CN103964719A - 透闪石矿物综合加工精粉与聚合板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑装饰材人造合成石及非金属材料领域，具体涉及一种透闪石矿物综合加工精粉与聚合板的方法。本发明为了对透闪石等综合矿物的尾矿进行回收利用，以提高其使用价值并适应规模性的工业生产，进而提出一种透闪石矿物综合加工精粉与聚合板的方法，将基料矿物经劈裂开采、滚圆球磨、配料搅拌、荒料成型和锯切研磨工序制成卵石板；或者将基料矿物经劈裂开采、破碎筛分、配料搅拌、薄板成型和研磨抛光工序制成微晶板；或者将基料矿物经劈裂开采、滚圆球磨和风选浮选工序制成精矿粉；本发明的三种产品采用平行与交叉的综合加工方案，不仅提高了透闪石、透辉石和叠层石矿物的转化利用何值，也使其尾矿变废为宝。

Description

透闪石矿物综合加工精粉与聚合板的方法

技术领域

本发明属于建筑装饰材人造合成石及非金属材料领域，具体涉及一种透闪石矿物综合加工精粉与聚合板的方法。

背景技术

透闪石是由白云岩和石英混合沉积后经区域变质形成的变质岩，透辉石也是含硅的碳酸盐原岩变质的矿物。在生产陶瓷制品时，透辉石、透闪石的针状、纤维状晶体在陶瓷坏体中形成网状结构，有利于水分排出，增加机械强度，克服了坏体快速干燥时开裂的缺陷。两者是Ca0和Mg0的复合硅酸盐矿物，前者变质较完全及细腻者便是软玉。现时将其全部磨制成细粉的所谓非金属矿深加工技术，是用干法生产及其干式分级工艺与湿法生产及其浮选工艺进行精粉的加工。其干式分级工艺是对粉碎出的石粉在气流的挟带下进行分级处理，其中过细的石粉由收尘器收集。湿法生产的浮选法是用球磨机进行粉碎，再用单槽浮选机及化工助剂进行粗选、扫选而得到精矿粉。

目前兴起的生态学及环境矿物学，致力于采用矿物对污染物的净化功能及天然自净化功能的研究。现行的将透闪石、透辉石两类矿物磨成细粉而作为陶瓷、微晶玻璃及涂料行业填充料的做法，虽然最后还是以建材装饰产品的面目出现，但其矿物晶体的透明性、观赏性及生态性将永久性地消失。就其采用的浮选工艺来看，其中非纤维状的石粉要作为尾矿排出而用专门的尾矿库沉积存放，由此尾矿与精矿各占一半的数量比势必造成环境污染问题。中国专利201210135062.4的一种采用透闪石矿物配制玉石建材的方法，采用高聚物对较大块度的料体并用专用设备进行真空渗胶的做法，较好地解决了较珍贵矿物的低水平利用问题，但其对较小块度的碎石用手工器具进行边缘修整而后合成的做法不适宜规模性的工业生产，并且没有涉及尾矿的回收利用、荒料的艺术性成型及微晶薄板的成型技术。

发明内容

本发明为了对透闪石等综合矿物的尾矿进行回收利用，以提高其使用价值并适应规模性的工业生产，进而提出一种透闪石矿物综合加工精粉与聚合板的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种透闪石矿物综合加工精粉与聚合板的方法，其特征在于：将基料矿物经劈裂开采、滚圆球磨、配料搅拌、荒料成型和锯切研磨工序制成卵石板；或者将基料矿物经劈裂开采、破碎筛分、配料搅拌、薄板成型和研磨抛光工序制成微晶板；或者将基料矿物经劈裂开采、滚圆球磨和风选浮选工序制成精矿粉；其中经风选浮选与尾矿回收工序的尾矿粉分别回送到配料搅拌工序中，并将破碎筛分工序分离的粒径大于6cm的石块回送到滚圆球磨工序；

所述的基料矿物为阳起石、透闪石化大理岩、叠层石、透辉石、透辉石矽卡岩矿物的一种或若干种；

所述的聚合料是有机高聚物或无机聚合料，或者是两者按1：2-4质量份的复合；

所述的滚圆球磨工序是用转筒式球磨机对粒径为25cm及以下的基料矿物，以基料矿物与钢球为8：（0-1）的质量份进行料体滚圆与磨粉的共同加工，并用风流或水流进行石粉的传送，并在每批次的15-25cm粒径的基料块形成基料卵石时将料体排出及分类；

所述的尾矿回收工序是将风选浮选工序中排出的尾矿粉，全部收集并筛分成若干网目等级后送回配料搅拌工序作为填充料。

所述的劈裂开采、破碎筛分、配料搅拌与荒料成型、配料搅拌与薄板成型、锯切研磨的具体工艺工程为：

劈裂开采：是在基料矿体上先钻出排孔，再用液压劈裂器或化工胀裂剂进行劈裂或胀裂分解；

破碎筛分：是用15-25cm齿距的直角形钢齿排列锷板构成的锷式破碎机对劈裂开采工序后大于25cm的基料进行粗破，再用后续的破碎机将粒径为6cm以下的碎石加工成2-100网目的砂粒；

配料搅拌与荒料成型：是将基料卵石、20-100网目的砂粒、200-1250网的尾矿粉和聚合料按（60-82）：（10-25）：（5-10）：（3-30）的质量份配制，基料卵石单独用一台卧式单轴或双轴搅拌机以0.5-2r/min的低速拌合，其余料体用平行排列的另一台卧式双轴搅拌机进行15-25r/min的高速搅拌，其后经布料、真空和下部振动方式制成荒料体；

配料搅拌与薄板成型：是用2-3台搅拌机，将2-100网目的基料砂粒、200-600网目的尾矿粉和聚合料按（55-80）：（5-15）：（3-30）的质量份配制并进行快速搅拌，再用薄板成型机进行12-32mm厚度的成型；

锯切研磨：用锯切设备将固化的荒料分切成12-32mm的板材，其后进行板面的研磨及抛光加工，并用有机高聚物与纳米Sio₂或纳米Tio₂按100：（3-8）质量份配制的胶液，在研磨前或研磨后对板材的上表面进行涂刷或喷涂处理。

所述的有机高聚物是不饱和树脂、固化剂和促进剂按100：（1-2）：（0.2-0.5）的质量份配制，或是水性环氧树脂、水性固化剂和水按1：（1-1.5）：（1-3）的质量份配制；

所述的无机聚合料是偏高岭土或白水泥、硅酸钠和水按（2-5）：（0-2）：（2-5）的质量份配制；

有机高聚物与无机聚合料两者的复合是水性环氧树脂胶与无机聚合料按1：（2-4）的质量份混合。

本发明所采用的矿物具有如下特点：

透闪石是花岗闪长岩与白云岩接触产生一系列接触岩系，白云岩变为白云石大理岩，岩浆晚期热液沿白云石大理岩构造裂隙通道， 发生交代作用形成透闪石岩。纯透闪石透明、乳白色及浅绿色，摩氏5-6度、比重2.9-3.4、折射率1.69-1.62、单斜晶系。理论化学组成为：CaO13.8%、MgO24.6%、Sio₂58.8%、H₂O2.8%。透闪石单晶体直径为70nm，长度大于2μm，具有双链状晶体结构，其晶须是目前已知强度最大的固体。

透辉石的结晶是单斜晶系，晶体发育完好时呈现柱状，其理论化学组成为CaO25.9%，MgO18.5%，SiO₂55.6%,AL₂O₃ 1-3%.透辉石在变质热液蚀变中，依次变为透闪石、滑石等，同时有大量粉状碳酸盐化伴生，其变质反应式为：4C_aM_g[Si₂O₆](透辉石)+Mg²⁺+2H⁺→C_aMg[Si₈O₂₂]（OH）2(透闪石)+2Ca²⁺。

叠层石是元古界滨海环境中的蓝绿藻群落沉积，由微生物落在原地并通过生长和代谢作用，沉淀矿物质自一个点或平面单向增生，形成近平行的波状，皱曲状、锥状等纹理，从而构成具纹层的石英含量近50%的内部构造。叠层石由光合作用自养的蓝藻形成生物沉积构造而具有可以产生氧气的特征，但其较多的节理裂隙使其不宜直接加工装饰板材。

偏高岭土（MK）是高岭土在500-900℃下煅烧、脱水形成的无水硅酸铝，经碱性激活剂及促硬剂的作用，形成类似天然矿物的铝硅酸盐网络状结构。高岭石粘土的粒度分布在0.2-5μm，具有从周围介质中吸附各种离子的性能。采用透闪石粉与硅酸钠与之配合制成的无机聚合物，具有较高的生态效应及12MPa的弯曲强度。

与现有技术相比，本发明采用劈裂开采方式较轰爆式开采宜于保持矿物的完整性，在其节理裂隙较多且缝隙间存在粉未的特点下，用成组的液压劈裂器进行分离能形成较高的开采效率；滚圆球磨工序是用转筒式球磨机的冲出与摩擦的粉碎原理，利用较大粒径基料块形成的冲击力与较小粒径石块的摩擦及少量钢球的冲击力，同时进行磨粉与石块滚圆的组合加工，其透闪石，透辉石类矿物较大的密度及较大的块度使其在转筒的翻滚中能产生一定的冲击力，并且其石块之间的摩擦作用较配用钢球时更容易发挥，以此在基料块的自磨与互磨中能够产生磨粉与滚圆一举两得的效果，并以此可将钢球全部或部分取消；破碎筛分工序采用10-25cm的宽齿距锷极、利用其平行排列的尖齿形成有序冲击的作用力；风选浮选工序中的风选工艺是用气流挟带石粉至分级区，由水平布置的分级轮筛选出达到粒度要求的细粉，浮选是用常规的单糟浮选机，并用调节剂与捕收剂进行精矿提取；尾矿回收工序是对提选精矿粉之外的石粉进行简单分级后回送至两类聚合板的配料搅拌工序中，其中的纤维占少数而粒状占多数的石粉作为聚合板的填充料，可有一定的增强性且能降低生产成本；配料搅拌与荒料成型两工序采用两台搅拌机分别进行慢速拌合与快速搅拌方式，是用单轴慢速的卧式搅拌机对基料卵石块喷洒一定高聚物后进行粗略的拌合，其余包括粒径小于10cm的卵石的料体则用高速的卧式搅拌机使其在10min之内混合均匀，其后在真空-0.1Mpa的条件下，分别经卸料口下部曲折设置的布料器同步地进行布料，最后用下部振动方式进行其卵石占主导的荒料成型；配料搅拌与薄板成型可用现行设备进行，其中使用的尾矿粉可明显提高无机聚合物的弯曲强度；锯切研磨工序中用有机高聚物与纳米材料混合的胶液，在粗磨之后或精磨之后进行纳米处理，不仅对其荒料成型中局部的缝隙孔洞进行填补，还用其渗 透于透闪石类矿物纤维状晶体之间而使之形成玉质的润性，并聚合成材，从而在纳米材料的净化环境性能与矿物的生态性能配合下形成较显著的生态效应。

本发明的三种产品采用平行与交叉的综合加工方案，不仅提高了透闪石、透辉石和叠层石矿物的转化利用何值，也使其尾矿变废为宝；采用有机高聚物对卵石状矿物进行渗透与聚合，能在纤维状矿物与高聚物及纳米材料的配合中形成一种玉质的润性并克服裂隙较多的不足，也能在其卵石的圆融组合中形成一定的美学价值；透闪石类浮选排出的尾矿，其中含有1/3以上的短纤维矿物，用此作为两类聚合板的填充料，可使其产品的弯曲强度提高30%以上，也较好解决了无机聚合板力学指标偏低的问题；两类聚合板材广泛适用于中、高档建筑的墙面、地面及台面装饰，其无机的微晶板尤其适用于电力、机场、地铁等防火要求与耐火要求较高的场所。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

采用山西省某透闪石矿的透闪石与阳起石为基料矿物，进行600-1250网目的透闪石精粉与卵石（聚合）板的综合加工。该矿的针柱状透闪石含量约65%，粒状方解石含量约35%，纤维状晶体大小为0.001X0.1mm，针状晶体大小为0.05x0.5mm，方解石充填于朿状分布的透闪石晶体之间，一般为0.1-0.5mm。该矿的SiO₂为42.78与Ca0为23.92的硅低钙高特点，使其单纯加工精粉时要造成尾矿过半而影响环境，还要形成生产成本过高的问题。采用精粉与聚合板平行的综合加工方式是其可持续发展的必由之路。

卵石（聚合）板的具体工艺流程为：

劈裂开采：是用凿岩机在透闪石矿体上垂直钻出深度为60-120cm的沿直线排列的若干深孔，再用一台液压站带5个劈裂器的2-5台组合设备同时进行液压劈裂，将其中荒料体积大于半立方的料体进行真空渗胶的大板加工，其余较小粒径的石块进行精粉与聚合板的加工；

破碎筛分：用大型锷式破碎机进行一级破碎，再用后续的小型破碎机及筛分设备对5cm粒径以下的碎石进行2-100 目的石料加工，其中的大型破碎机的静锷板或动锷板要专门改制成其直角形钢齿的齿距为25cm，使其具有按设定尺寸有序分裂的条件，并将粒径大于6cm的石块送至滚圆球磨工序；

滚圆球磨：是将常规使用的钢球全部取消，而用粒径（块度）为3-25cm的基料矿物加到转筒式球磨机中，在其滚圆加工的中期可用粒径为3-10cm的基料块进行补充，并用水流对形成的细粉进行挟带及传输，在其中20-25cm粒径的基料块接近于形成卵石状时将粒径不一的卵石全部排出，而后加入第二批次的基料块进行再一次的卵石滚圆与石粉的综合加工，其中精粉与卵石的质量份为1：（1-3）；

风选浮选：是用单槽浮选机、化工助剂，经粗选、扫送等流程得到600-1250网目的精矿物；

尾矿回收：是将浮选中逐段分离出的方解石与25%-40%质量的透闪石，经干燥处理后进行筛分，而后分成2-3个400-1250网目的粒度等级后回送至配料搅拌工序；

配料搅拌与荒料成型：是用中国专利2013100963870的曲折联动型碎石聚合成型装置进行卵石的荒料成型，在其配料搅拌中采用粒径为5-25cm基料卵石、20-80网目的基料制成的砂粒、200-1250网目的尾矿粉以及不饱和聚酯树脂液按82：10：5：3的质量份配制，其中按100：1：0.5质量份选用的不饱和树脂（CB996）、 固化剂（MEKP-I）、促进剂（TB-D）混合的胶液，取出10%对拌合中的卵石进行胶液浸渗，其余树脂加到另一台放置砂状料的搅拌机中进行15-25r/min的高速搅拌，并在真空下进行曲折的布料与下部联动的振动成型；

锯切研磨：是用常规的组合绳锯、定厚机、连续磨机、抛光机构成的流水线进行卵石（聚合）板的连续加工，并在其精磨之后用水性环氧树脂胶液与纳米Ti02按100：3质量份配制的纳米液对光面板的上面进行喷涂处理，而后经抛光设备处理制成圆融组合图案的12-30mm厚度的装饰大板，其中的水性环氧树脂胶液是用1：1：2质量份将水性环氧、固化剂和水混合而成。采用透闪石尾矿粉作为填充料，其聚合产品的弯曲强度可提高30%。

实施例2

采用透辉石矿的透辉石、矽卡岩和叠层石矿物进行精粉、卵石板和微晶板三种产品的综合加工。其透辉石较纯者为白色、浅绿色，钙铁辉石，霓辉石分别是呈现墨绿色，外来的氧化铁沉淀则点缀了红色。CaMg -CaFe中间成员有次透辉石、铁次透辉石，含Cr的称铬透辉石。在其球磨过程中，其5.5-6.5的硬度与3.27-3.38g/cm³比重的特点使其伴随着颗粒的混匀与磨细，会自然出现颗粒顺延长方向借助吸附作用相互靠近的观象，特别是在振动成型中对于等轴状的石英颗粒来说，更容易填充由透辉石针状、柱状矿物构成的空隙。叠层石的米黄与棕色及其纹理使其具有一定的观赏性，并同透辉石的卵石组合中可形成较好的观赏效果。

具体的工艺流程为：

劈裂开采：是用静态胀裂剂充填于矿体上钻出的深孔中进行胀裂分离；

破碎筛分：是用直角形排列的齿距为10cm的静锷板构成的锷式破碎机进行破碎，其后用小型破碎机加工2-100网目的砂粒；

滚圆球磨：是在转筒式球磨机中一次性放进3-25cm粒径的基料块与钢球，两者的质量份为8：1，在滚圆加工中可加入粒径为3-10cm的基料块进行补充，并用风力对其中的细粉进行传送，当其中的20-24cm粒径的基料块形成卵石体后将滚筒中的料体及钢球全部排出，其中石粉与卵石的质量份为1：3；

风选浮选：是用常规的干式分级进行粒度分级；

配料搅拌：是用1：1：2：8质量份的的水性环氧树脂（H203-A）、水性固化剂（H203B）、水和白水泥共同作为复合的聚合料，再将聚合料、基料卵石、20-100网目砂粒、200-400网目尾矿粉按15：60：15：10的质量份配制而进行搅拌，其中的透辉石、矽卡岩和叠层石的卵石按1：1：1的质量份配合；

荒料成型与锯切研磨工序同实施例1，在其研磨后用水性环氧树脂、水性固化剂、水和纳米TiO2按1：1：2：0.08质量份配制的纳米胶液对板面进行喷涂处理，其后抛光成卵石（聚合）板。

实施例3

采用透闪石化大理岩与叠层石及阳起石三种矿物为基料，共同进行200-800网目的透闪石粉、叠层石粉、卵石聚合板和无机类微晶板的综合加工。其中的叠层石精粉具有较强的净化环境性能，可用于建筑饰面材料及涂料。 卵石聚合板的具体工艺流程为：

劈裂开采、滚圆球磨、破碎筛分、尾矿回收的工序同于实施例1；

其中，风选浮选工序采用干式工艺而同于实施例2；

配料搅拌与荒料成型工序是将三种基料卵石按1：1：1的质量份配合，并用曲折联动型碎石聚合成型装置进行卵石单独拌合；有机高聚物是用不饱和树脂，固化剂和促进剂按100：2：0.5质量份配制，总体将卵石、20-60网目砂粒、200-800网目尾矿粉（叠层石与透闪石各取一半）和高聚物按70：15：11：4的质量份配制；在锯切研磨工序的研磨前，用水性环氧树脂，水性固化剂、水和纳米Si0₂按1：1.5：2：0.6质量份配制的纳米液对板面进行涂刷处理。再经研磨工序制成卵石板。 无机微晶板的制作工艺是：

采用2-100网目的透闪石化大理岩、叠层石和阳起石三者按1：1：1质量份配制基料砂粒，200-600网目的透闪石尾矿与叠层石尾矿粉各取一半的石粉和无机聚合料在配料搅拌工序共同进行搅拌，砂料、石粉和无机聚合料按55：15：30质量份配制；无机聚合料是用偏高岭土、硅酸钠（水玻璃）、氢氧化钠按7.5：6：1的质量份混合，三种基料尾矿中均含有50%以上的Si0₂，二氧化硅结构内部有毛细管通道，其表面能缓慢地进行离子化，遇水后容易形成硅醇基，加热时脱水形成硅氧四面体，水玻璃中的二氧化硅以此为中心进行周化反应，形面三维空间网状结构。透闪石粉的纤维交错分布也形成网状结构，可使无机类聚合板的弯曲强度提高至12MPa以上。经常规的研磨抛光工序制成微晶（聚合）板。

Claims (3)

1.一种透闪石矿物综合加工精粉与聚合板的方法，其特征在于：将基料矿物经劈裂开采、滚圆球磨、配料搅拌、荒料成型和锯切研磨工序制成卵石板；或者将基料矿物经劈裂开采、破碎筛分、配料搅拌、薄板成型和研磨抛光工序制成微晶板；或者将基料矿物经劈裂开采、滚圆球磨和风选浮选工序制成精矿粉；其中经风选浮选与尾矿回收工序的尾矿粉分别回送到配料搅拌工序中，并将破碎筛分工序分离的粒径大于6cm的石块回送到滚圆球磨工序；

所述的基料矿物为阳起石、透闪石化大理岩、叠层石、透辉石、透辉石矽卡岩矿物的一种或若干种；

所述的聚合料是有机高聚物或无机聚合料，或者是两者按1：2-4质量份的复合；

所述的滚圆球磨工序是用转筒式球磨机对粒径为25cm及以下的基料矿物，以基料矿物与钢球为8：（0-1）的质量份进行料体滚圆与磨粉的共同加工，并用风流或水流进行石粉的传送，并在每批次的15-25cm粒径的基料块形成基料卵石时将料体排出及分类；

所述的尾矿回收工序是将风选浮选工序中排出的尾矿粉，全部收集并筛分成若干网目等级后送回配料搅拌工序作为填充料。

2.根据权利要求1所述的透闪石矿物综合加工精粉与聚合板的方法，其特征在于所述的劈裂开采、破碎筛分、配料搅拌与荒料成型、配料搅拌与薄板成型、锯切研磨的具体工艺工程为：

劈裂开采：是在基料矿体上先钻出排孔，再用液压劈裂器或化工胀裂剂进行劈裂或胀裂分解；

破碎筛分：是用15-25cm齿距的直角形钢齿排列锷板构成的锷式破碎机对劈裂开采工序后大于25cm的基料进行粗破，再用后续的破碎机将粒径为6cm以下的碎石加工成2-100网目的砂粒；

配料搅拌与荒料成型：是将基料卵石、20-100网目的砂粒、200-1250网的尾矿粉和聚合料按（60-82）：（10-25）：（5-10）：（3-30）的质量份配制，基料卵石单独用一台卧式单轴或双轴搅拌机以0.5-2r/min的低速拌合，其余料体用平行排列的另一台卧式双轴搅拌机进行15-25r/min的高速搅拌，其后经布料、真空和下部振动方式制成荒料体；

配料搅拌与薄板成型：是用2-3台搅拌机，将2-100网目的基料砂粒、200-600网目的尾矿粉和聚合料按（55-80）：（5-15）：（3-30）的质量份配制并进行快速搅拌，再用薄板成型机进行12-32mm厚度的成型；

锯切研磨：用锯切设备将固化的荒料分切成12-32mm的板材，其后进行板面的研磨及抛光加工，并用有机高聚物与纳米Sio₂或纳米Tio₂按100：（3-8）质量份配制的胶液，在研磨前或研磨后对板材的上表面进行涂刷或喷涂处理。

3.根据权利要求1所述的透闪石矿物综合加工精粉与聚合板的方法，其特征在于：所述的有机高聚物是不饱和树脂、固化剂和促进剂按100：（1-2）：（0.2-0.5）的质量份配制，或是水性环氧树脂、水性固化剂和水按1：（1-1.5）：（1-3）的质量份配制；

所述的无机聚合料是偏高岭土或白水泥、硅酸钠和水按（2-5）：（0-2）：（2-5）的质量份配制；

有机高聚物与无机聚合料两者的复合是水性环氧树脂胶与无机聚合料按1：（2-4）的质量份混合。