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。

钒钛磁铁矿尾矿的回收利用是当今绿色制造业的重点研究对象之一，现阶段其主要应用于保温、隔音、耐磨等领域，制备方法多数采用高温烧制及辅助操作，仍存在高碳、高能及少量污染的问题，难以保证绿色制造。因此，寻找一种新方法，通过无高温、高能量技术完成钒钛磁铁矿尾矿的回收利用，对于提高其绿色应用价值至关重要。

本发明公开了一种钒钛磁铁矿尾矿的制备方法，先按一定比例称量钒钛磁铁矿尾矿和生石灰，装入频振搅拌装置中均匀细化，将得到的前驱粉末加水并吹入二氧化碳拌和均匀，置于可渗模具中高压成型，最后自然晾干；其中频振搅拌装置可将不同比重粉末混合均匀，且避免引入成型剂杂质。吹入二氧化碳进行碳化处理是通过氧化钙碳化反映实现前驱粉末的低温成形，且保证免烧路面砖具有较高强度。可渗模具成型有利于未反应水顺利渗出，且保证免烧砖坯体的压制强度。本发明制得的免烧路面砖的压缩强度大于等于788.5MPa，显微硬度大于等于1.5GPa，渗水率小于等于120毫升/立方米，密度小于等于3.4千克/立方米。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现免烧路面砖的绿色制造。

本发明公开了一种钒钛磁铁矿尾矿制备干混砂浆材料的方法。对向冲碾圆化处理钒钛磁铁矿尾矿，将其与减水剂、缓凝剂按比例掺和后，置于低温微震流化装置中均化，最后加定量水泥进行偏心自旋翻搅处理；其中对向冲碾圆化处理用于祛除尾矿颗粒的尖角，使尾矿粒度均匀，利于形成干混砂浆的强化颗粒；低温微震流化得到减水剂、缓凝剂均匀铺展的尾矿表面，有利于其在水泥中的均匀过渡；偏心自旋翻搅处理用于解决因尾矿/水泥的不同比重而造成的混合分层问题。以钒钛磁铁矿尾矿为主要原料，通过圆化处理、外加剂均化并采用自旋翻搅工艺可实现干混砂浆制备，大幅提高钒钛磁铁矿尾矿的利用率。制备的干混砂浆的松装密度小于等于3.5克/立方厘米，最大粒径小于等于2.5mm，含水率小于等于0.2％，筛余绝对偏差小于等于2.5％。进一步，在制备干混砂浆材料过程中，本发明为解决已有方法难以提高磁铁矿尾矿工业利用率问题，而是采用大比例钒钛磁铁矿尾矿、对向冲碾圆化处理、低温微震流化和偏心自旋翻搅处理，研究冲碾相对速度、冲碾力、配合比、流化温度和自旋转速与干混砂浆及其坯体性能的关系，即：对于干混砂浆及其坯体，保持较低松装密度和较高力学性能的最佳冲碾相对速度、冲碾力、配合比、流化温度和自旋转速。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现钒钛磁铁矿尾矿较高的工业利用率。

技本发明公开了一种钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法，先将钒钛磁铁矿尾矿经多元酸浸法处理后，与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按一定比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，然后置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，并进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型；以钒钛磁铁矿尾矿为主要原料，通过添加校正材料、助溶剂并采用高温集热发泡工艺可实现多孔陶瓷制备，大幅提高钒钛磁铁矿尾矿的工业附加值。其中多元酸浸法处理用于祛除尾矿中的碱及其他杂质，净化尾矿原料；回流型轮碾鼓风处理的细化效率较高，且粉末分布均匀；慢速偏心搅拌便于混合粉表面充分形成水膜；高温鼓风集热发泡技术有利于气体快速排出，发泡均匀、密集。本发明制备的多孔陶瓷的气孔率大于等于83.4％，闭孔率大于等于77.5％，渗水率小于等于110克/立方米，抗压强度大于等于19MPa，抗弯强度大于等于14MPa。

进一步，在制备多孔陶瓷材料过程中，本发明为解决已有方法难以提高磁铁矿尾矿工业附加值问题，而是采用大比例钒钛磁铁尾矿、多元酸浸净化、回流型轮碾鼓风装置细化、慢速偏心搅拌制浆、高温鼓风集热发泡，研究酸液浓度、多元酸配比、原料配合比、轮碾主轴转速、搅拌速度及高温发泡温度与多孔陶瓷性能的关系，即：对于多孔陶瓷，保持较高性能的最佳酸液浓度、多元酸配比、原料配合比、轮碾主轴转速、搅拌速度及高温发泡温度。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现钒钛磁铁矿尾矿较高的工业附加值。

本发明公开了一种采用铁矾渣与钒钛磁铁尾矿制备铁钛合金粉末的方法，先球磨处理铁矾渣、石墨粉和碳酸钙粉混合粉，再将钒钛磁铁尾矿、氧化钠、氟化钙混合粉在烧结炉中低温预烧；制得的两种混合粉末制粒、脱脂；最后将脱脂后粉末进行还原烧结、粉碎、过筛，最终得到铁钛合金粉末材料。在制备铁钛合金粉末材料过程中，本发明为解决已有制造建材、水泥、混凝土等应用技术难以有效解决环境污染、附加值低的问题，而是采用一种双矿渣组分、高温还原方法，研究铁矾渣、石墨粉和碳酸钙粉的质量比、钒钛磁铁尾矿、氧化钠、氟化钙的质量比、搅拌球磨工艺参数、高温还原工艺和铁钛合金粉末性能的关系，即：对于铁钛合金粉末，保持较高纯度和细度的最佳铁矾渣、石墨粉和碳酸钙粉的质量比、钒钛磁铁尾矿、氧化钠、氟化钙的质量比、搅拌球磨工艺参数、高温还原工艺。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现高纯铁钛合金粉末的制备。