CN102180650B - 以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法。其技术方案是:先将55~65wt%的铁尾矿粉、20~25wt%的高岭土和10~25wt%的石英粉混合,外加上述原料8~10wt%的水,球磨为粒径小于0.074mm的浆料;再将该浆料干燥至含水率为15~20wt%,碾细混匀,密封放置1~3天,挤压成型;然后将砖坯室内自然干燥24~48h,在100~105℃条件下烘干1~2h;最后将烘干后的坯体放入炉中,以5~10℃/min的升温速率升温至1170~1230℃,保温20~30min,随炉自然冷却至室温,制得瓷质砖。本发明具有环境友好、生产成本低、原料配方和生产工艺简单的特点,开拓了低硅高铁类尾矿大宗高附加值利用的新方法,其产品性能达到国家标准。
Description
技术领域
本发明属于建筑陶瓷材料技术领域,具体涉及一种以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法。
背景技术
铁尾矿作为选矿后的废渣,是工业固体废物的主要组成部分。当前对于尾矿的大宗高效利用研究主要是在建筑材料方面,用来作为生产水泥、混凝土砌块、免烧砖、蒸压砖和烧结砖等原料,也有用作制备陶瓷、微晶玻璃、耐火材料等。其中,对于低硅铁尾矿(SiO2<50wt%)的利用,主要是用在混凝土砌块、免烧砖的生产上,但由于硅含量低,在原料中主要是充当细集料的作用,使得利用尾矿生产的免烧建材产品的强度低和耐久性差;也有少数用作生产烧结砖、玻化砖、微晶玻璃的研究报道,但由于技术上不成熟,均未形成相应的产业。关于含低硅同时高铁(Fe2O3>20wt%)的尾矿利用上,目前已开发用于制备免烧砖、蒸压砖和烧结砖的技术,但对于利用该类尾矿制备瓷质砖的研究未见报道。
瓷质砖是指用于建筑物墙面、地面起装饰作用和保护作用的吸水率不大于0.5%的无釉砖和用于建筑物墙面的吸水率不大于1%的有釉砖,均以其优良性能在建筑材料中占据重要地位。传统瓷质砖的生产主要是以高岭土、长石、石英、叶腊石、珍珠岩、硅灰石、滑石等矿物为原料,通过配料、球磨、过筛除铁、喷雾干燥、造粒、压制成型、烘坯、烧成等工序来生产,为了获得适当颜色有时还要外加着色工序,存在配方中过分依赖优质原料和生产工序复杂的特点。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷,目的是提供一种工艺简单、成本低和环境友好的以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:该瓷质砖的组分及其含量是:铁尾矿粉为55~65wt%,高岭土为20~25wt%,石英粉为10~25wt%。
该瓷质砖的制备方法是:先按上述原料及其含量配料,外加上述原料8~10wt%的水,球磨为粒径小于0.074mm的浆料;再将该浆料干燥至含水率为15~20wt%,碾细混匀,密封放置1~3天,挤压成型;然后将砖坯室内自然干燥24~48h,在100~105℃条件下烘干1~2h;最后将烘干后的坯体放入炉中,以5~10℃/min的升温速率,升温至1170~1230℃,保温20~30min,随炉自然冷却至室温,制得瓷质砖。
所述的铁尾矿粉的SiO2含量为24~30wt%,Fe2O3含量为40~45wt%,粒径小于0.074mm占80%以上,可塑性中等。
所述的高岭土的SiO2含量为40~45wt%,Al2O3含量为35~40wt%,粒径小于0.037mm占90%以上。
所述的石英粉的SiO2含量大于98wt%,粒径小于0.150mm占90%以上。
所述的挤压成型是采用真空螺旋挤出机挤压成条状,切制成方形砖坯,其中挤出压力为2~3MPa,真空度为0.06~0.08MPa。
由于采用上述技术方案,本发明具有以下有益效果:
1、以低硅高铁尾矿为主要原料制备瓷质砖,开发了该类低硅高铁尾矿利用的新途径,提高了资源的利用率,解决了该类低硅高铁尾矿堆存的安全隐患、污染环境和资源浪费等问题;
2、以铁尾矿为主要原料,仅加入少量的高岭土和石英,配方简单,且不需加入价格较贵的长石类熔剂原料及色料,大大降低了该瓷质砖的生产成本;
3、由于原料中铁含量已经很高,因此无需过筛除铁这一步而直接生产红褐色瓷质砖,同时去掉了喷雾干燥、造粒工序,简化生产工序。用挤压成型的方法代替传统的压制成型,制得的瓷质砖吸水率小于0.5%,断裂模数大于50MPa,其他性能指标均达到GB/T4100-2006陶瓷砖国家标准。
因此,本发明具有环境友好、生产成本低、原料配方和生产工艺简单的特点,开拓了低硅高铁类尾矿大宗高附加值利用的新方法,其产品性能达到国家标准。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述,并非对其保护范围的限制。
为避免重复,先将本具体实施方式所要涉及到的原料或工艺参数统一描述如下,具体实施例中不再赘述:
铁尾矿粉的SiO2含量为24~30wt%,Fe2O3含量为40~45wt%,粒径小于0.074mm占80%以上,可塑性中等;高岭土的SiO2含量为40~45wt%,Al2O3含量为35~40wt%,粒径小于0.037mm占90%以上;石英粉的SiO2含量大于98wt%,粒径小于0.150mm占90%以上;挤压成型是采用真空螺旋挤出机挤压成条状,切制成方形砖坯,其中挤出压力为2~3MPa,真空度为0.06~0.08MPa。
实施例1
一种以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法,该瓷质砖的组分及其含量是:铁尾矿粉为55~58wt%,高岭土为20~22wt%,石英粉为22~25wt%。
该瓷质砖的制备方法是:先按上述原料及其含量配料,外加上述原料8~9wt%的水,球磨为粒径小于0.074mm的浆料;再将该浆料干燥至含水率为15~18wt%,碾细混匀,密封放置1~2天,挤压成型;然后将砖坯室内自然干燥24~36h,在100~105℃条件下烘干1~2h;最后将烘干后的坯体放入炉中,以5~8℃/min的升温速率,升温至1180~1220℃,保温20~30min,随炉自然冷却至室温,制得瓷质砖。
本实施例所制备的瓷质砖,外观为红褐色,呈细腻光滑状,吸水率为0.20~0.39%,断裂模数为50.69~67.55MPa,其他性能指标均达到GB/T4100-2006陶瓷砖国家标准。
实施例2
一种以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法,该瓷质砖的组分及其含量是:铁尾矿粉为55~58wt%,高岭土为22~25wt%,石英粉为20~22wt%。
该瓷质砖的制备方法是:先按上述原料及其含量配料,外加上述原料9~10wt%的水,球磨为粒径小于0.074mm的浆料;再将该浆料干燥至含水率为18~20wt%,碾细混匀,密封放置2~3天,挤压成型;然后将砖坯室内自然干燥36~48h,在100~105℃条件下烘干1~2h;最后将烘干后的坯体放入炉中,以8~10℃/min的升温速率,升温至1190~1230℃,保温20~30min,随炉自然冷却至室温,制得瓷质砖。
本实施例所制备的瓷质砖,外观为红褐色,呈细腻光滑状,吸水率为0.11~0.28%,断裂模数为60.35~71.26MPa,其他性能指标均达到GB/T4100-2006陶瓷砖国家标准。
实施例3
一种以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法,该瓷质砖的组分及其含量是:铁尾矿粉为58~60wt%,高岭土为20~22wt%,石英粉为18~20wt%。
该瓷质砖的制备方法是:先按上述原料及其含量配料,外加上述原料8~9wt%的水,球磨为粒径小于0.074mm的浆料;再将该浆料干燥至含水率为15~18wt%,碾细混匀,密封放置1~2天,挤压成型;然后将砖坯室内自然干燥24~36h,在100~105℃条件下烘干1~2h;最后将烘干后的坯体放入炉中,以5~8℃/min的升温速率,升温至1180~1220℃,保温20~30min,随炉自然冷却至室温,制得瓷质砖。
本实施例所制备的瓷质砖,外观为红褐色,呈细腻光滑状,吸水率为0.16~0.35%,断裂模数为52.17~65.34MPa,其他性能指标均达到GB/T4100-2006陶瓷砖国家标准。
实施例4
一种以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法,该瓷质砖的组分及其含量是:铁尾矿粉为58~60wt%,高岭土为22~25wt%,石英粉为16~18wt%。
该瓷质砖的制备方法是:先按上述原料及其含量配料,外加上述原料9~10wt%的水,球磨为粒径小于0.074mm的浆料;再将该浆料干燥至含水率为18~20wt%,碾细混匀,密封放置2~3天,挤压成型;然后将砖坯室内自然干燥36~48h,在100~105℃条件下烘干1~2h;最后将烘干后的坯体放入炉中,以8~10℃/min的升温速率,升温至1190~1230℃,保温20~30min,随炉自然冷却至室温,制得瓷质砖。
本实施例所制备的瓷质砖,外观为红褐色,呈细腻光滑状,吸水率为0.12~0.23%,断裂模数为57.93~69.89MPa,其他性能指标均达到GB/T4100-2006陶瓷砖国家标准。
实施例5
一种以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法,该瓷质砖的组分及其含量是:铁尾矿粉为60~62wt%,高岭土为20~22wt%,石英粉为16~18wt%。
该瓷质砖的制备方法是:先按上述原料及其含量配料,外加上述原料8~9wt%的水,球磨为粒径小于0.074mm的浆料;再将该浆料干燥至含水率为15~18wt%,碾细混匀,密封放置1~2天,挤压成型;然后将砖坯室内自然干燥24~36h,在100~105℃条件下烘干1~2h;最后将烘干后的坯体放入炉中,以5~8℃/min的升温速率,升温至1180~1220℃,保温20~30min,随炉自然冷却至室温,制得瓷质砖。
本实施例所制备的瓷质砖,外观为红褐色,呈细腻光滑状,吸水率为0.15~0.38%,断裂模数为55.32~68.25MPa,其他性能指标均达到GB/T4100-2006陶瓷砖国家标准。
实施例6
一种以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法,该瓷质砖的组分及其含量是:铁尾矿粉为60~62wt%,高岭土为22~25wt%,石英粉为13~16wt%。
该瓷质砖的制备方法是:先按上述原料及其含量配料,外加上述原料9~10wt%的水,球磨为粒径小于0.074mm的浆料;再将该浆料干燥至含水率为18~20wt%,碾细混匀,密封放置2~3天,挤压成型;然后将砖坯室内自然干燥36~48h,在100~105℃条件下烘干1~2h;最后将烘干后的坯体放入炉中,以8~10℃/min的升温速率,升温至1190~1230℃,保温20~30min,随炉自然冷却至室温,制得瓷质砖。
本实施例所制备的瓷质砖,外观为红褐色,呈细腻光滑状,吸水率为0.12~0.25%,断裂模数为56.77~75.38MPa,其他性能指标均达到GB/T4100-2006陶瓷砖国家标准。
实施例7
一种以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法,该瓷质砖的组分及其含量是:铁尾矿粉为62~65wt%,高岭土为20~22wt%,石英粉为13~16wt%。
该瓷质砖的制备方法是:先按上述原料及其含量配料,外加上述原料8~9wt%的水,球磨为粒径小于0.074mm的浆料;再将该浆料干燥至含水率为15~18wt%,碾细混匀,密封放置1~2天,挤压成型;然后将砖坯室内自然干燥24~36h,在100~105℃条件下烘干1~2h;最后将烘干后的坯体放入炉中,以5~8℃/min的升温速率,升温至1170~1220℃,保温20~30min,随炉自然冷却至室温,制得瓷质砖。
本实施例所制备的瓷质砖,外观为红褐色,呈细腻光滑状,吸水率为0.17~0.41%,断裂模数为53.97~64.42MPa,其他性能指标均达到GB/T4100-2006陶瓷砖国家标准。
实施例8
一种以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖及其制备方法,该瓷质砖的组分及其含量是:铁尾矿粉为62~65wt%,高岭土为22~25wt%,石英粉为10~13wt%。
该瓷质砖的制备方法是:先按上述原料及其含量配料,外加上述原料9~10wt%的水,球磨为粒径小于0.074mm的浆料;再将该浆料干燥至含水率为18~20wt%,碾细混匀,密封放置2~3天,挤压成型;然后将砖坯室内自然干燥36~48h,在100~105℃条件下烘干1~2h;最后将烘干后的坯体放入炉中,以8~10℃/min的升温速率,升温至1170~1220℃,保温20~30min,随炉自然冷却至室温,制得瓷质砖。
本实施例所制备的瓷质砖,外观为红褐色,呈细腻光滑状,吸水率为0.22~0.38%,断裂模数为54.73~67.86MPa,其他性能指标均达到GB/T4100-2006陶瓷砖国家标准。
本具体实施方式具有以下有益效果:
1、以低硅高铁尾矿为主要原料制备瓷质砖,开发了该类低硅高铁尾矿利用的新途径,提高了资源的利用率,解决了该类低硅高铁尾矿堆存的安全隐患、污染环境和资源浪费等问题;
2、以铁尾矿为主要原料,仅加入少量的高岭土和石英,配方简单,且不需加入价格较贵的长石类熔剂原料及色料,大大降低了该瓷质砖的生产成本;
3、由于原料中铁含量已经很高,因此无需过筛除铁这一步而直接生产红褐色瓷质砖,同时去掉了喷雾干燥、造粒工序,简化生产工序。用挤压成型的方法代替传统的压制成型,制得的瓷质砖吸水率小于0.5%,断裂模数大于50MPa,其他性能指标均达到GB/T4100-2006陶瓷砖国家标准。
因此,本具体实施方式具有环境友好、生产成本低、原料配方和生产工艺简单的特点,开拓了低硅高铁类尾矿大宗高附加值利用的新方法,其产品性能达到国家标准。
Claims (5)
1.一种以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖的制备方法,其特征在于制备该瓷质砖的原料及其含量是:铁尾矿粉为55~65wt%,高岭土为20~25wt%,石英粉为10~25wt%;
所述的铁尾矿粉的SiO2含量为24~30wt%,Fe2O3含量为40~45wt%,粒径小于0.074mm占80%以上,可塑性中等;
该瓷质砖的制备方法是:先按上述原料及其含量配料,外加上述原料8~10wt%的水,球磨为粒径小于0.074mm的浆料;再将该浆料干燥至含水率为15~20wt%,碾细混匀,密封放置1~3天,挤压成型;然后将砖坯室内自然干燥24~48h,在100~105℃条件下烘干1~2h;最后将烘干后的坯体放入炉中,以5~10℃/min的升温速率,升温至1170~1230℃,保温20~30min,随炉自然冷却至室温,制得瓷质砖。
2.根据权利要求1所述的以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖的制备方法,其特征在于所述的高岭土的SiO2含量为40~45wt%,Al2O3含量为35~40wt%,粒径小于0.037mm占90%以上。
3.根据权利要求1所述的以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖的制备方法,其特征在于所述的石英粉的SiO2含量大于98wt%,粒径小于0.150mm占90%以上。
4.根据权利要求1所述的以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖的制备方法,其特征在于所述的挤压成型是采用真空螺旋挤出机挤压成条状,切制成方形砖坯,其中挤出压力为2~3MPa,真空度为0.06~0.08MPa。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的以低硅高铁尾矿为主要原料的瓷质砖的制备方法所制备的瓷质砖。
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