尾矿制彩色装饰砖
专利汇可以提供尾矿制彩色装饰砖专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于 建筑材料 及固体废物利用领域，直接利用各种金属选矿 尾矿 作填充料，特别是用 铁 尾矿和金属矿，以镁质 水 泥作 胶凝剂 ，制作彩色装饰砖。采取了针对尾矿不同组成的特点，进行有选择性的镁质 水泥 的阴、阳离子改性；以注型和压型两种工艺方式制砖；恒温空气养护 固化 和彩砖表面涂层处理等措施，使彩砖的 力 学性能达到或接近于 硅 酸盐水泥水磨石和瓷砖的性能。是一种理想的新型实用的替代品。不仅可以综合利用尾矿，减少污染，改善环境，而且具有较高的经济效益。，下面是尾矿制彩色装饰砖专利的具体信息内容。
1.一种含镁质水泥、金属尾矿，主要是含铁尾矿和金尾矿的彩色装饰砖，其特征在于，成分(以重量计)为氧化镁100份，比重为1.26的氯化镁水溶液50-60份，颜料1-30份，填充料含水5-30%的尾矿100-300份，改性剂对铁尾矿选用工业磷酸2-5份，或重过磷酸钙化肥5-10份，对金尾矿选用工业氯化钙5-10份。
2.如权利要求1所述的彩色装饰砖，其特征在于，用于配制镁质水泥的氧化镁必须经800±50℃锻烧，粒度小于120目，且密封保存，可用含MgO70-80%、CaO≤5%的菱镁矿石煅烧制得，也可由其它镁盐经热分解制得。
3.一种如权利要求1所述的彩色装饰砖的配制方法，其特征在于，工艺步骤为按比例配料、搅拌、成型、固化，表面涂层处理，成型过程采用浇注法或压制法，浇注法是将氯化镁水溶液与氧化镁拌和，静置15-30分钟，让其水泥化，另将改性剂和颜料加入尾矿中拌和，再将两种料浆兑在一起搅拌均匀后注模，压制法是先将氧化镁、颜料、改性剂、尾矿等粉料过筛-120目，混合均匀，然后采用液体喷雾，在不断搅拌下，将氯化镁溶液喷洒入粉料中，用阴模框框取粉料后，用双层底模在压力机上以10-20MPa压力强度压制成型，模坯连同上层底模一起固化。
4.如权利要求3所述的配制工艺方法，其特征在于，采取空气中低温恒温固化，浇注模或压制成的带上层底模的砖坯都置于25-35℃固化箱内，进行24-48小时的空气养护。
5.如权利要求3、4所述的配制工艺方法，其特征在于，对固化后的彩砖采取表面涂层处理，用E-44型环氧树脂：稀料＝1∶3～5，或酚醛清漆∶稀料＝4～5∶1。
本发明属于建筑材料及固体废物利用领域。
尾矿的大量堆积造成社会的极大危害，如何综合利用尾矿，造福于人类，迄今为止仍是世界性难题。现有的尾矿砖技术，除了制品在性能上还存在一些问题外，其工艺本身经济效益甚微，CN 1051543A专利文献中提出用选金尾矿制标准砖、空心砖、铺地砖和砌块等建筑材料，是一种非外加水泥、非烧的制尾矿砖方法，但要在蒸压釜内养护近十小时，设备投资大，能耗高，并且所制产品都为粗类建材。
目前，抗水性镁水泥砖制品中往往采用河砂、海砂、碎石、石粉、煤矸石、炉渣和锯末、蛭石、膨胀珍珠岩和玻璃纤维、石棉及一些有机废料作填充料，如同美国专利3，482，493;3，667，978;3，317，442和中国专利CN 87107780A等等专利文献所报导的。较之尾矿，其组成简单，粒度较大且可以筛选。但是这些专利文献中所提出的发明内容却不适合于尾矿，因为若对尾矿事先进行有害杂质分离或烧结造粒或水洗、筛分、烘干等任何处理，势必提高工艺成本并产生二次废料。若把尾矿作为搭配料填加，势必限制了尾矿的利用率。
本发明的目的在于，提出一种可用各类金属尾矿，特别是用铁尾矿和岩金尾矿作为填充料制成彩色墙地砖的新配方和新工艺，针对尾矿组成的不同特点，选择不同的添加剂改性剂，其制品性能优良，装饰效果好，价格低廉，经济效益、社会效益显著。
本发明是利用抗压强度高的镁质水泥作胶凝剂，利用固体废弃物-各类金属尾矿，特别是铁尾矿和金尾矿作填充料，并且不需要经过任何处理，就可直接作为全部填加料。
鉴于用作填充料尾矿的组成和形态的难改变或不宜改变的特点，本发明在镁质水泥的改性上采取了针对尾矿组成的特点，进行有选择性的阴离子、阳离子或混合离子改性剂的选用，以保证彩砖的力学性能。一般地讲，铁尾矿含有较多的几种形态的剩余铁，选用磷酸、磷酸二氢钙或磷酸二氢镁、或在水化过程中能释放出游离磷酸根的盐类的阴离子改性剂，以利于固化产物中难溶磷酸铁、磷酸钙等的形成。金尾矿含有较高的二氧化硅细粉，选用氯化钙、硫酸镁为改性剂，以利于硅酸钙、硅酸镁、氯化钙镁等水合物的形成。改性剂添加总量为氧化镁重量的2%～10%为宜。由此可见，尾矿彩砖的水化反应，仍然以活性氧化镁与氯化镁水溶液的反应为主。其固化产物中以针状晶体、网状结构、微溶性的5·1·8、3·1·8和Mg（OH）2相为主，伴随有针对尾矿组成中选择性改性剂的加入而产生的少量的难溶或微溶性的以利于提高彩砖抗水性的盐类物相的生成。
本发明的成分为（按重量计）氧化镁100份，比重为1.26的氯化镁水溶液50-60份，颜料1-30份，改性剂工业磷酸2-5份，或重过磷酸钙化肥5-10份，或氯化钙5-10份。填充料含水5-30%的尾矿100-300份，其中对铁尾矿选用磷酸或磷酸钙化肥，对金矿选用氯化钙。其工艺步骤为按比例配料、搅拌、成型、固化、表面涂层处理，成型过程采用浇注法和压制法。
下面详细说明本发明的配方及配制工艺：第一种是浇注成型的配方和配制工艺。
对于铁尾矿注型彩砖的重量配料比为：氧化镁（含MgO＝70-80%）100份，比重为1.26的氯化镁水溶液50-60份，颜料1-30份，工业磷酸2-5份或重过磷酸钙化肥5-10份，湿尾矿（含水20-30%）100-200份。其配制工艺为：先将MgCl2·6H2O晶体溶解成比重为1.26的水溶液备用。将氯化镁水溶液与氧化镁拌和均匀，静置15-30分钟，让其水泥化;将磷酸或磷肥和颜料兑入湿尾矿中拌和均匀;然后将两种料浆兑在一起充分搅拌均匀。用计量称或定量勺取粘稠浆料注入塑料或橡胶模具中，铺匀或震动均匀。彩砖表面的花纹图案取决于模具。也可以将两种不同颜色的料浆按任意比例注模，获得自由色彩砖。
对于金尾矿注型彩砖，只需更改改性剂磷酸或磷肥为氯化钙，以同样的配比即可。
若改变氧化镁粉中MgO的含量，则需按上述比例调整氯化镁溶液量。湿度控制在注型模块表面不产生气孔的前提下，偏干为好。
第二种是压制成型的配方和配制工艺。
对于金尾矿压型彩砖的重量配料比为：氧化镁（含MgO＝70-80%）100份，比重为1.26的氯化镁水溶液50-55份，颜料1-30份，工业氯化钙5-10份，晾干尾矿（含水5-8%）200-300份。其配制过程为：先将上述粉料均过筛-120目，若能过筛-200目或-300目则更好。按上述配比混合粉料至均匀。然后采用液体喷雾法，在不断搅拌下将氯化镁溶液喷洒入粉料中。用阴模框框取或铺设粉料至框边平。在压力机上以10-20MPa压力强度压制成型。
对于铁尾矿压型彩砖，只需以同样的配比更改改性剂氯化钙为磷酸或磷肥即可。
压型砖的湿度控制在所采用的压力下，不挤压出溶液的前提下，偏湿为好。水份可由MgCl2·6H2O配制成水溶液时的比重来调整。
本发明提供的压制成型工艺，不同于耐火砖、瓷砖和粘土砖的成型。这些砖的压制坯块可随即立放，而彩砖坯块呈易碎裂的湿块状。为此采取了双层底模法。即下层为承压的钢模板，接触料的上层底模是由既有弹性，又在上述压力下具有刚性不变形的模板。可以选用硬塑料板、有机玻璃板、环氧胶板、镀锌薄钢板等材质。以2mm厚的四聚氟乙烯塑料板为好。压制后模坯连同上层底模一起去恒温固化，固化后再揭去模板，模板反复使用。
本发明中所用氧化镁，必须经800±50℃煅烧，粒度小于120目，且密封保存的粉料。这是为了保证氧化镁有足够的反应活性，也使尾矿有较大的填充量。可以用中等品位的含MgO＝70-80%的菱镁矿石煅烧制得，也可以用更低品位的含MgO＝50-70%的菱镁矿或碎料煅烧，还可以由氯化镁、氢氧化镁、水镁石或其它镁盐经热分解制得，甚至可用白云石半煅烧法制得。但所有氧化镁中应含CaO≤5%，且含钾、钠量要低。氧化镁粉中含MgO量高，效果好，但价格高;但含量太低会影响尾矿的填充量。一般用市售含MgO＝70-80%的菱镁矿，经800±50℃烧成的轻烧氧化镁粉为方便。所用氯化镁为工业级的卤粉、卤片或卤块，要求含MgCl2≮46%。
本发明采用的颜料，以无机类为主。如铁红、镉红、钼铬红;铁黄、铬黄、锌黄;铁兰、群青;铁绿、铬绿;铁黑、石墨粉;锌白、铅白等。铁基颜料在水化反应或彩砖浸水中，形成不溶性铁盐或氢氧化物胶体，有利于提高耐水性。有机颜料一般有利于提高耐水性，但延缓了固化时间，降低了强度，所以应严格控制住少量添加。
本发明对不论是注型模还是压型坯，都采取了置于25-35℃固化箱或固化室内，经24-48小时的空气养护。然后利用模具的弹性脱模，经修边后再进行表面处理。这种固化箱或固化室装置简单、造价低，进行低温空气养护，保证了彩砖的不变形和高强度。
本发明还对固化后的彩砖采取了表面涂层处理，大大提高了彩砖的保光、保色、抗风化和耐水性，可以用E-44型环氧树脂：稀料＝1∶3～5;或酚醛清漆∶稀料＝4～5∶1;或其它类附着力强、弱碱性、室温固化的涂料及其稀料。也可以采用新型冷瓷涂料及其稀料，涂膜坚硬，但价格昂贵。涂层可采用刷涂和喷涂以喷涂两次为好。
按照本发明所制的注型和压型的各色尾矿彩色装饰砖，经试验，固化两周后的力学性能都能达到：基体抗压强度≮30MPa，抗折强度≮16MPa，表面光泽不润水，冷冻试验和水浸试验（浸水14小时，继室温晾干10小时为一周期）25次循环后，不开裂、不翘曲、不起皮、无剥落、光色不变。注型砖吸水率＜8%，比重～2.0g/cm3;压型砖为＜4%，2.5～4.0g/cm3。具有抗风化、抗弱酸弱碱腐蚀等性能，还具有表面花纹随模具可变，色彩多样的特点，是一类新型实用的装饰砖。用普通水泥或建筑胶粘结，是硅酸盐水泥水磨石和瓷砖的价廉而更美观的替代品。由于尾矿彩砖不加内筋，因此块度宜小不宜大，以152×152×（5-8）毫米规格为好。
本发明用以下实施例作为更详细的说明。所用原料：菱镁矿经800±50℃烧成，含MgO＝80%，CaO＝2.5%，粒度-120目的氧化镁。含MgCl2＝46.5%工业氯化镁。重过磷酸钙化肥，工业磷酸，工业氯化钙，工业硫酸镁。颜料为工业铁红、铁黄、铁黑等。某铁矿尾矿含TFe＝12.35%，FeO＝10.08%，SiO2＝67.87%，Al2O3＝2.43%，CaO＝2.35%，MgO＝3.40%，（Na2O＋K2O）＝1.02%，其余为S、P等，-200目达70%。某金矿尾矿含SiO2＝92.90%，Fe2O3＝1.10%，CaO＝0.49%，MgO＝0.56%，其余为Cu、Pb、Zn、Au、Ag等，-200目达90%。配制用尾矿都经室温晾干。
例1 注型砖：MgO100g与d＝1.26 MgCl2溶液55ml拌和，经水泥化20分钟。晾干铁尾矿120g加25ml水，加3ml磷酸，加铁红10g，加铁黄3g拌和。然后将两种料浆兑入一起，充分搅拌均匀后注入152×152×8毫米塑料模具中。置28±2℃固化箱中，24小时后脱模修边。用E-44型环氧树脂∶稀料＝1∶4重量比配涂料，刷涂表面和边缘。晾干得金黄色彩砖。其抗压强度40MPa，抗折强度20MPa、吸水率6%。
例2 压型彩砖：事先将所有粉料过筛-120目。MgO1kg，加晾干金尾矿2.5kg，加CaCl2·2H2O 60g，加铁红200g，在耙式搅拌器中电动搅拌均匀。在不断搅拌下，将d＝1.26MgCl2溶液，经液体喷雾器喷洒到混合料粉中。用普通钢淬火制阴、阳模具，2mm厚聚四氟乙烯板作上底层模板。铺粉料于阴模中，在双盘摩擦压力机上，以15MPa压力强度压制成型。砖坯连同上底模板置28±2℃固化箱内，24小时后揭去模板。用酚醛清漆∶稀料＝4∶1涂料，喷涂表面和边缘两次，室温晾干制得152×152×5毫米规格的红色彩砖10块。其抗压强度50MPa，抗折强度25MPa，吸水率3%。
本发明彩砖的力学性能达到或接近于硅酸盐水泥磨石和瓷砖的性能，具有较高的经济效益和社会效益。
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