一种利用承德地区磁铁矿尾矿细泥协同钼矿尾矿细泥和萤石矿尾矿细泥低温烧结制备陶瓷材料的方法

摘要

本发明涉及一种利用承德地区磁铁矿尾矿细泥协同钼矿尾矿细泥和萤石矿尾矿细泥低温烧结制备陶瓷材料的方法，涉及固体废弃物综合利用、陶瓷材料技术领域。本发明以河北省承德地区磁铁矿尾矿、钼矿尾矿和萤石矿尾矿的细泥为原料，添加低熔点矿物(钾长石和钠长石)和烧结助剂(水玻璃)，通过干燥、筛分、球磨、干压成型以及热处理等工艺制备尾矿基低温烧成陶瓷材料。本发明基于尾矿细泥成分差异大、品质低、材料化利用难度大的共性问题，通过加入外加剂，制备得到具有烧结温度低且性能优良的陶瓷材料。本发明方法具有成本低廉、绿色清洁且工艺简单可行等优点，为提高资源综合利用率、减少环境污染以及对典型尾矿的资源化综合利用具有重要意义。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用承德地区磁铁矿尾矿细泥协同钼矿尾矿细泥和萤石矿尾矿细泥低温烧结制备陶瓷材料的方法，属于固体废弃物综合利用、陶瓷材料技术领域。

背景技术

在推进社会高质量发展的新形势下，全面提高矿产资源利用率是时代给予的紧迫而艰巨的任务。

尾矿的危害主要体现在占用大量土地、引发环境污染、引发重大地质灾害和工程事故以及存在资源浪费问题等方面。随着矿业的进一步开采，其废弃物的排放破坏和占用了大量的土地资源。其次尾矿粒度较细，如果长期堆存，风化现象会很严重，产生二次扬尘，在周边地区四处飞扬，污染坏境。再加上选矿设备陈旧，自动化和管理水平不高，选矿回收率低等会造成资源的严重浪费。而细泥是指粒度小于200目的尾矿，具有成分复杂且难处理的问题。

利用尾矿制备陶瓷的应用研究越来越多。普通陶瓷是天然黏土、矿物等，经过粉碎混合、成型、煅烧等环节制作出的工艺品或者是生活用品。尾矿陶瓷与普通陶瓷相比，成分相似，烧结温度更低，而且尾矿可以取代其部分的原材料，降低矿产资源使用量，在降低成本的同时，保护了环境，另外陶瓷性能也得到明显的改善。其中磁铁矿尾矿、钼矿尾矿以及萤石矿尾矿的细泥中含有较多的Al2O3以及SiO2等，能够提供陶瓷烧结所需的铝硅质成分，且对降低陶瓷烧结温度具有促进作用。所以利用磁铁矿尾矿、钼矿尾矿以及萤石矿尾矿的细泥进行低温烧结陶瓷研究，对降低陶瓷生产成本以及提高矿产资源综合利用率等具有重大意义。

基于上述问题，本发明以承德地区磁铁矿尾矿、钼矿尾矿以及萤石尾矿细泥为原料，通过添加外加剂的方法，制备得到性能良好且烧结温度低尾矿基陶瓷材料，为解决承德地区尾矿堆积问题、降低陶瓷材料烧结成本以及提高矿产资源综合利用率具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用承德地区磁铁矿尾矿细泥协同钼矿尾矿细泥和萤石矿尾矿细泥低温烧结制备陶瓷材料的方法。本发明利用尾矿细泥制备陶瓷材料，使矿产资源综合利用率提高，且制备方法简单，生产成本低。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提出一种利用承德地区磁铁矿尾矿细泥协同钼矿尾矿细泥和萤石矿尾矿细泥低温烧结制备陶瓷材料的方法，其特征在于：磁铁矿尾矿、钼矿尾矿、萤石尾矿的细泥粒径小于200目，低熔点矿物(外加)钾长石和钠长石添加量＜20％(0％，5％，10％，15％，20％)，烧结助剂(外加)水玻璃添加量＜12％(0％，4％，8％，12％)。

本发明提出的一种利用承德地区尾矿细泥低温烧结制备陶瓷材料的方法，其特征在于：所述方法首先将磁铁矿尾矿、钼矿尾矿、萤石尾矿原料以及外加剂在100℃电热恒温鼓风干燥箱内12h；将烘干后的尾矿原料和外加剂取出，将尾矿原料进行破碎、筛分，得到粒径小于200目的尾矿细泥，然后分别进行封装；将尾矿细泥与外加剂按比例混合后球磨，将球磨后的混料在100℃电热恒温鼓风干燥箱内24h；再将混料进行干压成型，将成型试样置于100℃电热恒温鼓风干燥箱内12h；将烘干后的试样放入箱式电阻炉中进行热处理，升温机制为：以系统设定速率升温至200℃，之后升温速率为5℃/min，升至目标温度(900℃，950℃，1000℃，1050℃，1100℃)后保温3h，冷却后即得到本发明的尾矿基低温烧成陶瓷材料。

本发明的显著优点是：一种利用承德地区磁铁矿尾矿细泥协同钼矿尾矿细泥和萤石矿尾矿细泥低温烧结制备陶瓷材料的方法，涉及的原料具有成本低廉且容易获取的优点，制备工艺简单，提高了磁铁矿、钼矿以及萤石矿的利用率，对解决磁铁矿尾矿、钼矿尾矿以及萤石矿尾矿的堆积及环境污染问题提供了一种新的可行的方法，且降低了陶瓷的烧结温度，具有良好的商业价值。

附图说明

图1为本发明实施例1所提供的样品在各烧结温度下的外貌图

图2为本发明实施例1所提供的样品微观形貌图

图3为本发明实施例1所提供的样品微观形貌图

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，并不能限制本发明范围。

实施例1

一种利用承德地区磁铁矿尾矿细泥协同钼矿尾矿细泥和萤石矿尾矿细泥低温烧结制备陶瓷材料的方法，其步骤如下：

原料：磁铁矿尾矿细泥主要成分为SiO

钼矿尾矿细泥主要成分为SiO

萤石矿尾矿细泥主要成分为SiO

所述的原料中，磁铁矿尾矿细泥的含量为60％，钼矿尾矿细泥的含量为30％，萤石矿尾矿的含量为10％；钾长石添加量为15％(外加)，水玻璃添加量为8％(外加)。

先将尾矿细泥原料与外加剂按比例混合球磨8h，将球磨好后的混料在100℃电热恒温鼓风干燥箱内24h，将干燥后的混料封装备用。

取8g混料加适量水研磨后经粉末压片机干压成型为直径20mm的圆柱体试样，成型压力为4MPa；取3g混料加适量水研磨后经粉末压片机干压成型为45mm*6mm的条形试样，成型压力为4MPa，将成型后的试样在100℃电热恒温鼓风干燥箱内12h。

将干燥后的试样放入箱式电阻炉中进行热处理，升温机制为：以系统设定速率升温至200℃，之后升温速率为5℃/min，升至900℃，保温3h，最后得到尾矿基低温烧结陶瓷。