权利要求
对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物，其中，所述铅锌尾矿和所述粘土组成初始配料，所述铅锌尾矿在所述初始配料中占比为80%-100%，所述粘土在所述初始配料中占比为0%-20%，所述玻璃粉的质量与所述初始配料的总质量的比值大于0且小于10%;
使用预设成型压力对所述成型混合物进行压制得到成型砖胚;
采用梯度升温对所述成型砖胚进行烧结得到砖块成品，其中，所述梯度升温包括第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，所述第一阶段采用第一目标温度，所述第二阶段采用第二目标温度，所述第三阶段采用第三目标温度，所述第四阶段采用第四目标温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物前，所述方法包括：
对所述铅锌尾矿与所述玻璃粉进行微波辐射处理以破坏尾矿晶体结构;
所述对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物，包括：
采用超声波对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合，得到初始混合物;
在低温环境下将所述初始混合物中接种酸酐酶产生菌，得到生物活化混合物，所述低温环境为25-35℃;
在所述生物活化混合物中加入植物纤维和水，形成成型混合物。
3.根据权利要求1或2任一项所述的方法，其特征在于，所述铅锌尾矿在所述初始配料中占比为90%，所述粘土在所述初始配料中占比为10%，所述玻璃粉的质量与所述初始配料的总质量的比值为9%，所述玻璃粉为无定形硅酸盐玻璃粉，1μm≤所述玻璃粉的粒径≤75μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用预设成型压力对所述成型混合物进行压制得到成型砖胚包括：
采用三阶段动态压力对所述成型混合物进行压制以排出所述成型混合物中的气体，得到所述成型砖胚，其中，所述三阶段动态压力包括低压阶段、中压阶段和高压阶段。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用三阶段动态压力对所述成型混合物进行压制以排出所述成型混合物中的气体包括：
在所述低压阶段采用3-5MPa的压力对所述成型混合物进行压制，以使所述成型混合物中的颗粒发生弹性位移和滚动;
在所述中压阶段采用10-15MPa的压力对所述成型混合物进行压制，以排除所述成型混合物中的气体;
在所述高压阶段采用18-22MPa的压力对所述成型混合物进行压制，以使所述成型混合物中的颗粒破碎并发生塑性变形，在所述低压阶段、中压阶段和所述高压阶段采用低频机械振动对所述成型混合物进行振动，所述低频机械振动的振动频率为20-50Hz。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阶段为生物预处理产物固化阶段，所述第二阶段为脱水阶段，所述第三阶段为分解阶段，所述第四阶段为烧结阶段，所述采用梯度升温对所述成型砖胚进行烧结得到砖块成品包括：
在所述生物预处理产物固化阶段采用第一目标温度对所述成型砖胚进行热处理，得到第一阶段产物，所述第一目标温度为50-80℃，所述生物预处理产物固化阶段的保温时间2-4小时;
在所述脱水阶段采用所述第二目标温度对所述第一阶段产物进行脱水，得到第二阶段产物，所述第二目标温度为80-400℃，所述脱水阶段的升温速率为3-5℃/min;
在所述分解阶段采用所述第三目标温度对所述第二阶段产物进行分解，得到第三阶段产物，所述第三目标温度为400-900℃，所述分解阶段的升温速率为2-3℃/min，其中，在700-800℃保温30-60min;
在所述烧结阶段采用第四目标温度对第三阶段产物进行烧结，得到砖块成品，所述第四目标温度为900-1100℃，所述烧结阶段的升温速率为1-2℃/min，其中，在1060℃保温60min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物之前还包括：
对所述铅锌尾矿进行X射线荧光光谱分析或X射线衍射分析，得到尾矿分析结果，所述尾矿分析结果包含所述铅锌尾矿的化学成分与矿物相组成信息;
将所述化学成分与矿物相组成信息输入预设的算法模型，得到所述铅锌尾矿在初始配料中占比、所述玻璃粉的质量与所述初始配料的总质量的比值、所述生物预处理产物固化阶段的第一目标温度、所述脱水阶段的第二目标温度、所述分解阶段的第三目标温度和所述烧结阶段的第四目标温度。
8.一种玻璃粉改性铅锌尾矿砖制备工艺控制系统，其特征在于，所述系统包括原料处理模块、成型模块、烧结控制模块;
所述原料处理模块，用于对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物，其中，所述铅锌尾矿和所述粘土组成初始配料，所述铅锌尾矿在所述初始配料中占比为80%-100%，所述粘土在所述初始配料中占比为0%-20%，所述玻璃粉的质量与所述初始配料的总质量的比值大于0且小于10%;
所述成型模块，用于使用预设成型压力对所述成型混合物进行压制得到成型砖胚;
所述烧结控制模块，用于采用梯度升温对所述成型砖胚进行烧结得到砖块成品，其中，所述梯度升温包括第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，所述第一阶段采用第一目标温度，所述第二阶段采用第二目标温度，所述第三阶段采用第三目标温度，所述第四阶段采用第四目标温度。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及尾矿循环利用技术领域，具体的，涉及一种玻璃粉改性铅锌尾矿砖制备工艺控制方法及系统。
背景技术
[0002]矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，我国工业制成品原料和能源大部分都来自矿产资源。全国尾矿库共涉及64个矿种，其中最多的就包含锌和铅。尾矿堆存不仅会占用大量土地资源，还存在一定的安全风险，对环境的危害也是巨大的，多数尾矿库是潜在的危险源，极易受到扰动而引发泥石流、滑坡、崩塌、地面塌陷等地质灾害，导致重大人员伤亡和财产损失。因此，开展铅锌尾矿的回收利用研究是十分迫切的，其对于提高资源利用效率、改善环境质量、促进经济社会发展全面绿色转型具有重要意义。尾矿处理已成为废弃资源循环再利用的重要举措，实现尾矿的资源化利用也是有效治理尾矿库的关键一环。
[0003]另一方面，随着城市化进程的不断加快，对烧结类建筑材料的需求日趋增加，尤其是烧结砖的使用。但是传统烧结砖消耗了大量的粘土矿物，给自然环境造成了一定的压力。因此，以尾矿、尾渣等工业固废为原料替代粘土生产烧结砖的研究越来越普遍。截至目前，已有较多关于尾矿烧结砖的研究成果，但所制得的尾矿烧结砖要么强度较低，要么对尾矿的利用率较低，难以同时满足高掺料和高强度的要求。同时，关于铅锌尾矿烧结砖的技术公开也很少。研究表明，通过烧结的方式将铅锌尾矿制成烧结砖，可以有效固化铅、锌、铜、镉等重金属离子。利用铅锌尾矿制备烧结砖已经成为了一种安全、有效的再利用方式，但目前铅锌尾矿基烧结砖同样存在着强度较低和利用率较低的情况。
发明内容
[0004]本发明的目的是提供一种玻璃粉改性铅锌尾矿砖制备工艺控制方法及系统，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0005]第一方面，本发明提供了一种玻璃粉改性铅锌尾矿砖制备工艺控制方法，所述方法包括：
对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物，其中，所述铅锌尾矿和所述粘土组成初始配料，所述铅锌尾矿在所述初始配料中占比为80%-100%，所述粘土在所述初始配料中占比为0%-20%，所述玻璃粉的质量与所述初始配料的总质量的比值大于0且小于10%;
使用预设成型压力对所述成型混合物进行压制得到成型砖胚;
采用梯度升温对所述成型砖胚进行烧结得到砖块成品，其中，所述梯度升温包括第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，所述第一阶段采用第一目标温度，所述第二阶段采用第二目标温度，所述第三阶段采用第三目标温度，所述第四阶段采用第四目标温度。
[0006]在本申请的一些实施例中，在所述对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物前，所述方法包括：
对所述铅锌尾矿与所述玻璃粉进行微波辐射处理以破坏尾矿晶体结构;
所述对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物，包括：
采用超声波对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合，得到初始混合物;
在低温环境下将所述初始混合物中接种酸酐酶产生菌，得到生物活化混合物，所述低温环境为25-35℃;
在所述生物活化混合物中加入植物纤维和水，形成成型混合物。
[0007]在本申请的一些实施例中，所述铅锌尾矿在所述初始配料中占比为90%，所述粘土在所述初始配料中占比为10%，所述玻璃粉的质量与所述初始配料的总质量的比值为9%，所述玻璃粉为无定形硅酸盐玻璃粉，1μm≤所述玻璃粉的粒径≤75μm。
[0008]在本申请的一些实施例中，所述使用预设成型压力对所述成型混合物进行压制得到成型砖胚包括：
采用三阶段动态压力对所述成型混合物进行压制以排出所述成型混合物中的气体，得到所述成型砖胚，其中，所述三阶段动态压力包括低压阶段、中压阶段和高压阶段。
[0009]在本申请的一些实施例中，所述采用三阶段动态压力对所述成型混合物进行压制以排出所述成型混合物中的气体包括：
在所述低压阶段采用3-5MPa的压力对所述成型混合物进行压制，以使所述成型混合物中的颗粒发生弹性位移和滚动;
在所述中压阶段采用10-15MPa的压力对所述成型混合物进行压制，以排除所述成型混合物中的气体;
在所述高压阶段采用18-22MPa的压力对所述成型混合物进行压制，以使所述成型混合物中的颗粒破碎并发生塑性变形，在所述低压阶段、中压阶段和所述高压阶段采用低频机械振动对所述成型混合物进行振动，所述低频机械振动的振动频率为20-50Hz。
[0010]在本申请的一些实施例中，所述第一阶段为生物预处理产物固化阶段，所述第二阶段为脱水阶段，所述第三阶段为分解阶段，所述第四阶段为烧结阶段，所述采用梯度升温对所述成型砖胚进行烧结得到砖块成品包括：
在所述生物预处理产物固化阶段采用第一目标温度对所述成型砖胚进行热处理，得到第一阶段产物，所述第一目标温度为50-80℃，所述生物预处理产物固化阶段的保温时间2-4小时;
在所述脱水阶段采用所述第二目标温度对所述第一阶段产物进行脱水，得到第二阶段产物，所述第二目标温度为80-400℃，所述脱水阶段的升温速率为3-5℃/min;
在所述分解阶段采用所述第三目标温度对所述第二阶段产物进行分解，得到第三阶段产物，所述第三目标温度为400-900℃，所述分解阶段的升温速率为2-3℃/min，其中，在700-800℃保温30-60min;
在所述烧结阶段采用第四目标温度对第三阶段产物进行烧结，得到砖块成品，所述第四目标温度为900-1100℃，所述烧结阶段的升温速率为1-2℃/min，其中，在1060℃保温60min。
[0011]在本申请的一些实施例中，在所述对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物之前还包括：
对所述铅锌尾矿进行X射线荧光光谱分析或X射线衍射分析，得到尾矿分析结果，所述尾矿分析结果包含所述铅锌尾矿的化学成分与矿物相组成信息;
将所述化学成分与矿物相组成信息输入预设的算法模型，得到所述铅锌尾矿在初始配料中占比、所述玻璃粉的质量与所述初始配料的总质量的比值、所述生物预处理产物固化阶段的第一目标温度、所述脱水阶段的第二目标温度、所述分解阶段的第三目标温度和所述烧结阶段的第四目标温度。
[0012]第二方面，本申请实施例提供了一种玻璃粉改性铅锌尾矿砖制备工艺控制系统，所述系统包括原料处理模块、成型模块、烧结控制模块;
所述原料处理模块，用于对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物，其中，所述铅锌尾矿和所述粘土组成初始配料，所述铅锌尾矿在所述初始配料中占比为80%-100%，所述粘土在所述初始配料中占比为0%-20%，所述玻璃粉的质量与所述初始配料的总质量的比值大于0且小于10%;
所述成型模块，用于使用预设成型压力对所述成型混合物进行压制得到成型砖胚;
所述烧结控制模块，用于采用梯度升温对所述成型砖胚进行烧结得到砖块成品，其中，所述梯度升温包括第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，所述第一阶段采用第一目标温度，所述第二阶段采用第二目标温度，所述第三阶段采用第三目标温度，所述第四阶段采用第四目标温度。
[0013]第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如上所述的方法。
[0014]第四方面，一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如上所述的方法。
[0015]本申请通过将玻璃粉作为改性剂来改性铅锌尾矿砖制备，玻璃粉的加入对烧结砖的抗压强度、吸水率和体积收缩率均有明显的影响，可以显著提升铅锌尾矿烧结砖的抗压强度，降低烧结砖的吸水率，增加铅锌尾矿的利用量，减少粘土的使用量，节省了成本，符合国家可持续发展需求，可以广泛应用于建筑材料的产生中。
附图说明
[0016]图1为本发明实施例提供的一种玻璃粉改性铅锌尾矿砖制备工艺控制方法的流程图;
图2为本发明实施例采用的试验用玻璃粉外观图;
图3为本发明实施例提供的试验用玻璃粉的XRD分析图;
图4为本发明实施例提供的一种玻璃粉改性铅锌尾矿砖制备工艺控制系统的结构示意图。
具体实施方式
[0017]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施方式进行详细的阐述。
[0018]铅锌尾矿的物理化学成分与粘土类材料相似，但利用铅锌尾矿单独制砖存在烧成强度低、烧结密度偏小的问题，难以满足制备高性能烧结砖的需求。根据烧结性质分析可知，这主要是因为铅锌尾矿中可分解物质含量过高，而硅、铝的含量较低引起的。形成砖体力学强度的主要化学成分是SiO2和Al2O3，硅铝含量低会降低烧结砖的强度，而分解产生的气体会降低烧结砖的密度，这些都对烧结砖产生不利影响。
[0019]相关技术采用加入粘土和粉煤灰作为配料来改善铅锌尾矿烧结砖的性能。粘土是传统制砖的最基本原料，具有可塑性强、结合性好、收缩适宜、耐火度高等工艺性能，其SiO2含量较高，一般都在60%以上，可增强配料的可塑性，提高烧结砖制品的强度和耐久性，粉煤灰是煤粉在锅炉中高温燃烧而成，属瘠性材料，主要成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3等，铝含量一般较高，可弥补尾矿中铝含量较低的缺陷，提高其烧结温度和力学强度。但是粉煤灰塑性差，其占比不可太高，若占比过大会降低原料的可塑性，反而会降低制品的强度。将粘土或粉煤灰作为配料时，随着铅锌尾矿的增加会使烧结砖的抗压强度及体积密度大幅降低，制得烧结砖的性能有不同程度的下降，难以满足铅锌尾矿大占比和高性能兼备的要求。
[0020]因此，本申请提供了一种玻璃粉改性铅锌尾矿砖制备工艺控制方法和系统，能够保证高强度烧结砖主要性能的前提下，尽可能减少能耗，即增大铅锌尾矿占比、降低烧成温度、减少保温时间。
[0021]如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种玻璃粉改性铅锌尾矿砖制备工艺控制方法的流程图，所述方法包括以下步骤：
步骤101，对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物，其中，铅锌尾矿和粘土组成初始配料，铅锌尾矿在初始配料中占比为80%-100%，粘土在初始配料中占比为0%-20%，玻璃粉的质量与初始配料的总质量的比值大于0且小于10%。
[0022]其中，玻璃粉是一种无机类无定型硬质超细颗粒粉末，外观为白色粉末。玻璃粉的主要化学成分为SiO2、CaO和Na2O。如图2所示，为本申请采用的试验用玻璃粉外观图，参照图3，示出了本申请提供的试验用玻璃粉的XRD(X-ray Diffraction，X射线衍射)分析图，从图3中可以发现玻璃粉没有明显的矿物晶体衍射峰，说明玻璃粉的主要物质相为无定型玻璃相。综上可知，玻璃粉能够在高温作用下形成大量的玻璃相熔融物，在烧成阶段，烧结砖原料中玻璃粉会形成高温熔体来粘结骨料，提高烧结砖砖体的密实度，从而提高铅锌尾矿烧结砖的抗压强度。
[0023]本申请的具体实施方式可以先将干燥后的尾矿、粘土和玻璃粉在筛分机中过65目筛处理，去掉粗颗粒。为研究玻璃粉对铅锌尾矿烧结砖的影响，本申请将包括铅锌尾矿和粘土的初始配料的总质量设置为定值，具体的，将包含铅锌尾矿和粘土的初始配料的总质量设置为180，其中，铅锌尾矿在初始配料中的占比设定了70%、75%、80%、85%、90%、95%和100%七个规格，对应的粘土在初始配料中的占比设定为30%、25%、20%、15%、10%、5%和0%，玻璃粉作为改性剂，其质量与初始配料的总质量的比值设定了0%、3%、6%和9%四个规格。各组原料的配比及用量如表1所示，其中A代表铅锌尾矿，B代表粘土，C代表玻璃粉，则A占比也就是铅锌尾矿在初始配料中的占比，A质量也就是铅锌尾矿的质量，B占比为粘土在初始配料中的占比，B质量为粘土质量，C质量与初始配料总质量的比值为玻璃粉与初始配料(包含铅锌尾矿和粘土，共180g)总质量的比值，C质量为玻璃粉质量。
[0024]表1铅锌尾矿烧结砖改性配料表
未改性铅锌尾矿烧结砖的相关技术中，玻璃粉质量为0的未改性组的最大抗压强度仅为20.8MPa，且铅锌尾矿在初始配料中的占比仅仅为70%，随着铅锌尾矿质量与初始配料总质量的比值的增加，各组烧结砖的抗压强度均呈现下降的趋势。
[0025]本申请通过试验发现，当玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为3%时，抗压强度值满足MU20等级要求的烧结砖的铅锌尾矿在初始配料中的占比从70%提升到80%;当玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为6%时，在初始配料中的占比为90%的铅锌尾矿对应的烧结砖的抗压强度就达到了26.4MPa，满足MU20等级强度要求，且在初始配料中的占比为80%的铅锌尾矿对应的烧结砖的抗压强度达到了30.3MPa，满足MU30等级强度要求;当玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为9%时，抗压强度值满足MU20等级要求的烧结砖的铅锌尾矿在初始配料中的占比从70%提升到了100%，大大降低了粘土的使用，且铅锌尾矿在初始配料中的占比为90%即可达到MU30等级强度的要求，提升幅度十分显著。
[0026]本申请与未改性的铅锌尾矿烧结砖相比，由于玻璃粉的掺入，初始配料中占比不同的铅锌尾矿烧结砖的抗压强度均有所提升，且随着玻璃粉用量的增加，抗压强度上升趋势明显，可以说明玻璃粉对于铅锌尾矿烧结砖抗压强度的提升效果十分明显。因此，本申请中铅锌尾矿和粘土组成初始配料，铅锌尾矿在初始配料中占比为80%-100%，粘土在初始配料中占比为0%-20%，玻璃粉的质量与初始配料的总质量的比值大于0且小于10%。既满足了抗压强度，也提升了铅锌尾矿的利用率。
[0027]在本申请的一些实施例中，在对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物前，还可以包括如下步骤：
对所述铅锌尾矿与所述玻璃粉进行微波辐射处理以破坏尾矿晶体结构。
[0028]其中，微波辐射处理指的是一种利用频率介于300MHz至300GHz的电磁波对物料进行整体、选择性加热的物理场处理技术。作用机制主要依赖于物料中极性分子或离子在交变电磁场中的剧烈摩擦与转向运动。破坏晶体结构是指通过外部能量输入，削弱并部分打断尾矿矿物晶体内部规则的Si-O、Al-O等共价键网络，使其长程有序排列向短程有序或无序态转变，产生晶格畸变、缺陷和微裂纹，从而提升玻璃粉的化学溶解和反应活性。
[0029]本申请通过微波辐射对铅锌尾矿与玻璃粉组成的复合物料进行处理，核心目的是利用微波的选择性加热与体加热特性，诱发物料内部产生热应力与局域高温，从而破坏铅锌尾矿中稳定硅酸盐晶体的晶格结构，同时促进玻璃粉与尾矿颗粒在界面处的物理化学相互作用，最终获得一种高反应活性的成型混合物。
[0030]在本申请的一些实施例中，步骤101还可以包括如下子步骤：
采用超声波对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合，得到初始混合物;
在低温环境下将所述初始混合物中接种酸酐酶产生菌，得到生物活化混合物，所述低温环境为25-35℃;
在所述生物活化混合物中加入植物纤维和水，形成成型混合物。
[0031]其中，超声波混合处理指的是利用一种频率高于20kHz的机械波，在液体或浆体介质中通过空化效应、声流效应及辐射压强等机械与化学作用，对多相固体颗粒进行高效分散、均质化与界面活化的物理场处理技术。空化效应指的是超声波在液体介质中传播时，由于声压的周期性变化，导致局部液体在负压相被“撕开”形成微米级气泡，并在随后的正压相内这些气泡发生瞬间、剧烈溃灭的现象，从而在极小的空间内产生瞬时高温高压以及强烈的冲击波。
[0032]本申请通过超声波对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土组成的多相体系进行处理，核心目的是利用超声波能量在介质中产生的空化效应及其伴生的极端物理条件，有效破碎铅锌尾矿的软团聚体，剥离粘土颗粒的片层结构，并清洁与活化所有固体颗粒的表面。同时，强烈的声流效应能实现体系的宏观快速均质，避免组分偏析。铅锌尾矿、玻璃粉和粘土经过超声波处理后，在微观尺度上达到高度分散、界面紧密结合，且物理化学活性得到初步提升，将此时的产物称为初始混合物。初始混合物为后续的成型、反应或烧结步骤提供结构均匀、反应活性高的物质基础。
[0033]低温环境是指温度范围维持在25-35℃的恒温条件，酸酐酶产生菌是指一类能够分泌碳酸酐酶等生物催化剂的微生物，此类酶可高效催化二氧化碳与水反应生成碳酸根离子与氢离子。
[0034]本申请通过在25-35℃的低温环境下，将酸酐酶产生菌接种于超声波处理得到的初始混合物中，核心目的是利用微生物的生命活动及其分泌的生物酶，在物料内部构建一个温和、持续的生物化学活化系统。该温度范围既保证了微生物的代谢活性与酶促反应效率，又避免了高温对菌体活性可能造成的抑制或损害。酸酐酶的产生与催化作用，可在混合物内部的微环境中持续、原位地生成碳酸，这种弱酸的缓慢作用能进一步侵蚀和溶解铅锌尾矿及玻璃粉颗粒表面的硅铝酸盐网络，产生新的活性位点并释放离子，从而实现对物料深层次的生物化学活化。
[0035]随后，在所述生物活化混合物中加入植物纤维和水，植物纤维作为天然的增强筋材，均匀分散于混合物中，通过纤维桥接与拉拔效应提升最终砖块成品的韧性与抗裂性能;加入水可调节混合物的流变性能，使其达到适于后续压实或挤压等成型工艺所需的工作度。成型混合物还可以装入密封袋中在室温下陈化24小时。
[0036]本申请在低温环境下接种活化菌、加入植物纤维和水得到的成型混合物兼具优异的生物化学活性、力学增强潜力与良好的施工和易性，为后续烧结成型并获得高性能砖块成品奠定基础。
[0037]在本申请的一些实施例中，铅锌尾矿在初始配料中占比为90%，粘土在初始配料中占比为10%，玻璃粉的质量与初始配料的总质量的比值为9%，玻璃粉为无定形硅酸盐玻璃粉，1μm≤玻璃粉的粒径≤75μm。
[0038]由前述内容可知，玻璃粉在高温下可以形成液相熔融物，流入试块内部空隙中，粘结周围的尾矿颗粒，使得铅锌尾矿烧结砖的密实度增大。玻璃粉的掺入可以改善铅锌尾矿烧结结合能力，强化烧结过程，提高铅锌尾矿烧结砖的强度。但随着玻璃量继续增多，过量的玻璃粉可能在原料中出现局部团聚，从而影响对抗压强度的提升效果，同时过多的玻璃粉也不利于铅锌尾矿的回收利用率的提高。
[0039]本申请通过实验发现当玻璃粉的质量与初始配料的总质量的比值为6%和9%时，对铅锌尾矿烧结砖抗压强度的增强效果最佳，均出现了满足MU30等级要求的高强度烧结砖。对应的，铅锌尾矿在初始配料中占比分别达到了80%和90%。本申请通过对比实验还发现，在玻璃粉质量为0的未改性的组中，铅锌尾矿在初始配料中占比为85%时，烧结砖的吸水率便达到了18%，后续再增加铅锌尾矿的占比也难以满足烧结砖吸水率不大于18%的要求。当玻璃粉的质量与初始配料的总质量的比值为3%时，吸水率降低效果显著，吸水率小于18%的烧结砖的铅锌尾矿在初始配料中的占比从85%提升到了95%;当玻璃粉的质量与初始配料的总质量的比值为6%和9%时，烧结砖吸水率的降低幅度进一步增大，两组试块的吸水率均小于18%;即随着铅锌尾矿质量或占比的增加，烧结砖的吸水率逐渐增大，在掺入玻璃粉进行改性后，整体上吸水率的降低幅度明显，并且随着玻璃粉质量的增加，烧结砖的吸水率呈降低的趋势。
[0040]此外，本申请通过实验还发现随着铅锌尾矿在初始配料中占比的增加，铅锌尾矿烧结砖的体积收缩率呈下降的趋势，而玻璃粉的加入对铅锌尾矿烧结砖的体积收缩率也产生了明显的影响，玻璃粉的质量与初始配料的总质量的比值为0%、3%和6%时，铅锌尾矿烧结砖的体积收缩率均为负值，说明砖坯烧结过程中均产生了体积膨胀。此时，当铅锌尾矿在初始配料中达到90%后，烧结砖的膨胀更加明显，部分试块开始出现开裂现象。当玻璃粉的质量与初始配料的总质量的比值为9%时，铅锌尾矿烧结砖的体积收缩率的变化范围在-1.51%～0.82%，主要以收缩为主，且体积收缩率随铅锌尾矿的增加变化较为缓慢，说明此时铅锌尾矿坯体的烧结稳定性较好。
[0041]为了对烧结温度作进一步研究，本申请选择“铅锌尾矿在初始配料中的占比为80%，玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为6%”以及“铅锌尾矿在初始配料中的占比为90%，玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为9%”两组配比进行试验，设定保温时间60min，设置1020℃、1040℃、1060℃、1080℃和1100℃五个烧结温度梯度。分别测试不同烧结温度下制备的铅锌尾矿烧结砖的抗压强度、吸水率和体积收缩率，其中，不同烧结温度下两组不同配比的铅锌尾矿烧结砖的抗压强度如表2和表3所示。
[0042]表2不同烧结温度下玻璃粉改性铅锌尾矿烧结砖(80-6)的抗压强度
表3不同烧结温度下玻璃粉改性铅锌尾矿烧结砖(90-9)的抗压强度
从表2和表3中可以看出，随着烧结温度的升高，两组铅锌尾矿烧结砖的抗压强度均呈现先增大后减小的趋势。在不同温度作用下，玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为9%的烧结砖试块的抗压强度明显优于玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为6%的试块。当烧结温度为1020℃时，两组铅锌尾矿烧结砖的抗压强度分别为22.29MPa和25.13MPa，均达到了烧结砖MU20抗压强度等级。随着烧结温度继续升高，铅锌尾矿烧结砖的抗压强度逐渐增加，增加趋势明显。当烧结温度达到1060℃时，两组铅锌尾矿烧结砖的抗压强度均达到了30MPa，在1080℃时两组烧结砖的抗压强度均达到了峰值;当烧结温度升高至1100℃时，铅锌尾矿烧结砖的抗压强度出现降低趋势。
[0043]此外，本申请通过实验还发现，随着烧结温度的升高，铅锌尾矿烧结砖的吸水率呈减小趋势，铅锌尾矿在初始配料中占比为90%、玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为9%的烧结砖的吸水率相对更低，改性效果更佳。在不同烧结温度下，除了“80-6”组在1020℃下的吸水率达到18.43%，各组铅锌尾矿烧结砖试样在不同烧结温度下的吸水率均小于18%，吸水性均满足要求。当烧结温度升高至1100℃时，铅锌尾矿烧结砖的吸水率降低至13%左右，降低趋势明显。随着烧结温度的升高，铅锌尾矿烧结砖的体积收缩率逐渐增大，且“90-9”的增大趋势明显高于“80-6”。对于“90-9”组试样，当烧结温度小于1060℃时，铅锌尾矿烧结砖的体积收缩率小于0，以体积膨胀为主;当烧结温度提高至1060℃时，烧结砖试块体积变化开始以收缩为主。说明温度提高至1060℃时，玻璃粉及较大比例矿物发生熔融反应形成具有表面张力的液相物质，液相物质填充于砖坯内部颗粒缝隙中，紧密连接四周颗粒，在表面张力的作用下颗粒互相靠拢，砖坯出现收缩现象。随着烧结温度升高，砖坯内部产生的液相物质也随之增加，颗粒孔隙间连接更为紧密，从而使得烧结砖收缩率进一步增大。
[0044]为了对保温时间作进一步研究，本申请选择“铅锌尾矿在初始配料中占比为80%，玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为6%”以及“铅锌尾矿在初始配料中占比为90%，玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为9%”两组配比进行试验，设定烧结温度为1060℃，设置20min、40min、60min、80min和100min五个保温时间梯度。分别测试不同保温时间下制备的铅锌尾矿烧结砖的抗压强度、吸水率和体积收缩率，不同保温时间下两组不同配比的铅锌尾矿烧结砖的抗压强度如表4和表5所示。
[0045]表4不同保温时间下玻璃粉改性铅锌尾矿烧结砖(80-6)的抗压强度
表5不同保温时间下玻璃粉改性铅锌尾矿烧结砖(90-9)的抗压强度
由表4和表5的数据可知，随着保温时间的增加，铅锌尾矿烧结砖的抗压强度逐渐增大。当保温时间从20min延长至60min时，铅锌尾矿烧结砖的抗压强度增加幅度较大。保温时间为40min时，两组铅锌尾矿烧结砖的抗压强度分别为23.35MPa和21.47MPa，满足MU20抗压强度等级;保温时间为60min时，两组铅锌尾矿烧结砖的抗压强度均满足MU30抗压强度等级。当保温时间从60min延长至100min时，铅锌尾矿烧结砖的抗压强度增加幅度较为平缓，保温时间对抗压强度的提升效果开始变弱。
[0046]本申请通过实验还发现，随着保温时间的延长，铅锌尾矿烧结砖的吸水率逐渐降低。当保温时间为20min时，铅锌尾矿烧结砖吸水性较强，随着保温时间增加，吸水率继续降低，降低幅度逐渐增大，改性效果愈加明显。另外，在不同保温时间的作用下，“90-9”的吸水率整体更低，改性效果更好。由于烧结砖砖坯在高温中发生化学物理反应，砖坯内部一些矿物参与熔融反应形成液相物质，同时玻璃粉的掺入能够促进液相物质的生成。因此，随着保温时间的增加，砖坯内部产生的液相物质逐渐增加，使得砖体更为致密，从而使得制得烧结砖的吸水率有所降低。
[0047]此外，本申请通过实验还发现，在保温时间分别为20min、40min、60min、80min、100min时，“80-6”的体积变化主要以膨胀为主，而“90-9”的体积变化以收缩为主。无论是“80-6”组以膨胀为主，还是“90-9”组以收缩为主，两组铅锌尾矿烧结砖的体积收缩率均随着保温时间的增加而逐渐增大，但体积收缩率的增长幅度较小，且增长趋势逐渐减缓。这说明保温时间延长有利于烧结砖砖坯内部的熔融反应，产生较多的液相物质，将气孔或缝隙进一步填充，同时在毛细管力及表面张力的作用下，使得砖坯连接更为致密，出现收缩的趋势。
[0048]由上述内容可知，保温时间增加使得铅锌尾矿烧结砖内部的化学物理反应进一步发展，能有效地增强烧结砖的抗压强度，降低吸水率，但较长的保温时间虽然使得体积收缩率增大，但体积收缩率的增长幅度逐渐减缓，将导致保温成本大幅增加但体积收缩率提升不明显的情况，因此要选取适当的保温时间，才能保证烧结砖整体性能达到最优。本申请根据上述结果，确定最佳保温时间为60min。
[0049]综合以上过程可以发现，掺入玻璃粉后，在不同烧结温度和不同保温时间的作用下，选择“铅锌尾矿在初始配料中占比为90%，玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为9%”的改性效果更为优异。以此可以确定制备高占比高性能铅锌尾矿烧结砖的最佳条件为：铅锌尾矿在初始配料中占比为90%、粘土在初始配料中占比为10%、玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为9%，烧结温度1060℃，保温时间60min。此条件下制备的烧结砖的铅锌尾矿在初始配料中占比为高达90%，大大减少了对粘土的需求，同时抗压强度可以达到30.27MPa，满足MU30的最高强度等级要求，吸水率和体积收缩率也能满足普通烧结砖的制备要求。因此，本申请中铅锌尾矿在初始配料中占比为90%，粘土在初始配料中占比为10%，玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为9%。
[0050]在本申请的具体实现中，玻璃粉可以为无定形硅酸盐玻璃粉，无定形硅酸盐玻璃粉是指具有长程无序、短程有序的玻璃态结构，化学组成以二氧化硅和氧化铝等为主的硅酸盐粉末，具备较高的化学势和反应活性。1μm≤玻璃粉的粒径≤75μm在本申请中特指该玻璃粉的粒度分布需满足90%的颗粒其粒径≤75μm且≥1μm。
[0051]本申请通过采用铅锌尾矿在初始配料中占比为90%，粘土在初始配料中占比为10%，玻璃粉质量与初始配料总质量的比值为9%这一特定配比，核心目的是在实现大宗消纳铅锌尾矿的核心目标下，构建具有最佳协同反应性与成型性的物料配比。铅锌尾矿占比90%确保了铅锌尾矿资源化的主体与规模效益，玻璃粉作为关键活性调节剂与助熔剂，其质量与初始配料总质量的比值为9%，无定形硅酸盐玻璃粉在碱性或生物化学环境下能快速溶解，提供高活性的硅酸根、铝酸根离子，是激发体系反应、生成水化产物的关键驱动组分。在初始配料中占比为10%的粘土发挥可塑性与粘结性，在混合和成型阶段改善物料的工作性，同时提供补充的铝源，有助于在早期形成一定的绿色强度。此比例经过实验验证，能在不增加成本的前提下，制备出的砖体在抗压强度、吸水率和体积收缩率等方面达到较优的综合性能。
[0052]在本申请的一些实施例中，步骤101之前，还可以包括如下步骤：
对铅锌尾矿进行X射线荧光光谱分析或X射线衍射分析，得到尾矿分析结果，尾矿分析结果包含铅锌尾矿的化学成分与矿物相组成信息;
将化学成分与矿物相组成信息输入预设的算法模型，得到铅锌尾矿在初始配料中占比、玻璃粉的质量与初始配料的总质量的比值、生物预处理产物固化阶段的第一目标温度、脱水阶段的第二目标温度、分解阶段的第三目标温度和烧结阶段的第四目标温度。
[0053]其中，采用X射线荧光光谱分析或者采用X射线衍射分析可以获取铅锌尾矿精确的化学成分，并确定其主要及次要的矿物相种类与相对丰度。这些信息共同构成了对原料反应活性、烧结行为及环境风险的定量评估基础。
[0054]预设的算法模型内嵌了两个关键部分，第一关键部分为材料配比与反应规则库，材料配比与反应规则库具体包括基于大量实验数据与材料科学原理建立，包含不同化学成分、矿物混合物工作性、反应活性及最终性能影响的关联规则。第二关节部分为多目标优化算法，该算法的目标函数设置为在满足最终产品的强度要求、吸水率要求、透气性要求及工艺经济性的约束条件下，最大化尾矿利用率，通过多目标优化计算，输出优化的初始配料各成分占比以及改良剂的配比(即铅锌尾矿、粘土占初始配料的精确比例，以及玻璃粉作为改良剂，其质量与初始配料总质量的精确质量百分比)。同时，本申请预设的算法模型还可以集成热力学计算模块与烧结动力学经验数据库，具体的，可以根据输入的尾矿矿物相和确定的初始配料各成分占比以及改良剂的配比，预测在加热过程中可能发生的分解反应的起始与剧烈进行温度，还可以结合玻璃粉的助熔特性与配方总化学组成，预测生物预处理产物固化所需的第一目标温度、可以脱出主要水分所需的第二目标温度，以及实现充分液相烧结且不导致过度变形的第四目标温度，其中，各个目标温度可以为温度区间。
[0055]本申请实施例通过分析铅锌尾矿的分析，将分析结果与智能化的预设算法模型相结合，实现了从原料特性到定制化工艺配方与参数的定量、科学决策。将传统依赖经验试错的工艺开发模式，转变为一种数据驱动、可预测、可自适应调整的精准制造模式，能够针对不同来源、成分波动大的铅锌尾矿，自动生成与之匹配的最优初始配料各成分占比、改良剂的配比和烧结温度曲线，从而确保最终砖块成品性能的稳定性，并大幅提高工艺开发效率与原料的普适性。
[0056]步骤102，使用预设成型压力对所述成型混合物进行压制得到成型砖胚。
[0057]其中，预设成型压力是指根据目标产品的密度与强度要求，预先通过实验确定的压力数值或范围，单位通常为兆帕。压制是指利用压力设备，使模具型腔内的松散混合物在垂直方向承受压力，发生颗粒重排、塑性变形与孔隙减少的致密化过程。成型砖胚是指压制后获得的具有预定形状与尺寸、具备初始结构强度的中间产物。
[0058]本步骤的具体实施方式为，将所述成型混合物定量填入模具型腔，通过液压或机械压砖机，以恒定速率施加垂直方向压力至所述预设成型压力值，保压预定时间后卸压脱模。在具体实现中，预设成型压力可以为一组不同阶段不同的特定值，也可以为不同阶段的同一恒定值，预设成型压力的作用在于克服颗粒间的摩擦阻力，强制实现固体颗粒的紧密堆积与孔隙压缩，从而赋予砖胚所需的初始密度与几何形状。
[0059]在本申请的一些实施例中，步骤102可以包括如下步骤：
采用三阶段动态压力对所述成型混合物进行压制以排出所述成型混合物中的气体，得到所述成型砖胚，其中，所述三阶段动态压力包括低压阶段、中压阶段和高压阶段。
[0060]其中，三阶段动态压力是指一种按预定顺序、分三个不同压力水平依次施加的压制程序。排出气体是指在压力作用下，促使混合物料颗粒间滞留的空气或水汽等气体通过颗粒间隙向外逸散的过程。在本申请的具体实现中，三个阶段包括低压阶段、中压阶段和高压阶段。
[0061]本步骤的具体实施方式为，在低压阶段以第一预设压力对模具型腔内的成型混合物进行初步加压，该阶段的主要作用是使松散物料初步密实、均匀填充型腔，并建立气体逸出的初步通道。在低压阶段完成后进入中压阶段，将压力提升至第二预设压力进行持续压制，该阶段的作用是进一步压缩物料，促进颗粒重排，并使内部气体沿已形成的通道被有效驱赶排出。在中压阶段完成后进入高压阶段，将压力提升至第三预设压力并保压预定时间，该阶段的作用是实现物料的最终致密化，确保颗粒间达到紧密接触状态，形成具有足够初始强度的砖胚结构。三阶段动态压力中，各阶段的压力值、保压时间及压力转换速率需根据混合物的具体情况来确定。
[0062]在本申请的一些实施例中，步骤“采用三阶段动态压力对所述成型混合物进行压制以排出所述成型混合物中的气体”，可以包括如下子步骤：
在所述低压阶段采用3-5MPa的压力对所述成型混合物进行压制，以使所述成型混合物中的颗粒发生弹性位移和滚动;
在所述中压阶段采用10-15MPa的压力对所述成型混合物进行压制，以排除所述成型混合物中的气体;
在所述高压阶段采用18-22MPa的压力对所述成型混合物进行压制，以使所述成型混合物中的颗粒破碎并发生塑性变形，在所述低压阶段、中压阶段和所述高压阶段采用低频机械振动对所述成型混合物进行振动，所述低频机械振动的振动频率为20-50Hz。
[0063]其中，弹性位移和滚动是指在较低压力作用下，颗粒主要发生可恢复的相对位置移动和旋转，整体结构趋向于更紧密堆积的过程。排除气体是指在中等压力作用下，混合物颗粒间滞留的空气或水汽等气体被强制驱赶并通过颗粒间隙向自由表面逸散的过程。颗粒破碎与塑性变形是指在较高压力作用下，混合物中部分脆性颗粒发生断裂，同时部分塑性颗粒发生不可恢复的形状改变的过程。低频机械振动是指在压制过程中，通过外部机械装置向成型混合物及模具系统施加的、频率在20-50Hz范围内的周期性机械扰动。
[0064]本实施例的具体实施方式可以为：在低压阶段施加3-5MPa压力，主要作用于克服混合物颗粒间的初始静摩擦力，促使颗粒以弹性位移和滚动的方式重新排列，实现初步填充与密实，并为后续阶段建立均匀的应力分布基础。在此阶段同步施加20-50Hz的低频机械振动，通过振动能量辅助颗粒克服内摩擦，促进其更快速、更均匀地达到密堆状态。在中压阶段施加10-15MPa压力，在低压阶段形成的密实基础上，进一步压缩颗粒间隙，此时，颗粒间气体受到显著压缩，其逸出驱动力增大，同步施加的低频振动产生持续的微观剪切与扰动，有效破坏气体在毛细通道中的滞留，显著加速气体的排出过程，从而减少砖胚内部孔隙与缺陷。在高压阶段施加18-22MPa压力，使混合物承受接近或超过部分组分(如尾矿颗粒、玻璃粉)自身强度的应力。在此压力下，部分脆性颗粒发生破碎，产生更细小的新生颗粒;同时，塑性组分(如含水的粘土)发生不可逆的塑性流动变形。这两种作用共同促使成型混合物达到极限致密状态。同步施加的低频振动在此阶段有助于应力分布的均匀化，缓解因压力过高可能产生的局部应力集中或层裂现象，并辅助新生细颗粒的填充。
[0065]在本申请的具体实施过程中，低频机械振动可通过与压机下压板或模具集成的振动器实现，振动方向可以垂直于压制方向，也可以平行于压制方向，振动幅值也可根据物料特性或实际需求在不同范围内进行调整，例如，根据本申请的物料特性，振动幅度在0.1-1mm范围内调整。压制与振动的协同作用贯穿于整个三阶段过程，是实现高效排气和高致密化的关键技术手段。
[0066]步骤103：采用梯度升温对成型砖胚进行烧结得到砖块成品，其中，梯度升温包括第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，第一阶段采用第一目标温度，第二阶段采用第二目标温度，第三阶段采用第三目标温度，第四阶段采用第四目标温度。
[0067]其中，梯度升温是指将整个烧结过程划分为多个具有特定功能目标的连续温度阶段，并按预定升温速率使所述成型砖胚依次经历各阶段预设目标温度区域的热处理程序。烧结是指通过加热使砖胚发生一系列物理化学变化，最终形成具有稳定结构和高机械强度的致密硬化体的过程。
[0068]本申请的具体实施方式可以为，将梯度升温程序具体划分为四个功能阶段，各阶段依次作用于砖胚以实现其逐级转变。第一阶段，将砖胚加热至第一目标温度并保温。其技术目的在于，利用温和的热条件使砖胚中由生物活化过程引入的有机-矿物复合产物(如前述步骤中接种微生物后的分泌物)发生固定与稳定化，防止其在后续高温阶段被过快分解破坏，从而保留生物活化带来的部分有益效应。第二阶段将物料以特定升温速率加热至第二目标温度。第二阶段的主要目的是实现砖胚中各类水分的逐步、平缓脱除，包括自由水、吸附水及部分层间水的蒸发。控制升温速率对于避免因水分急剧汽化导致砖胚开裂至关重要。第三阶段将温度升至第三目标温度范围，在此阶段，砖胚中的有机组分(如前述步骤添加的植物纤维及铅锌尾矿中的生物质残留)发生热解与氧化分解，同时部分矿物组分(如在初始阶段接入的粘土矿物)发生脱羟基反应，晶格结构开始转变。在此温度区间的特定高温点进行保温，目的在于确保有机物的充分分解及部分不稳定矿物相的转化，为最终烧结创造洁净、活化的前驱体。在前述阶段完成后进入第四阶段，将温度进一步升至更高的第四目标温度，第四阶段是最终砖块成品实现最终致密化和获得目标性能的关键阶段，在设定的最高温度点进行充分保温，目的在于使物料中的玻璃相熔融与晶粒长大、以及孔隙的闭合与球化，从而实现颗粒间的牢固冶金或陶瓷结合，形成最终具有高强度的砖块成品。
[0069]在本申请的具体实施中，梯度升温程序可以在马弗炉、隧道窑或梭式窑等工业窑炉中进行。各阶段的目标温度、升温速率及保温时间，需根据砖胚的特定配方(尤其是本申请铅锌尾矿、玻璃粉、粘土及生物质与纤维的组成与性质)进行精确设计和优化。本申请通过这四个阶段的梯度升温控制，能够有序、协调地管理烧结过程中复杂的脱水、分解、相变与致密化反应，是获得结构均匀、性能达标之砖块成品的关键工艺保障。
[0070]在本申请的一些实施例中，第一阶段为生物预处理产物固化阶段，第二阶段为脱水阶段，第三阶段为分解阶段，第四阶段为烧结阶段，前述步骤“采用梯度升温对所述成型砖胚进行烧结得到砖块成品”可以具体包括如下子步骤：
在所述生物预处理产物固化阶段采用第一目标温度对所述成型砖胚进行热处理，得到第一阶段产物，所述第一目标温度为50-80℃，所述生物预处理产物固化阶段的保温时间2-4小时;
在所述脱水阶段采用所述第二目标温度对所述第一阶段产物进行脱水，得到第二阶段产物，所述第二目标温度为80-400℃，所述脱水阶段的升温速率为3-5℃/min;
在所述分解阶段采用所述第三目标温度对所述第二阶段产物进行分解，得到第三阶段产物，所述第三目标温度为400-900℃，所述分解阶段的升温速率为2-3℃/min，其中，在700-800℃保温30-60min;
在所述烧结阶段采用第四目标温度对第三阶段产物进行烧结，得到砖块成品，所述第四目标温度为900-1100℃，所述烧结阶段的升温速率为1-2℃/min，其中，在1060℃保温60min。
[0071]其中，生物预处理产物固化阶段指通过低温热处理，使砖胚内由前期生物活化过程形成的菌体、酶及有机-矿物复合产物得以热固定化的阶段，旨在稳定生物预处理效果。脱水阶段指通过平缓升温，有序脱除砖胚中物理吸附水、部分结合水及层间水的阶段，核心在于控制水分逸出速率以避免结构损伤。分解阶段指在中等温度区间，使砖胚内有机组分(如植物纤维)及不稳定矿物组分(如粘土矿物的结构水)发生热解、氧化及晶格转变的阶段。烧结阶段指在高温下，使物料颗粒间发生物质迁移、新生矿物相形成与生长、孔隙减少，从而实现致密化与强化的最终热处理阶段。
[0072]本申请的具体实施方式为，采用梯度升温程序，通过四阶段精确的温度与时间控制，对复杂组分砖胚烧结过程进行有序管理。具体为，固化阶段50-80℃低温2-4小时保温，目的在于利用温和热量使生物活性产物(接种微生物后的代谢物)缓慢失活并固化于基体中，避免了后续急骤升温对生物活性产物的破坏，从而保留了生物活化对物料微观结构和反应活性的部分改良作用。脱水阶段控制升温(3-5℃/min至400℃)，通过设定适宜的升温速率，使水分能够平缓、均匀地逸出，有效防止了因蒸汽压骤增导致的砖胚内部裂纹和鼓泡，为后续高温阶段提供了结构完整的中间体。分解阶段的阶梯式升温与中温保温(2-3℃/min，700-800℃保温)，技术核心在于，首先，较慢的升温速率适应了有机物热解吸热及矿物分解对热传递的更高要求;其次，在700-800℃的关键温度区间进行保温，确保了植物纤维等有机物的充分氧化分解，以及粘土矿物等组分的充分脱羟化和晶型初步转变，为最终烧结清除了挥发性物质并创造了活性较高的前驱体。烧结阶段的低速升温与高温终点保温(1-2℃/min至1060℃保温60min)，技术核心在于极慢的升温速率有利于减少高温下的热应力，促进温度均匀性。由前述内容可知，在铅锌尾矿在初始配料中占比90%，玻璃粉的质量与初始配料的总质量的比值为9%的配比条件下，烧结温度为1060℃、保温时间为60min时，抗压能力、吸水性和体积收缩率都相对稳定，在烧结阶段选定第四目标温度进行烧结，并在1060℃下进行60min的保温，确保了玻璃相的充分熔融、新晶相的发育生长以及孔隙的熔蚀与闭合，从而实现颗粒间的牢固结合与整体的高度致密化，这是获得高强度、高耐久性砖块成品的最直接技术保障。
[0073]综上所述，本申请采用四阶段梯度升温烧结工艺，通过各阶段温度、升温速率及保温时间的协同设计，系统性地解决了生物-矿物复合砖胚在烧结过程中生物效应保留、水分安全脱除、有机物彻底分解及最终高温致密化等一系列关键技术问题，是一种针对特定原料体系的优化烧结方法。
[0074]本申请通过将玻璃粉作为掺量来改性铅锌尾矿砖制备，玻璃粉的加入对烧结砖的抗压强度、吸水率和体积收缩率均有明显的影响，可以显著提升铅锌尾矿烧结砖的抗压强度，降低烧结砖的吸水率，增加铅锌尾矿的利用量，减少粘土的使用量，节省了成本，符合国家可持续发展需求，可以广泛应用于建筑材料的产生中。
[0075]参照图4，示出了本申请一实施例提供的一种玻璃粉改性铅锌尾矿砖制备工艺控制系统的结构示意图，所述系统包括：
原料处理模块401，用于对铅锌尾矿、玻璃粉和粘土进行混合得到成型混合物，其中，所述铅锌尾矿和所述粘土组成初始配料，所述铅锌尾矿在所述初始配料中占比为80%-100%，所述粘土在所述初始配料中占比为0%-20%，所述玻璃粉的质量与所述初始配料的总质量的比值大于0且小于10%;
成型模块402，用于使用预设成型压力对所述成型混合物进行压制得到成型砖胚;
烧结控制模块403，用于采用梯度升温对所述成型砖胚进行烧结得到砖块成品，其中，所述梯度升温包括第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，所述第一阶段采用第一目标温度，所述第二阶段采用第二目标温度，所述第三阶段采用第三目标温度，所述第四阶段采用第四目标温度。
[0076]本申请一实施例还提供了一种电子设备，可以包括处理器、存储器及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法。
[0077]本申请一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法。
[0078]以上对所提供的一种玻璃粉改性铅锌尾矿砖制备工艺控制方法和系统，进行了详细介绍，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
说明书附图(4)
