CN102399080A - 一种石墨尾矿综合利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种综合利用石墨尾矿的方法。本发明以石墨尾矿、石英粉、高岭土为原料，按照一定的质量配比混合后共混研磨，然后经过加水混合并陈化后加压成型，最后再经过高温煅烧，制备成长石质日用陶瓷。要求石墨尾矿、石英粉、高岭土的质量比为50～75∶5～35∶15～45。本发明制得的日用瓷具有强度高、致密性好、吸水率低、收缩率小、不易变形的特点。

Description

一种石墨尾矿综合利用的方法

所属技术领域

本发明涉及到一种石墨尾矿综合利用的方法，属于环境工程和固体废弃物回收利用领域。

背景技术

石墨作为一种兼具高导电性、高导热性、耐酸碱腐蚀和润滑等多种特性的重要非金属矿物材料，在众多工业领域有着广泛的应用。近年来，随着我国工业技术的快速发展，石墨的需求量与日俱增。而石墨开采过程中排放的尾矿大量堆积，造成了占用土地、污染水体和土壤等环境危害并具有溃坝的巨大安全隐患。据统计，每生产1t石墨产品平均需要排放石墨尾矿20t左右。目前我国有大小石墨尾矿库100多座，且平均服役年限仅为5年。这些尾矿库对矿区安全形成巨大威胁。石墨尾矿的资源化利用是解决上述问题的主要途径之一。

目前，国内外利用石墨尾矿的主要途径是制备烧结砖、免烧砖等建筑材料。部分石墨尾矿在石墨矿废弃后作回填材料使用。其中制备烧结砖是大量回收利用石墨尾矿的途径。但是在烧制烧结砖时，含有石墨尾矿的坯料烧成温度区间较小，对烧成制度影响较大，工艺要求严格。烧结砖中石墨尾矿的用量只能占到总质量的30％左右，且烧结砖的销售半径直接影响尾矿的利用量。

目前制备日用陶瓷的主要原材料为优质粘土、长石、石英等天然矿物。石墨尾矿主要矿物成分为微斜长石、石英、白云母，并含少量闪石、赤铁矿、绿泥石和选矿残留的石墨。石墨尾矿中还含有部分浮选药剂，包括氢氧化钙和黄药、煤油等。本发明以石墨尾矿为主要原料，并配以少量石英粉和高岭土制备了日用陶瓷。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨尾矿综合利用的方法。它是以石墨尾矿为主要原料，配以少量石英粉和高岭土，经过混合磨细、半干压成型、坯料干燥、陶瓷烧成等工序制成。制得的陶瓷为长石质陶瓷。通过上述处理，可以将尾矿全部加以利用并去除尾矿中残留的、对环境有害的浮选有机药剂，达到石墨尾矿资源化利用的目的。

本发明通过以下措施实现了石墨尾矿的综合利用：

(1)将石墨尾矿、石英粉、高岭土按照质量比为50～75∶5～35∶15～45的比例称量后混合均匀，在球磨机中球磨分散，使混合物的细度达到200目～600目；

(2)将研磨好的物料与水按照质量比为100∶20～35的比例混合均匀后陈化24～72h，然后在压力成型机中成型，制得陶瓷坯料。成型压力为10～25MPa；

(3)将陶瓷坯料在干燥机中干燥至含水率小于坯料质量的1.0％；

(4)将干燥后的坯料进行煅烧，烧成温度为1030℃～1100℃。煅烧后均匀降温，即得长石质日用陶瓷。

本发明制备的日用瓷具有强度高、致密性好、吸水率低、收缩率小、不易变形的特点，可以作为日用陶瓷产品使用。

本发明制备的日用瓷由于利用了石墨尾矿中的长石、云母、石英等有效成分，且尾矿的细度已经达到80目，减少了研磨成本，因此其生产成本较普通日用瓷大大降低。

本发明的石墨尾矿综合利用的具体方法是：

原材料选用：

1.石墨尾矿，选用石墨矿浮选后排放的尾渣，细度80目～120目；

2.石英粉，细度40目～200目，SiO₂含量大于90％；

3.高岭土，选用水洗高岭土，Al₂O₃含量大于30％。

原则生产工艺过程的具体步骤是：

A、按照石墨尾矿、石英粉、高岭土质量比为50～75∶5～35∶15～45的要求，称取石墨尾矿、石英粉和高岭土，至于球磨机中混合研磨至混合物的细度达到200目～600目，获得制备陶瓷用原料；

B、按照上述原料与水的质量比为100∶20～35的要求称取制备陶瓷用原料和水，混合搅拌均匀后陈化24～72h，然后在压力成型机中成型，获得陶瓷生坯。成型压力为10～25MPa；

C、将陶瓷坯料在干燥机中干燥至含水率小于坯料质量的1.0％；

D、将干燥后的坯料进行煅烧。烧成过程的工艺条件为：常温～500℃区间升温速率3℃/min～10℃/min，500℃～1100℃区间升温速率为1℃/min～2.5℃/min，烧成温度为1030℃～1100℃，恒温2～5h，由烧成温度降温到300℃的降温速率为3℃/min～7℃/min，300℃以下可自然降温。

具体实施方式

实施例1：

1.将400g石墨尾矿、280g石英粉、120g高岭土混合均匀后在球磨机中研磨30min，使混合物细度达到200目筛余小于1％；

2.将步骤1制得的混合粉体300g与60g水混合搅拌均匀，再在密闭空间中放置陈化24h，然后在压力成型机中压制成型，成型压力为10MPa；

3.将成型的陶瓷坯料置于干燥机中，105℃下干燥24h，使含水率小于1.0％；

4.将干燥后的坯料进行煅烧。烧成工艺为：常温～500℃区间升温速率3℃/min，500℃～1100℃区间升温速率为1℃/min，烧成温度为1030℃，恒温2h，由烧成温度降温到300℃的降温速率为7℃/min，300℃以下自然降温。

按实施例1制成的陶瓷样品的主要性能列于表1。以石墨尾矿为主要原料制备的陶瓷的性能符合日用瓷的技术标准，可以作为日用瓷使用。

实施例1制得的陶瓷样品的主要性能表1

序号	项目	指标
			1	破坏强度(N)	1106.8
2	断裂模数(N/m2)	32.21
			3	吸水率(％)	0.68
4	收缩率(％)	0.12
			5	变形率(％)	0.05

实施例2：

1.将375g石墨尾矿、25g石英粉、100g高岭土混合均匀后在球磨机中研磨120min，使混合物细度达到600目筛余小于5％；

2.将步骤1制得的混合粉体300g与100g水混合搅拌均匀，再在密闭空间中放置陈化72h，然后在压力成型机中压制成型，成型压力为25MPa；

3.将成型的陶瓷坯料置于干燥机中，105℃下干燥24h，使含水率小于1.0％；

4.将干燥后的坯料进行煅烧。烧成工艺为：常温～500℃区间升温速率10℃/min，500℃～1100℃区间升温速率为2.5℃/min，烧成温度为1100℃，恒温5h，由烧成温度降温到300℃的降温速率为5℃/min，300℃以下自然降温。

按实施例2制成的陶瓷样品的主要性能列于表2。

实施例2制得的陶瓷样品的主要性能表2

序号	项目	指标
			1	破坏强度(N)	1176.2
2	断裂模数(N/m2)	34.13
			3	吸水率(％)	0.45
4	收缩率(％)	0.17
			5	变形率(％)	0.03

Claims (2)

1.一种石墨尾矿综合利用方法，其特征是：以石墨尾矿、石英粉、高岭土为原料，按照一定的质量配比混合后共混研磨，然后经过加水混合并陈化后加压成型，最后再经过高温煅烧，制备成长石质日用陶瓷。

要求石墨尾矿的细度达到80目～120目；石英粉，细度40目～200目，SiO₂含量大于90％；高岭土选用水洗高岭土，Al₂O₃含量大于30％。要求石墨尾矿、石英粉、高岭土的质量比为50～75∶5～35∶15～45。

2.利用石墨尾矿制备日用瓷的方法，其制备工艺和方法特征为：

A、将石墨尾矿、石英粉、高岭土按照质量比为50～75∶5～35∶15～45的比例称量后混合均匀，在球磨机中球磨均化，使混合物的细度达到200目～600目；

B、将研磨好的物料与水按照质量比为100∶20～35的比例混合均匀后陈化24～72h，然后在压力成型机中成型，制得陶瓷坯料。成型压力为10～25MPa；

C、将陶瓷坯料在干燥机中干燥至含水率小于坯料质量的1.0％；

D、将干燥后的坯料进行煅烧。烧成过程的工艺条件为：常温～500℃区间升温速率3℃/min～10℃/min，500℃～1100℃区间升温速率为1℃/min～2.5℃/min，烧成温度为1030℃～1100℃，恒温2～5h，由烧成温度降温到300℃的降温速率为3℃/min～7℃/min，300℃以下可自然降温。