采用拜耳法生产氧化铝过程排放的固体废渣称为拜耳法赤泥，其主要化学成分为A12O3、SiO2、Fe2O3、CaO、Na2O、K2O、Ti2O，其主要矿物组成为水化石榴石、赤铁矿、钙钛矿、一水硬铝石、水合铝硅酸钠、碳酸钙。与烧结法赤泥相比，几乎不含可水化的凝胶矿物，不会随堆存时间的延长而固化，因含水率高，干化困难，容易液化和流淌，因此，出于技术、经济、安全、环保方面的原因，拜耳法赤泥的安全堆存以及为堆存赤泥的坝体砌筑是一个制约氧化铝企业可持续发展的重大问题。本发明提供一种拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法，以解决拜耳法赤泥安全堆存的问题和筑坝的问题。由于不用石头和混凝土筑坝，大大节省了筑坝成本，充分利用了赤泥。应用时，只需直接将拜耳法赤泥浆与固化剂直接混合即可实现拜耳法赤泥的堆存，在堆存过程中，固化剂各组分将和赤泥发生不可逆反应，最终形成以水化铝硅酸盐为主的凝胶矿物，实现了赤泥的永久性固化。与传统赤泥堆存相比，稳定性好，成本低，一劳永逸地解决了赤泥的堆存安全问题。

赤泥是氧化铝厂排放的工业废物，这些固体废物的大量堆存占用了大量土地，污染了地下水源及大气环境，并对周边人民财产和生命安全造成严重威胁。据分析，赤泥(烧结法)的CaO含量高达40%以上，并且含大量的水泥有效成分——硅酸钙等水硬性材料，可以替代石灰、水泥用于建筑材料。赤泥的大规模资源化综合利用符合国家的产业政策，不仅能节约大量宝贵土地资源，保护生态环境，同时也产生了巨大的经济效益，实现了经济与环境的双赢发展。基于此，设计一种使用赤泥制备免烧轻骨料的方法尤为必要。本发明公开了一种使用赤泥制备免烧轻骨料的方法，它涉及固体废物资源化利用技术领域。其步骤为：将赤泥、水泥、细砂按5：2：3的比例加水搅拌均匀，水固比0.22：1，然后用压球机制成5-10mm的圆球，在室内养护三天即可出厂。简单易行，提高了工业废物的资源化利用程度，成本低，节能环保，易于推广使用。

赤泥是从铝土矿中提取氧化铝之后产生的废渣，因多呈红色，故被称为赤泥。我国赤泥条产生量达数千万吨，其中大部分为拜耳法赤泥。目前筑坝堆存是赤泥的主要处理方式，赤泥的处理和处置是一个国际性难题。因赤泥碱度高、产生量大，传统的处理方式不仅占用大片农田，而且对周边的水体、大气、土壤造成严重污染，目前矿山的采空区充填材料大多采用水泥，成本较高。本发明使用拜耳法赤泥制作矿山充填材料的方法，采用的原料为拜耳法赤泥、粉煤灰、石灰和石膏，按一定重量百分比均匀混合后成矿山充填材料。因拜耳法赤泥水化后能生成大量钙矾石，早期强度较高，用它作矿山充填材料具有微膨胀不收缩的作用，可填实矿山的采空区。相对用水泥作充填料成本可节约60%以上。有利节约土地资源，避免对周边的水体、大气、土壤造成严重污染，利于环保。

花岗岩，大陆地壳的主要组成部分，主要由石英或长石等矿物组成。在其开采过程中，每年都会产生大量的尾矿，而这些尾矿都会变成固体废弃物堆积在一起，占用大量的土地资源。利用固体废弃物制备生产泡沫微晶玻璃是处理固体废弃物的重要方法之一。本发明涉及一种建筑保温材料的制备方法，具体涉及一种利用花岗岩尾矿制备泡沫微晶玻璃的方法，该技术针对现有泡沫微晶玻璃制备存在不足，本发明提供了一种利用花岗岩尾矿制备泡沫微晶玻璃的方法。该方法以固体废弃物为主要原材料，实现了废物的回收，提高了资源的利用率，此外原料种类较少、制备工艺简单、成本低。

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。

目前赤泥只少量应用于回收有价金属，制备建筑材料、新型路基材料、工业催化剂和土壤改良等方面，大部分赤泥露天堆积占用土地、污染环境。纵观全球，赤泥的利用率只有15%左右，因此扩大赤泥的应用范围，提高赤泥的回收利用率势在必行，利用赤泥制备泡沫微晶玻璃是资源化利用赤泥的新途径。本发明涉及一种泡沫微晶玻璃，尤指一种利用氧化铝生产过程中产生的工业废弃物赤泥制备的泡沫微晶玻璃，目的在于大量利用工业固体废弃物赤泥，制备出具有优良的物理力学性能和稳定的化学性能的泡沫微晶玻璃。具有原料来源丰富，成本低廉，生产工艺简单等特点，整个生产过程没有废弃物排放，具有非常重要的经济和生态效益。制得的泡沫微晶玻璃性能优良，通过调整赤泥含量以及生产工艺，可以调节气孔尺寸及结构均匀性，达到轻质保温、强度较高的目的。

制铝工业的不断发展，使得生产氧化铝时的伴生物赤泥的产量在不断的增加，赤泥消耗的速度远远跟不上赤泥的产生速度，使得赤泥的堆放量越来越大。目前对赤泥的主要处理方式为海底或者陆地堆放，但这样的处理方式带来了一系列的环境问题。赤泥的浸出液的PH值高达10.3~11.3，强碱性的液体使得周围的土壤也呈强碱性，而且其中的液体还含有赤泥中的有害物质，如果与周边的水源接触，人们长期饮用其水质，会对人体产生很大的危害；不仅如此，赤泥风干后，在自然风的作用下，会产生扬尘，污染大气。赤泥的堆放，不仅带来的是环境污染问题，同时，赤泥本生含有价值的部分没被利用，直接堆放的方式是一种资源的浪费，所以对于赤泥的再利用是一个很有意义的研究课题。本发明利用废弃物赤泥和废玻璃来制备泡沫微晶玻璃，大量的利用和消耗赤泥，用以降低赤泥对环境的污染问题，也是一种节约资源的可持续发展理念。同时，制备的泡沫微晶玻璃是一种优良的建筑材料，有较好的市场，带来一定的社会经济效益。

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。