CN102399080B - 一种石墨尾矿综合利用的方法 - Google Patents
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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
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℃以下自然降温。
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