一种利用铁尾矿制备堇青石-莫来石复相耐热材料的方法

摘要

本发明涉及一种以铁尾矿为原料制备堇青石-莫来石复相耐热材料的方法，制备该材料的原料重量百分比为：铁尾矿30～50％、烧滑石5～20％、苏州土5～15％、紫木节3～5％、氧化铝粉20～37％，上述原料湿法混合后加入结合剂并搅拌均匀，陈化48小时，陈化后的混合料压制成型，成型后的坯体在80～120℃下烘干10～24小时，在1250～1400℃下烧成，保温时间2～5小时，得到堇青石-莫来石复相耐热材料。该工艺具有工艺简单、成本低、产品附加值高、尾矿综合利用率高等特点，适于工业化生产。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁尾矿制备堇青石-莫来石复相耐热材料的方法，属于无机非金属材料领 域。

背景技术

铁尾矿是一种固体废弃物，随着钢铁工业的迅猛发展，铁尾矿在工业固体废弃物中所占 的比例也越来越大。在技术及选矿工艺等因素的限制下，我国历史上铁矿资源回收率偏低。 再加上铁尾矿本身的数量庞大、结构性能复杂、类型较多等特点，使其在我国利用率非常低。 一方面给我们的环境造成困扰，另一方面也是资源的浪费。它不仅使我国的矿产资源不能得 到充分利用，还占用了大量的土地资源，消耗了大量的资金，影响了企业的经济效益。铁尾 矿的主要成分为SiO₂以及少量的Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO等，有时还会含有贵金属，如稀土 等(产地不同，成分略有差异)。目前已经公开的铁尾矿利用技术，主要包括将铁尾矿作为原 料制备水泥、混凝土、微晶玻璃、墙体材料，或者以铁尾矿为原料提炼回收其中贵金属和氧 化物。铁尾矿综合利用能够实现资源更大限度的有效利用，并且提高产品的附加值。

铁尾矿的潜在应用领域还有很多，如由于铁尾矿中含有大量的SiO₂、Al₂O₃因此可以应用 于高温结构材料制备，但目前这方面的报道十分鲜见。目前申请号为ZL200510027159.3的发 明专利提出了一种利用铁尾矿制备烧结砖的方法，该方法经过原料脱水、烘干、搅拌、陈化、 挤压成坯、砖坯、干燥、焙烧、冷却得到产品。申请号为ZL200610047981.0的发明专利提出 了一种用铁尾矿生产镁橄榄石耐火材料的方法，该方法与轻烧镁粉混合成为混合料，再加入 橄榄石熟料、可烧失物结合剂、外加水搅拌均匀，经成型、干燥、保温、烧成镁橄榄石耐火 材料。

本发明与上述报道不同，主要针对我国铁尾矿的利用现状，提出了一种以铁尾矿为主要 原料制备堇青石-莫来石复相耐热材料的新技术和新工艺。该工艺具有工艺简单、成本低、产 品附加值高、尾矿综合利用率高等特点，适于工业化生产，对于铁尾矿的综合利用、环境保 护乃至全民经济的发展都具有十分重要的意义。

发明内容

本发明主要涉及一种以铁尾矿为原料制备堇青石-莫来石复相耐热材料的方法，具体发明 内容如下：

1、按原料的重量百分比配料：铁尾矿30～50％、烧滑石5～20％、苏州土5～15％、紫木节 3～5％、氧化铝粉20～37％，组合物中各个组分的重量百分比之和为100％。上述原料湿法混合 后加入结合剂并搅拌混均，陈化48小时，陈化后的混合料压制成型，成型后的坯体在80～120 ℃下烘干10～24小时，在1250～1400℃下烧成，保温时间2～5小时，得到堇青石-莫来石复相 耐热材料。

2、原料中铁尾矿、烧滑石、苏州土、氧化铝粉做基质料，粒度应小于200目；紫木节做 骨料，粒度应为20～60目。

3、湿法混合的方法是铁尾矿、烧滑石、苏州土、紫木节、氧化铝粉按重量百分比配料后， 按质量百分比料∶球∶水＝1∶3∶1，与研磨介质球、水共同加入球磨罐中，球磨搅拌2小时， 出料后于80～120℃烘干24小时，即得成型用粉体。

3、所用结合剂为体积分数4％的聚乙烯醇水溶液，结合剂加入量为成型用混合固体粉体 质量的10～20％。

4、压制成型方法采用液压成型机进行材料的坯体成型，成型压力为50～100Mpa。

5、烧成工艺中的升温速率控制为：室温～600℃，5℃/min；600～1000℃，3℃/min；1000～ 最高烧成温度，2℃/min。

附图说明

图1为本发明的铁尾矿制备堇青石-莫来石复相耐热材料的工艺流程图。

图2为以实例1工艺条件下制备出的堇青石-莫来石复相耐热材料的XRD图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明，本发明不受这些制造实例所限。

实例1

1、按原料的重量百分比取铁尾矿35％、烧滑石15％、苏州土12％、紫木节4％、氧化铝 粉34％配料，上述原料湿法混合后加入体积分数4％的聚乙烯醇水溶液作为结合剂搅拌混合， 结合剂的加入量为固体粉体质量的10％，陈化48小时，陈化后的混合料于液压压力机上经 60Mpa压力压制成型，成型后的坯体在100℃下烘干15小时，在1300℃下烧成，保温时间2 小时，得到堇青石-莫来石复相耐热材料。

2、按原料的重量百分比取铁尾矿40％、烧滑石15％、苏州土10％、紫木节5％、氧化铝 粉30％配料，上述原料湿法混合后加入体积分数4％的聚乙烯醇水溶液作为结合剂搅拌混合， 结合剂的加入量为固体粉体质量的15％，陈化48小时，陈化后的混合料于液压压力机上经 60Mpa压力压制成型，成型后的坯体在100℃下烘干15小时，在1300℃下烧成，保温时间2 小时，得到堇青石-莫来石复相耐热材料。

3、按原料的重量百分比取铁尾矿45％、烧滑石10％、苏州土15％、紫木节5％、氧化铝 粉25％配料，上述原料湿法混合后加入体积分数4％的聚乙烯醇水溶液作为结合剂搅拌混合， 结合剂的加入量为固体粉体质量的15％，陈化48小时，陈化后的混合料于液压压力机上经 80Mpa压力压制成型，成型后的坯体在110℃下烘干20小时，在1250℃下烧成，保温时间3 小时，得到堇青石-莫来石复相耐热材料。

4、按原料的重量百分比取铁尾矿50％、烧滑石10％、苏州土11％、紫木节4％、氧化铝 粉25％配料，上述原料湿法混合后加入体积分数4％的聚乙烯醇水溶液作为结合剂搅拌混合， 结合剂的加入量为固体粉体质量的18％，陈化48小时，陈化后的混合料于液压压力机上经 90Mpa压力压制成型，成型后的坯体在120℃下烘干10小时，在1350℃下烧成，保温时间3 小时，得到堇青石-莫来石复相耐热材料。