CN104496433B - 一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法,陶瓷中原料所占质量百分比为:钨尾矿80~90%,钠长石10~20%,外加占原料总量1~5%的粘结剂。先对钨尾矿进行预处理,将预处理好的钨尾矿与钠长石混合球磨,用不锈钢模具压制成型;干燥后烧结,即制得高强度陶瓷。该陶瓷的体积密度为2.42~2.47g/cm3,吸水率为0.018~0.089%,抗弯强度为78~105MPa,抗压强度为170~252MPa。本发明钨尾矿利用率高(质量百分数达80%~90%),且利用钨尾矿与钠长石传统原料的结合,较大幅度地降低了烧结温度,制备工艺简单,生产成本较低,适合大规模生产,可有效地减少钨尾矿对环境的污染。

Description

一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明设计一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法,属于建筑材料技术和固体废弃物利用领域。
背景技术
我国是资源大国,钨矿资源十分丰富,钨矿在自然界的主要存在形式就是钨锰铁矿和白钨矿,其储量和产量均居世界首位,钨资源储量在全球占62.1%,而产量占世界产量90.9%。
钨尾矿是选取钨矿中的含钨矿物后排放出的固体废弃物。我国的钨资源品味很低,富矿很少,钨品味(WO3)大于0.5%的仅占20%,从而导致选矿过程中产生大量钨尾矿。我国每年约排放40多万吨钨尾矿,大部分未被有效利用,目前钨尾矿堆存量已达1000多万吨以上,大部分钨尾矿只是堆积在钨尾矿池或填充在矿井中,这种处理方式导致地下水、土壤与空气的严重污染,来自钨尾矿中的重金属污染给人类健康造成了很大威胁。为了限制钨尾矿污染程度,提高钨尾矿利用价值,对钨尾矿的综合利用十分必要。
目前对钨尾矿的综合利用包括两方面:一方面是回收有价金属及金属矿物,主要回收的有价金属为钨、钼、铋,而金属矿物主要是萤石和石榴石。另一方面,用于制备建筑材料,主要是利用钨尾矿作为水泥的添加料。例如,中国专利(CN 103979808 A)公开了一种钨尾矿水泥混合材料及其应用,该钨尾矿水泥混合材料包括钨尾矿与生石灰,其中生石灰的添加量占钨尾矿质量的百分比0~15%,钨尾矿中石榴子石的质量百分比高于70%。钨尾矿经过机械活化和化学活化制备水泥混合材料,机械活化方法是通过超细加工分级制备钨尾矿细粉,而化学活化是加入化学激发剂,所述化学激发剂为生石灰。此水泥混合材料可用于配制满足国标要求的不同标号的矿渣硅酸盐水泥,该发明制备方法简单、易行,可提高钨尾矿的附加值,并降低水泥生产成本。
目前,国内外对于以钨尾矿为主要原料制备陶瓷的研究较少,国外有Ikramova等人以钨浮选尾矿、高岭土、耐火粘土为原料制备陶瓷砖,其中烧成温度范围为850~1050℃,吸水率为4.1~31.3%。所制备陶瓷砖的吸水率较大,力学性能较差,且钨尾矿的引入量不高,质量百分数约为46~55%。从检索到的资料来看,尚未发现利用质量百分数高达80%~90%的钨尾矿制备高强度陶瓷的文献报道。
目前,国外制备陶瓷的主要原料包括高岭土、瓷石、硅质原料、长石类原料及滑石等,而国内传统陶瓷主要采用高岭土-长石-石英三元系原料配方,不同地方原料品质参差不齐,因此许多原料开采利用率很低,不仅浪费宝贵资源,而且导致了大量尾砂堆积。在制备陶瓷中,陶瓷烧成温度一般在1100℃以上。本发明以钨尾矿为主要原料,其质量百分比高达80%~90%,降低了原料成本,弥补了陶瓷行业传统原料越来越缺乏的不足;同时,本发明涉及的以钨尾矿为主要原料的陶瓷,其烧成温度低于1100℃,可有效地降低能耗。
发明内容
本发明针对钨尾矿利用率低、陶瓷原料越来越缺乏的现实问题,充分考虑到钨尾矿中SiO2、Al2O3氧化物含量高的特点,提供一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷(陶瓷板或陶瓷砖)及其制备方法。由该方法制得的陶瓷,钨尾矿利用率高,制备工艺简单,力学性能优良,且不产生二次污染。
本发明所采用的具体的技术方案如下:
本发明提供一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法,其特征在于该陶瓷板生坯原料组成是:钨尾矿80~90%,钠长石10~20%,外加占原料总量1~5%的粘结剂。
所述的一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷,其特征在于,钨尾矿为主要原料,钠长石是为了降低陶瓷板的烧结温度而引入的烧结助剂。粘结剂为水玻璃或聚乙烯醇。
所述的以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷,其制备方法包括以下步骤:
1、原料预处理:将钨尾矿在600~900℃煅烧1~2小时,以去除水份及易挥发的杂质并提高钨尾矿的烧结活性;
2、配合料制备:将预处理好的钨尾矿、钠长石按一定比例称量、混合、球磨,过200~300目筛,外加少量粘结剂,混合均匀,制成配合料;
3、陶瓷坯体形成:将混合均匀的配合料放入金属模具中,采用单面加压方式成型,成型压力为20~30MPa,制得陶瓷坯体体。
4、陶瓷坯体的干燥:将压制好的陶瓷坯体放入空气中自然干燥1~3小时或放入恒温在110℃的干燥箱中干燥0.5~1小时,使陶瓷坯体中的水分蒸发,并赋予坯体一定的强度。该强度值只是保证坯体运送致烧结炉所需要的强度。
5、陶瓷的烧成:将干燥后的陶瓷坯体置于烧结炉中,以3~5℃/分钟的升温速率升温,先在500℃保温1小时,然后升温到1000~1075℃保温1~3小时,随炉冷却后,即可制得高强度陶瓷。制得的陶瓷,主要含石英、方石英、钙长石和少量赤铁矿晶相,并含有少量玻璃相。
本发明以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷,其主要原料为钨尾矿,其质量百分比高达80%~90%。钨尾矿的主要组成是SiO2、Al2O3,质量百分比超过80%。SiO2、Al2O3成分在陶瓷材料中起骨架作用,可赋予陶瓷优良的机械性能、热学性能和化学稳定性。通常,材料中SiO2、Al2O3含量越高,则其强度越高、热膨胀系数越低、化学稳定性越好。但材料中SiO2、Al2O3含量越高,则所需的烧结温度也高,因此,需要设计出合适的SiO2、Al2O3含量。钨尾矿中也含有MgO、K2O、Fe2O3、Na2O、P2O5、CaO、TiO2、WO3等成分,CaO、MgO、Na2O、K2O等碱土金属和碱金属氧化物是优良的烧结助剂,可大大降低陶瓷材料的烧结温度。同时,CaO、MgO 、Na2O、K2O与SiO2、Al2O3发生化学反应,生成硅酸盐、铝酸盐熔体,进而形成玻璃相。一方面,硅酸盐、铝酸盐的形成可对Na+、K+离子及重金属离子起“束缚”作用,在陶瓷材料的使用过程中,这些被束缚的碱金属离子和重金属离子难于排出,从而可解决水质、土壤的碱化及重金属离子污染问题;另一方面,玻璃相的形成又可以将有毒有害组分固封。钨尾矿中的P2O5、TiO2、Fe2O3、WO3等是制备陶瓷材料可有可无的组成,在烧结过程中,可使其参与材料构成,从而降低原料的相对成本。
由于钨尾矿中的CaO、MgO、Na2O、K2O含量较低,特别是Na2O、K2O含量低,因此,引入部分钠长石以增加陶瓷组成中的Na2O含量,降低陶瓷材料的烧结温度。由钠长石引入的SiO2、Al2O3则与钨尾矿中的SiO2、Al2O3一起,在陶瓷材料中起骨架作用。钠长石中的CaO也可降低陶瓷的烧结温度,并与SiO2、Al2O3发生化学反应,生成硅酸盐和铝酸盐。钠长石中的Fe2O3、K2O、SO3等成分则在烧结过程中参与陶瓷的构成。
由于钨尾矿、钠长石是非塑性原料,所以引入少量水玻璃(或聚乙烯醇)作为粘结剂,以提高配合料在成型过程中的塑性,增强坯体强度。
本发明的优点:
1)本发明充分有效地利用钨尾矿来制备陶瓷,其中钨尾矿占原料质量百分比达80~90%。
2)利用钨尾矿中SiO2、Al2O3总含量高达80%以上且与传统陶瓷原料成分接近的特点,使得烧结成品具有高强度和高化学稳定性。
3)利用了钠长石中Na2O含量较高的特点,通过掺加部分钠长石原料,使配合料在高温下产生液相,降低陶瓷的烧成温度。同时,因液相具有一定的流动性,可减少陶瓷内部的气孔数量,提高陶瓷的致密度。
4)本发明所需的制备条件简单,易操作,原料种类少,且成品率高,有利于大规模生产。
附图说明
图1为本发明实施例2所制备陶瓷的XRD图,以钨尾矿为主要原料制得的陶瓷的主要晶相是石英、方石英、钙长石和少量赤铁矿,并含有少量玻璃相。
具体实施方案
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1:
一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法,以重量百分比计,钨尾矿90%,钠长石10%,外加占原料总量5%的聚乙烯醇粘结剂。将钨尾矿于900℃下预处理2小时;准确称取预处理后的钨尾矿和长石,混合,球磨,过200目筛,外加占原料总量5%的聚乙烯醇粘结剂,混合均匀,制成配合料;将配合料放入不锈钢模具中,以30MPa压力压制成型;将压制好的坯体放入空气中自然干燥1小时;将干燥好的坯体放入烧结炉内烧结,其烧制温度为1050℃,保温1小时。
实施例2:
一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法,以重量百分比计,钨尾矿85%,钠长石15%,外加占原料总量1%的聚乙烯醇粘结剂。将钨尾矿于600℃下预处理2小时;准确称取预处理后的钨尾矿和长石,混合,球磨,过300目筛,外加占原料总量1%的聚乙烯醇粘结剂,混合均匀,制成配合料;将配合料放入不锈钢模具中,以20MPa压力压制成型;将压制好的坯体放入空气中自然干燥3小时;将干燥好的坯体放入烧结炉内烧结,其烧制温度为1050℃,并高温保温2小时。
实施例3:
一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法,以重量百分比计,钨尾矿80%,钠长石20%,外加占原料总量3%的聚乙烯醇粘结剂。将钨尾矿于900℃下预处理1小时;准确称取预处理后的钨尾矿和长石,混合,球磨,过200目筛,外加占原料总量3%的聚乙烯醇粘结剂,混合均匀,制成配合料;将配合料放入不锈钢模具中,以25MPa压力压制成型;将压制好的坯体放入空气中自然干燥2小时;将干燥好的坯体放入烧结炉内烧结,其烧制温度为1050℃,并高温保温3小时。
实施例4:
一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法,以重量百分比计,钨尾矿90%,钠长石10%,外加占原料总量1%的水玻璃粘结剂。将钨尾矿于900℃下预处理1小时;准确称取预处理后的钨尾矿和长石,混合,球磨,过200目筛,外加占原料总量1%的水玻璃粘结剂,混合均匀,制成配合料;将配合料放入不锈钢模具中,以30MPa压力压制成型;将压制好的坯体放入110℃干燥箱内干燥0.5小时;将干燥好的坯体放入烧结炉内烧结,其烧制温度为1075℃,并高温保温2小时。
实施例5:
一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法,以重量百分比计,钨尾矿85%,钠长石15%,外加占原料总量3%的水玻璃粘结剂。将钨尾矿于700℃下预处理1小时;准确称取预处理后的钨尾矿和长石,混合,球磨,过300目筛,外加占原料总量3%的水玻璃粘结剂,混合均匀,制成配合料;将配合料放入不锈钢模具中,以20MPa压力压制成型;将压制好的坯体放入110℃干燥箱内干燥1小时;将干燥好的坯体放入烧结炉内烧结,其烧制温度为1075℃,并高温保温2小时。
实施例6:
一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法,以重量百分比计,钨尾矿80%,钠长石20%,外加占原料总量5%的水玻璃粘结剂。将钨尾矿于900℃下预处理2小时;准确称取预处理后的钨尾矿和长石,混合,球磨,过200目筛,外加占原料总量5%的水玻璃粘结剂,混合均匀,制成配合料;将配合料放入不锈钢模具中,以25MPa压力压制成型;将压制好的坯体放入110℃干燥箱内干燥1小时;将干燥好的坯体放入烧结炉内烧结,其烧制温度为1075℃,并高温保温3小时。
以上所述实施例中制备的无釉陶瓷砖,外观为红褐色,体积密度为2.40~2.47g﹒cm-3,吸水率为0.018~0.089%,抗弯强度为78~105MPa,抗压强度为170~252MPa,其他性能指标均达到GB/T4100-2006陶瓷砖国家标准。
本发明实施例1~6制备的无釉陶瓷砖的性能参数指标见表1。
表1
表1中涉及无釉陶瓷砖的吸水率和抗弯强度指标,均在相同条件下测试,具体依据的测试方法为:吸水率:GBT 3810.3-2006《陶瓷砖试验方法 吸水率、显气孔率、表观相对密度和容重的测定》。

Claims (1)

1.一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷的制备方法,陶瓷生坯原料的质量百分组成是:钨尾矿80~90%,钠长石10~20%,外加占原料总量1~5%的水玻璃或聚乙烯醇做为粘结剂,其特征在于包括以下步骤:
第1步:原料预处理
将钨尾矿在600~900℃煅烧1~2小时,以去除水分及易挥发的杂质并提高钨尾矿的烧结活性;
第2步:配合料制备
将预处理好的钨尾矿、钠长石按比例称量、混合、球磨,过200~300目筛,外加所述比例的粘结剂,混合均匀,制成配合料;
第3步:陶瓷坯体形成
将混合均匀的配合料放入金属模具中,采用单面加压方式成型,成型压力为20~30MPa,制得陶瓷坯体;
第4步:陶瓷坯体的干燥
将压制好的陶瓷坯体放入空气中自然干燥1~3小时或放入恒温在110℃的干燥箱中干燥0.5~1小时,使坯体中的水分蒸发,并赋予坯体运送致烧结炉所需要的强度;
第5步:陶瓷坯体的烧成
将干燥后的陶瓷坯体置于烧结炉中,先在500℃保温1小时,然后升温到1000~1075℃保温1~3小时,随炉冷却后,即可制得高强度陶瓷。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108439954A (zh) * 2018-03-08 2018-08-24 广东高微晶科技有限公司 一种利用基建尾料、矿山矿渣生产节能环保陶瓷砖的方法
CN108191390A (zh) * 2018-03-09 2018-06-22 重庆市欧华陶瓷有限责任公司 一种高强度陶瓷砖及其制备工艺
CN109437693A (zh) * 2018-12-11 2019-03-08 山东理工大学 铝粉改性全信息表面硅胶模具钒钛尾矿注凝成型方法
CN114394770A (zh) * 2021-12-31 2022-04-26 华润水泥技术研发有限公司 一种钨尾矿水泥混合材的制备方法
CN115491064B (zh) * 2022-08-15 2023-04-18 中南大学 一种钨尾矿基水滑石及其制备方法和应用其制得的膨胀型防火涂料

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102503440A (zh) * 2011-10-10 2012-06-20 山东硅元新型材料有限责任公司 利用加拿大油砂尾矿生产陶瓷制品的方法

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