè)氯化鈣5-10份，晾干尾礦(含水5-8%)200-300份。其配制過(guò)程為先將上述粉料均過(guò)篩-120目，若能過(guò)篩-200目或-300目則更好。按上述配比混合粉料至均勻。然后采用液體噴霧法，在不斷攪拌下將氯化鎂溶液噴灑入粉料中。用陰?？蚩蛉』蜾佋O(shè)粉料至框邊平。在壓力機(jī)上以10-20MPa壓力強(qiáng)度壓制成型。
對(duì)于鐵尾礦壓型彩磚，只需以同樣的配比更改改性劑氯化鈣為磷酸或磷肥即可。
壓型磚的濕度控制在所采用的壓力下，不擠壓出溶液的前提下，偏濕為好。水份可由MgCl2·6H2O配制成水溶液時(shí)的比重來(lái)調(diào)整。
本發(fā)明提供的壓制成型工藝，不同于耐火磚、瓷磚和粘土磚的成型。這些磚的壓制坯塊可隨即立放，而彩磚坯塊呈易碎裂的濕塊狀。為此采取了雙層底模法。即下層為承壓的鋼模板，接觸料的上層底模是由既有彈性，又在上述壓力下具有剛性不變形的模板。可以選用硬塑料板、有機(jī)玻璃板、環(huán)氧膠板、鍍鋅薄鋼板等材質(zhì)。以2mm厚的四聚氟乙烯塑料板為好。壓制后模坯連同上層底模一起去恒溫固化，固化后再揭去模板，模板反復(fù)使用。
本發(fā)明中所用氧化鎂，必須經(jīng)800±50℃煅燒，粒度小于120目，且密封保存的粉料。這是為了保證氧化鎂有足夠的反應(yīng)活性，也使尾礦有較大的填充量?？梢杂弥械绕肺坏暮琈gO＝70-80%的菱鎂礦石煅燒制得，也可以用更低品位的含MgO＝50-70%的菱鎂礦或碎料煅燒，還可以由氯化鎂、氫氧化鎂、水鎂石或其它鎂鹽經(jīng)熱分解制得，甚至可用白云石半煅燒法制得。但所有氧化鎂中應(yīng)含CaO≤5%，且含鉀、鈉量要低。氧化鎂粉中含MgO量高，效果好，但價(jià)格高;但含量太低會(huì)影響尾礦的填充量。一般用市售含MgO＝70-80%的菱鎂礦，經(jīng)800±50℃燒成的輕燒氧化鎂粉為方便。所用氯化鎂為工業(yè)級(jí)的鹵粉、鹵片或鹵塊，要求含MgCl2≮46%。
本發(fā)明采用的顏料，以無(wú)機(jī)類為主。如鐵紅、鎘紅、鉬鉻紅;鐵黃、鉻黃、鋅黃;鐵蘭、群青;鐵綠、鉻綠;鐵黑、石墨粉;鋅白、鉛白等。鐵基顏料在水化反應(yīng)或彩磚浸水中，形成不溶性鐵鹽或氫氧化物膠體，有利于提高耐水性。有機(jī)顏料一般有利于提高耐水性，但延緩了固化時(shí)間，降低了強(qiáng)度，所以應(yīng)嚴(yán)格控制住少量添加。
本發(fā)明對(duì)不論是注型模還是壓型坯，都采取了置于25-35℃固化箱或固化室內(nèi)，經(jīng)24-48小時(shí)的空氣養(yǎng)護(hù)。然后利用模具的彈性脫模，經(jīng)修邊后再進(jìn)行表面處理。這種固化箱或固化室裝置簡(jiǎn)單、造價(jià)低，進(jìn)行低溫空氣養(yǎng)護(hù)，保證了彩磚的不變形和高強(qiáng)度。
本發(fā)明還對(duì)固化后的彩磚采取了表面涂層處理，大大提高了彩磚的保光、保色、抗風(fēng)化和耐水性，可以用E-44型環(huán)氧樹脂稀料＝1∶3～5;或酚醛清漆∶稀料＝4～5∶1;或其它類附著力強(qiáng)、弱堿性、室溫固化的涂料及其稀料。也可以采用新型冷瓷涂料及其稀料，涂膜堅(jiān)硬，但價(jià)格昂貴。涂層可采用刷涂和噴涂以噴涂?jī)纱螢楹谩?br> 按照本發(fā)明所制的注型和壓型的各色尾礦彩色裝飾磚，經(jīng)試驗(yàn)，固化兩周后的力學(xué)性能都能達(dá)到基體抗壓強(qiáng)度≮30MPa，抗折強(qiáng)度≮16MPa，表面光澤不潤(rùn)水，冷凍試驗(yàn)和水浸試驗(yàn)(浸水14小時(shí)，繼室溫晾干10小時(shí)為一周期)25次循環(huán)后，不開(kāi)裂、不翹曲、不起皮、無(wú)剝落、光色不變。注型磚吸水率＜8%，比重～2.0g/cm3;壓型磚為＜4%，2.5～4.0g/cm3。具有抗風(fēng)化、抗弱酸弱堿腐蝕等性能，還具有表面花紋隨模具可變，色彩多樣的特點(diǎn)，是一類新型實(shí)用的裝飾磚。用普通水泥或建筑膠粘結(jié)，是硅酸鹽水泥水磨石和瓷磚的價(jià)廉而更美觀的替代品。由于尾礦彩磚不加內(nèi)筋，因此塊度宜小不宜大，以152×152×(5-8)毫米規(guī)格為好。
本發(fā)明用以下實(shí)施例作為更詳細(xì)的說(shuō)明。所用原料菱鎂礦經(jīng)800±50℃燒成，含MgO＝80%，CaO＝2.5%，粒度-120目的氧化鎂。含MgCl2＝46.5%工業(yè)氯化鎂。重過(guò)磷酸鈣化肥，工業(yè)磷酸，工業(yè)氯化鈣，工業(yè)硫酸鎂。顏料為工業(yè)鐵紅、鐵黃、鐵黑等。某鐵礦尾礦含TFe＝12.35%，F(xiàn)eO＝10.08%，SiO2＝67.87%，Al2O3＝2.43%，CaO＝2.35%，MgO＝3.40%，(Na2O＋K2O)＝1.02%，其余為S、P等，-200目達(dá)70%。某金礦尾礦含SiO2＝92.90%，F(xiàn)e2O3＝1.10%，CaO＝0.49%，MgO＝0.56%，其余為Cu、Pb、Zn、Au、Ag等，-200目達(dá)90%。配制用尾礦都經(jīng)室溫晾干。
例1 注型磚MgO100g與d＝1.26 MgCl2溶液55ml拌和，經(jīng)水泥化20分鐘。晾干鐵尾礦120g加25ml水，加3ml磷酸，加鐵紅10g，加鐵黃3g拌和。然后將兩種料漿兌入一起，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笞⑷?52×152×8毫米塑料模具中。置28±2℃固化箱中，24小時(shí)后脫模修邊。用E-44型環(huán)氧樹脂∶稀料＝1∶4重量比配涂料，刷涂表面和邊緣。晾干得金黃色彩磚。其抗壓強(qiáng)度40MPa，抗折強(qiáng)度20MPa、吸水率6%。
例2 壓型彩磚事先將所有粉料過(guò)篩-120目。MgO1kg，加晾干金尾礦2.5kg，加CaCl2·2H2O 60g，加鐵紅200g，在耙式攪拌器中電動(dòng)攪拌均勻。在不斷攪拌下，將d＝1.26MgCl2溶液，經(jīng)液體噴霧器噴灑到混合料粉中。用普通鋼淬火制陰、陽(yáng)模具，2mm厚聚四氟乙烯板作上底層模板。鋪粉料于陰模中，在雙盤摩擦壓力機(jī)上，以15MPa壓力強(qiáng)度壓制成型。磚坯連同上底模板置28±2℃固化箱內(nèi)，24小時(shí)后揭去模板。用酚醛清漆∶稀料＝4∶1涂料，噴涂表面和邊緣兩次，室溫晾干制得152×152×5毫米規(guī)格的紅色彩磚10塊。其抗壓強(qiáng)度50MPa，抗折強(qiáng)度25MPa，吸水率3%。
本發(fā)明彩磚的力學(xué)性能達(dá)到或接近于硅酸鹽水泥磨石和瓷磚的性能，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種含鎂質(zhì)水泥、金屬尾礦，主要是含鐵尾礦和金尾礦的彩色裝飾磚，其特征在于，成分(以重量計(jì))為氧化鎂100份，比重為1.26的氯化鎂水溶液50-60份，顏料1-30份，填充料含水5-30%的尾礦100-300份，改性劑對(duì)鐵尾礦選用工業(yè)磷酸2-5份，或重過(guò)磷酸鈣化肥5-10份，對(duì)金尾礦選用工業(yè)氯化鈣5-10份。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色裝飾磚，其特征在于，用于配制鎂質(zhì)水泥的氧化鎂必須經(jīng)800±50℃鍛燒，粒度小于120目，且密封保存，可用含MgO70-80%、CaO≤5%的菱鎂礦石煅燒制得，也可由其它鎂鹽經(jīng)熱分解制得。
3.一種如權(quán)利要求1所述的彩色裝飾磚的配制方法，其特征在于，工藝步驟為按比例配料、攪拌、成型、固化，表面涂層處理，成型過(guò)程采用澆注法或壓制法，澆注法是將氯化鎂水溶液與氧化鎂拌和，靜置15-30分鐘，讓其水泥化，另將改性劑和顏料加入尾礦中拌和，再將兩種料漿兌在一起攪拌均勻后注模，壓制法是先將氧化鎂、顏料、改性劑、尾礦等粉料過(guò)篩-120目，混合均勻，然后采用液體噴霧，在不斷攪拌下，將氯化鎂溶液噴灑入粉料中，用陰模框框取粉料后，用雙層底模在壓力機(jī)上以10-20MPa壓力強(qiáng)度壓制成型，模坯連同上層底模一起固化。
4.如權(quán)利要求3所述的配制工藝方法，其特征在于，采取空氣中低溫恒溫固化，澆注模或壓制成的帶上層底模的磚坯都置于25-35℃固化箱內(nèi)，進(jìn)行24-48小時(shí)的空氣養(yǎng)護(hù)。
5.如權(quán)利要求3、4所述的配制工藝方法，其特征在于，對(duì)固化后的彩磚采取表面涂層處理，用E-44型環(huán)氧樹脂稀料＝1∶3～5，或酚醛清漆∶稀料＝4～5∶1。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑材料及固體廢物利用領(lǐng)域，直接利用各種金屬選礦尾礦作填充料，特別是用鐵尾礦和金屬礦，以鎂質(zhì)水泥作膠凝劑，制作彩色裝飾磚。采取了針對(duì)尾礦不同組成的特點(diǎn)，進(jìn)行有選擇性的鎂質(zhì)水泥的陰、陽(yáng)離子改性；以注型和壓型兩種工藝方式制磚；恒溫空氣養(yǎng)護(hù)固化和彩磚表面涂層處理等措施，使彩磚的力學(xué)性能達(dá)到或接近于硅酸鹽水泥水磨石和瓷磚的性能。是一種理想的新型實(shí)用的替代品。不僅可以綜合利用尾礦，減少污染，改善環(huán)境，而且具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C04B28/32GK1107449SQ94101439
公開(kāi)日1995年8月30日 申請(qǐng)日期1994年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月24日
發(fā)明者沈興, 沈樸 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)