CN101701109A - 一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，涉及铝土矿选矿尾矿的综合利用方法。其特征在于其制备过程的步骤包括：(1)将铝土矿选矿尾矿经磨细分级得到粒径为5～20μm的铝土矿选矿尾矿超细粉体；(2)将铝土矿选矿尾矿超细粉体加入包括钛酸酯和铝酸酯的复合表面改性剂进行改性。本发明工艺简便、原材料来源广泛且加工成本低廉，尾矿利用又可以减少占地及环境污染，具有显著的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，涉及铝土矿选矿尾矿的综合利用方法。
背景技术
我国铝土矿的铝硅比(矿石中Al2O3与SiO2的质量比，简称A/S)较低，一般为提高铝土矿的A/S比，需要对铝土矿进行选矿，以便直接应用于拜耳法工业生产(要求A/S不小于10，相对于烧结法，能耗低)。但在进行选矿后，会产生大量尾矿，尾矿产率一般在25％左右。这些尾矿的堆存将带来环境污染、土地占用等一系列问题。另外，尾矿中还含有一定的有用矿物成分，这又将造成一定的资源浪费。为了解决尾矿的环保问题，提高尾矿的综合利用水平，国内外对此进行过一系列探讨，并提出一些有效的利用途径。
然而，目前国内外的研究显示，铝土矿选尾矿的资源化利用途径目前主要包括生产建筑材料、化工产品、井下填料以及有价组分的提取。选矿尾矿中含有高岭石、伊利石、一水硬铝石等矿物。这些都是较有价值的非金属矿物资源，可代替天然原料作为生产环境材料的原料。如中国铝业中州分公司利用选尾矿改性后配制的低温陶瓷水泥具有良好的凝结性和强度；洛阳耐火材料研究所对选尾矿进行煅烧及制砖试验，结果显示：制出的粘土砖可达到盛钢桶用粘土制品标准要求。铝土矿选尾矿用于耐火材料工业与建材行业，技术上可行，但经济效益较低，且选尾矿的利用率也不高。另外，也可以利用选尾矿生产人造石材、墙体材料、铝硅合金、4A沸石以及吸水材料等；如中国铝业郑州研究院的王建立等利用选尾矿生产复合吸水材料，尾矿利用率可高达50％。但应用效益不大。选尾矿中含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2等具有回收价值的有价组分，其品位常常大于相应的原生矿品位，也可以从铝土矿选矿尾矿中提取这些有用组分。目前，主要集中在对选尾矿中铁、氧化铝、二氧化钛、氧化硅的提取，但是回收这些有用组分价值太高。还未见有将铝土矿尾矿作塑料填料的相关研究报道。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种工艺简便、原材料来源广泛且加工成本低廉，能有效减少占地及环境污染，经济效益和社会效益显著的铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于其制备过程的步骤包括：
(1)将铝土矿选矿尾矿经磨细分级得到粒径为5～20μm的铝土矿选矿尾矿超细粉体；
(2)将铝土矿选矿尾矿超细粉体加入包括钛酸酯和铝酸酯的复合表面改性剂进行改性。
本发明的一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于所述的磨细过程采用环流磨进行干法磨制。
本发明的一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于所述的加入包括钛酸酯和铝酸酯的复合表面改性剂进行改性过程在表面改性剂的加入量为铝土矿选矿尾矿超细粉体重量的1％～4％。
本发明的一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于所述的钛酸酯和铝酸酯的复合表面改性剂中钛酸酯和铝酸酯的重量比为1∶1。
本发明的一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于所述的加入包括钛酸酯和铝酸酯的复合表面改性剂进行改性过程是在60℃～120℃温度下，进行搅拌混合改性10～50min。
本发明的一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于钛酸酯和铝酸酯的复合表面改性剂是通过喷雾的方式加入搅拌中的铝土矿选矿尾矿超细粉体的。
采用本发明的方法，制备的塑料填料超细改性铝土矿尾矿粉的粒度分布均匀，活化指数高，在聚合物中填料能与PVC树脂较好的相容，应用于软质PVC板材、硬质PVC板材、PVC管材配方试验中，板材通过高速捏合、挤出造粒、热压成型，管材通过直接挤出成型，符合国家标准。
本发明的方法，以铝土矿选矿尾矿为原料，通过干法超细加工、表面改性从而在PVC填料中获得应用。由于尾矿与目前市场中无机填料成份相似、热稳定性好，且尾矿粉体中矿物相颗粒表面适合表面改性，作为聚合物填料具有技术可行性。超细尾矿填料使无机物和有机物的结合界面微观结构获得改善，高分子聚合物的力学性质和物理功能得到增强。为铝土矿尾矿的综合利用提供一个新的思路。
具体实施方式
一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其操作步骤包括：将铝土矿选矿尾矿经环流磨进行干法超细加工，得到粒度d98≤10μm的粉体，分级获得粒径为5～20μm的超细粉体，再将得到的粉体加入复合表面改性剂在加热混合设备中进行干法改性，表面改性剂包括钛酸酯和铝酸酯，用量为1％～4％，改性时间为10～50min，改性温度为60℃～120℃，然后将改性后的超细粉体用作塑料填料。
本发明的方法，对超细尾矿粉体的表面改性采用干法改性工艺，间歇操作，选用钛酸酯(NDZ)和铝酸酯(SG)为表面改性剂。先将超细尾矿粉20Kg置于高速混合改性机组(SGR25A)，转速800r/min，加热至80℃，然后将配置好的复合表面活性剂(NDZ+SG表面活性剂(1∶1)，通过喷雾设备缓慢喷入改性机内，升高温度至60～120℃，提高转速至1000～1100r/min，恒温、保持10～50min，冷却、检测活化指数可达到90％以上。
实施例1
将干燥后的尾矿粉500Kg加入超细环流磨进行研磨，采用分级设备，得到粒径为5～10μm的超细粉体。然后用干法对超细尾矿粉进行表面改性，间歇操作，取20Kg超细尾矿粉置于高速混合改性机组(SGR25A)，转速800r/min，加热至80℃，保持10min以除去水分，然后通过喷雾设备加入钛酸酯(NDZ)和铝酸酯(SG)表面活性剂(1∶1)，用量为尾矿粉重量的4％；升高温度至110℃，提高转速至1100r/min。恒温、保持30min，冷却，测定活化指数为92％。以填料/树脂＝50％的添加量为试验配方用于软质PVC板材中(超细尾矿粉12.5Kg、PVC树脂25Kg、增塑剂14Kg、稳定剂0.9Kg、改性剂0.2Kg)，然后通过高速捏合、挤出造粒、热压成型，所得制品按国家标准进行测试，各项性能指标都达到厂家应用标准。
实施例2
将干燥后的尾矿粉500Kg加入超细环流磨进行研磨，采用分级设备，得到粒径为15～20μm的超细粉体。然后用干法对超细尾矿粉进行表面改性，间歇操作，取20Kg超细尾矿粉置于高速混合改性机组(SGR25A)，转速800r/min，加热至80℃，保持10min以除去水分，然后通过喷雾设备加入钛酸酯(NDZ)和铝酸酯(SG)表面活性剂(1∶1)，用量为尾矿粉重量的2％；升高温度至100℃，提高转速至1000r/min，恒温、保持20min，冷却，测定活化指数为90％。以填料/树脂＝60％的添加量为试验配方用于软质PVC板材中(超细尾矿粉15Kg、PVC树脂25Kg、增塑剂14Kg、稳定剂0.9Kg、改性剂0.2Kg)，然后通过高速捏合、挤出造粒、热压成型，所得制品按国家标准进行测试，各项性能指标都达到厂家应用标准。
实施例3
将干燥后的尾矿粉500Kg加入超细环流磨进行研磨，采用分级设备，得到粒径为5～10μm的超细粉体。然后用干法对超细尾矿粉进行表面改性，间歇操作，取20Kg超细尾矿粉置于高速混合改性机组(SGR25A)，转速800r/min，加热至80℃，保持10min以除去水分，然后通过喷雾设备加入钛酸酯(NDZ)和铝酸酯(SG)表面活性剂(1∶1)，用量为尾矿粉重量的3％；升高温度至110℃，提高转速至1100r/min。恒温、保持30min，冷却，测定活化指数为91％。以填料/树脂＝20％的添加量为试验配方用于化工用PVC-U管材中(超细尾矿粉20Kg、PVC树脂100Kg、润滑剂剂2Kg、稳定剂4.0Kg、改性剂2Kg)，然后通过高速捏合、双螺杆挤出成型，所得制品按国家标准进行测试，各项性能指标都达到国家标准标准。实施例1中所得软质PVC制品的主要性能指标如表1所示，实施例3中所得PVC-U管材制品的主要性能指标如表2所示。
表1.超细尾矿粉用于软质PVC板材的主要性能指标
表2.化工用PVC-U管材检测结果
Claims (6)
1.一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于其制备过程的步骤包括：
(1)将铝土矿选矿尾矿经磨细分级得到粒径为5～20μm的铝土矿选矿尾矿超细粉体；
(2)将铝土矿选矿尾矿超细粉体加入包括钛酸酯和铝酸酯的复合表面改性剂进行改性。
2.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于所述的磨细过程采用环流磨进行干法磨制。
3.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于所述的加入包括钛酸酯和铝酸酯的复合表面改性剂进行改性过程在表面改性剂的加入量为铝土矿选矿尾矿超细粉体重量的1％～4％。
4.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于所述的钛酸酯和铝酸酯的复合表面改性剂中钛酸酯和铝酸酯的重量比为1∶1。
5.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于所述的加入包括钛酸酯和铝酸酯的复合表面改性剂进行改性过程是在60℃～120℃温度下，搅拌混合改性10～50min。
6.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿尾矿制备塑料填料的方法，其特征在于钛酸酯和铝酸酯的复合表面改性剂是通过喷雾的方式加入搅拌中的铝土矿选矿尾矿超细粉体的。
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