一条用于对固废（尾渣、尾矿）进行资源利用无害化处理的智能化流水线，运用高温氯化挥发工艺、实现将固废中的重金属或贵金属元素与物料其他元素分离及全元素回收利用。将原用燃气、燃煤加热的竖炉及回转窑技术改为电磁感应加热高温回转焙烧技术，并实现处理过程的智能化、生态化，形成完整的电磁焙烧物料智能分离回收系统，达到高效、低能耗、低排放的固废（尾渣、尾矿）资源利用及无害化处理绿色技术路线。利用该技术可大幅度降低处理过程中的三废的排放，做到物料资源化利用、污水零排放、少量烟气达标排放。运用该设备和工艺相结合的处理方式，不仅有效地解决了尾渣尾矿的无害化的问题，使原含有各种重金属元素的尾渣尾矿（危废）变成可以加以资源化利用的原料，而且，分离出的元素氯化物等通过还原处理成有价金属元素得以利用。为解决我国总累积量高达600亿－700亿吨尾矿、尾渣的无害化处理和资源利用提供了技术途径，具有极好的经济、社会效益。市场前景广阔，利润丰润，可与感兴趣的企业合作共同开展业务，取得双赢。

我国很多铁矿山采用的采矿方法是胶结开采，当工作面的开采完成后，就留下一个采空区，如果要继续从下往上开采矿石，就必须提高工作面高度，因此对采空区进行充填是采矿工程的必要环节。目前应用于胶结充填的技术方法主要有两类：一类是分级尾砂胶结充填技术，其方法是尾矿经分级和浓缩后，添加水泥为代表的胶结材料，制成膏体充填到采空区；第二类是全尾砂胶结充填技术，其方法是尾矿经自然沉降浓缩后，添加水泥为代表的胶结材料，制成膏体充填到采空区。这两种方法存在各自的优点和不足，前者需要设置尾矿分级、脱水装置，尾矿利用率较低，但因采用的尾矿粒度较粗，故胶结效果相对较好；后者也要配套建设沉降、脱水、储存装置，尾矿利用率高，但因尾矿中细粒态颗粒量大，耗用水泥多，充填体的质量不如分级尾砂胶结充填。至今，我国的充填技术经历了从干式充填到水力充填，从分级尾砂、全尾砂、高水固化胶结充填到膏体泵送胶结充填的发展过程，采用充填技术的单位有金川公司、凡口铅锌矿、和张马屯铁矿、山东金岭铁矿、铜陵狮子山铜矿、南京栖霞铅锌银矿、河北西石门铁矿等。利用尾矿充填，既可以解决矿山充填骨料来源，又能够解决或部分解决尾矿的排放问题，一举两得，是解决尾矿排放问题的较好途径。但是从已有的文献报道不难看出，尾矿胶结充填的关键性材料主要为水泥，或者在水泥为基础上适当添加粉煤灰、石灰或者化学外加剂。众所周知，因尾矿的颗粒细（有些甚至比水泥还细）、持水率高、酸碱特征明显或者含有残余的选矿药剂，水泥效能很难充分发挥，充填体存在凝结时间长、水稳性差和强度低以及耐久性不足的诸多问题。在此背景下，有必要研发新的尾矿胶结充填技术。

本发明为铁尾矿胶结充填提供了一种新方法，充填材料的主要原料以工业废渣为主，成本低廉，生产工艺简单；充填混合料搅拌、输送和放矿工艺简单，动力消耗低，容易工程实施。充填混合料各组分将发生化学反应，最终形成以水化铝硅酸盐为主的凝胶矿物把细粒态尾矿胶结成为具有一定承载力和水稳性的复合材料，能够满足采矿工艺要求；与传统技术相比，降低了成本和简化了工艺，充分利用了尾矿，是一种尾矿胶结充填新方法。

本发明的目的是提供一种专门针对铁尾矿浓缩和干堆的生产方法,铁尾矿浓缩和干堆提供了一种新方法，以解决铁尾矿安全堆存和水资源高效回用的问题。与添加聚丙烯酰胺类混凝剂相比，成本更低，无毒无害；通过本方法浓缩，大量矿浆水直接回用到选矿车间，减少了后续矿浆的压滤和输送压力，节约了水资源，减少了动力消耗。由于在矿浆中添加了复合外加剂，提高了压滤过程中的脱水效率，滤饼含水率更低。滤饼在堆存过程中，混合料各组分将发生化学反应，最终形成以水化硅铝酸盐为主的凝胶矿物把细粒态尾矿胶结成为具有一定承载力和水稳性的复合材料，不受季节、气候的影响，从而实现了铁尾矿的干式堆存。

铁矿石经过破碎、球磨、湿法选矿后，要产生约占原矿量50%以上的品位较低的以硅酸盐矿物为主的废渣，这种废渣称为铁尾矿。因铁尾矿颗粒细、持水性强、含水率高，而综合利用率较低，在尾矿库堆存过程中存在溃坝风险。我国是一个矿业大国，90%以上的尾矿采用上游法筑坝堆存，近年来，我国尾矿库垮塌事故接连不断发生，造成了重大人员伤亡和环境污染，凸显出传统的尾矿堆存方式存在安全隐患。本发明的目的是提供一种专门针对铁尾矿固化干堆的生产方法,以解决铁尾矿安全堆存问题。固化剂主要原料以工业废渣为主，成本低廉，生产工艺简单；混合料搅拌、输送和放矿工艺简单，动力消耗低，容易工程实施。在堆存过程中，混合料各组分将发生化学反应，最终形成以水化铝硅酸盐为主的凝胶矿物把细粒态尾矿胶结成为具有一定承载力和水稳性的复合材料，耐霜冻、耐湿热、耐酸碱、抗炭化；而且没有环境污染。通过这种方式进行的铁尾矿固化与传统技术相比，节约了筑坝需要的粘土和砂石等天然资源，又降低了成本和简化了工艺，是一种从根本上解决尾矿安全堆存的技术方法。

本发明公开了一种钒钛磁铁尾矿制备无釉楼梯砖的方法，先细化处理得到微米级活性钒钛磁铁尾矿，将其与校正原料、氧化剂、助溶剂混合、成型，最后在推板窑中烧结、表面抗磨处理，最终得到无釉楼梯砖材料。本发明以钒钛磁铁矿尾矿为主要原料，通过添加校正原料、氧化剂、助溶剂并采用表面抗磨工艺可实现无釉楼梯砖的制备，大幅降低原料成本，提高砖表面抗磨性。本发明制备的无釉楼梯砖的抗压强度大于等于14100MPa，表面硬度大于等于6800MPa，孔隙率小于等于2.6％。

1. 技术领域

涉及绿色建筑材料制备技术领域，特别涉及一种钒钛磁铁尾矿制备无釉楼梯砖的方法。

2. 背景技术

钒钛磁铁矿尾矿是一种工业固废，现阶段主要应用于水泥、混凝土、玻璃及路面铺设方面，使其工业附加值不高。因此，开发一种新途径，以提高其工业附加值至关重要。楼梯砖是一种需求量巨大的建筑材料，一直采用的瓷土、高岭土等高品质原料成本较高，且需表面施釉提高耐磨性，使其难以满足环境、社会发展的需要。

3. 发明内容

针对常见手段难以提高钒钛磁铁尾矿工业附加值问题的研发领域现状，提供一种钒钛磁铁尾矿制备无釉楼梯砖的方法。

一种钒钛磁铁尾矿制备无釉楼梯砖的方法，包括以下步骤：

（1）将钒钛磁铁尾矿经净化处理后，再细化得到微米级活性钒钛磁铁尾矿

（2）将活性钒钛磁铁尾矿、氧化铝粉、二氧化锰粉、铁粉及碳酸钾粉混合，再加入球化剂置于高压模具中压制成型

（3）将冷压成型坯体装入推板窑中烧结，然后进行表面抗磨处理，最终得到无釉楼梯砖材料

4. 特点和优势

（1）先细化处理得到微米级活性钒钛磁铁尾矿，将其与校正原料、氧化剂、助溶剂混合、成型，最后在推板窑中烧结、表面抗磨处理；其中细化处理可提高粉末表面活性，降低熔点。细化后的钒钛磁铁尾矿可与校正材料等充分接触，加速扩散，提高尾矿实际利用率；表面抗磨处理可提高砖表面强硬性和抗磨性，代替釉层且在摩擦系数方面优于釉层。以钒钛磁铁矿尾矿为主要原料，通过添加校正原料、氧化剂、助溶剂并采用表面抗磨工艺可实现无釉楼梯砖的制备，大幅降低原料成本，提高砖表面抗磨性。本发明制备的无釉楼梯砖的抗压强度大于等于14100MPa，表面硬度大于等于6800MPa，孔隙率小于等于2.6％。

（2）进一步，在制备无釉楼梯砖材料过程中，本发明为解决已有方法难以解决工业附加值低的问题，而是采用大比重钒钛磁铁尾矿、细化方法，研究细化工艺、原料组分质量比、混合、成型、烧结和表面抗磨处理工艺参数与无釉楼梯砖性能的关系，即：对于无釉楼梯砖，保持较高强硬性能和表面硬度的最佳细化工艺、原料组分质量比、混合、成型、烧结和表面抗磨处理工艺参数。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现钒钛磁铁尾矿较高的工业附加值。

本发明公开了一种钒钛磁铁尾矿制备微晶泡沫玻璃的方法，先酸洗处理得到活化钒钛磁铁尾矿，将其与校正材料、助溶剂、发泡剂混合球磨后，在冷压机中压制成型，最后在烧结炉中熔融、晶化热处理；其中酸洗活化处理可降低粉末熔融温度，提高发泡孔隙率。活化后的钒钛磁铁尾矿可与校正材料等充分接触，加速扩散，提高尾矿实际利用率。本发明以钒钛磁铁矿尾矿为主要原料，通过添加校正原料、发泡剂、助溶剂并采用晶化工艺可实现含少量微晶的泡沫玻璃制备，大幅降低原料成本，提高玻璃韧性。本发明制备的微晶泡沫玻璃的抗弯强度大于等于26MPa，孔隙率大于等于93.2％，闭孔率大于等于90.6％。制备微晶泡沫玻璃材料过程中，本发明为解决已有方法难以解决工业附加值低的问题，而是采用大比重钒钛磁铁尾矿、酸洗活化方法，研究酸液浓度、原料组分质量比、球磨、冷压成型、烧结和热处理工艺参数与微晶泡沫玻璃性能的关系，即：对于微晶泡沫玻璃，保持较高韧性性能和气孔率的最佳酸液浓度、原料组分质量比、球磨、冷压成型、烧结和热处理工艺参数。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现钒钛磁铁尾矿较高的工业附加值。

本发明公开了一种钒钛磁铁尾矿制备渗水砖的方法，先粗糙化处理得到活化钒钛磁铁尾矿，将其与强化原料、发泡剂、活化剂混合球磨后，用低压模具压制成型，最后在隧道窑中发泡、烧结及后续处理，最终得到渗水砖材料。本发明以钒钛磁铁矿尾矿为主要原料，通过添加强化原料、发泡剂、活化剂并采用表面强化工艺可实现高强渗水砖制备，大幅提高路面砖抗水性。制备的渗水砖的抗压强度大于等于12400MPa，孔隙率大于等于23.6％，通孔率大于等于22.9％。在制备渗水砖材料过程中，本发明为解决已有方法难以解决路面砖抗水性及强度差的问题，而是采用大比重钒钛磁铁尾矿、表面低热强化方法，研究粗化处理温度、原料组分质量比、球磨、成型、发泡、烧结和低热处理温度与渗水砖性能的关系，即：对于渗水砖，保持较高抗水和强度性能的最佳粗化处理温度、原料组分质量比、球磨、成型、发泡、烧结和低热处理温度。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现钒钛磁铁尾矿较高的工业附加值。

钒钛磁铁矿尾矿可用于制造混凝土骨料、渗水砖、泡沫玻璃等建材，骨料与渗水砖的工业附加值较低，泡沫玻璃的尾矿利用率不高，使其不易推广。因此，开辟一种新应用领域，以提高其工业附加值及适应性至关重要。本发明公开了一种钒钛磁铁尾矿制备金属陶瓷材料的方法，先碱滤处理净化钒钛磁铁尾矿，将其与铝粉、碳粉混合研磨后，置于低冲装置中成型，然后在惰性气氛中高温反应合成并氢化处理，最后在双向密闭高压装置中熔渗成型，最终得到金属陶瓷材料。本发明以钒钛磁铁矿尾矿为主要原料，通过添加金属熔渗剂、还原剂并采用高压熔渗工艺可实现金属陶瓷制备，大幅提高钒钛磁铁矿尾矿的工业附加值。

钒钛磁铁矿尾矿广泛用于制造节能环保建筑材料，包括泡沫微晶玻璃、楼梯砖、金属陶瓷、渗水砖、路面砖等。但这些材料服役结束后的再回首问题一直难以有效解决。因此，寻找一种新方法，解决钒钛磁铁矿尾矿制得的建筑材料的再回收问题，对于延长其使用周期、提高绿色制造水平至关重要。本发明公开了一种钒钛磁铁矿尾矿制备自修复混凝土的方法，先按一定比例称取钒钛磁铁矿尾矿、校正原料和矿化剂，装入新型干法水泥回转窑中煅烧成熟料，并在篦式冷却机中冷却，再将冷却熟料、钒钛磁铁矿尾矿、半水石膏、硫铝酸钙按一定比例称量并轮碾粉磨，最后水化，最终得到自修复混凝土。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可延长自修复混凝土的使用寿命，有效解决钒钛磁铁矿尾矿制得的建筑材料的再回收问题。