CN105669164B - 一种以选钼尾矿为原料制备陶粒的方法 - Google Patents

一种以选钼尾矿为原料制备陶粒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以选钼尾矿为原料制备陶粒的方法，制备陶粒的原料为选钼尾矿，制备陶粒的原料还包括粘结剂和水；按质量百分比计，选钼尾矿为95％，粘结剂为3～4％，余量为水，三者的百分比总和为100％。所涉及的焙烧工艺为焙烧温度范围为1130～1160℃，焙烧时间应在60min以上，冷却方式宜选择对流空气中自然冷却。选尾矿掺量98％、预热温度450℃、预热时间60min、焙烧温度1155℃、焙烧时间120min。

Description

一种以选钼尾矿为原料制备陶粒的方法
技术领域
本发明涉及一种尾矿综合利用方法，具体涉及一种以选钼尾矿为原料制备陶粒的方法。
背景技术
钼尾矿是辉钼矿矿石提取生产过程中产生的尾砂，大量的尾矿堆积给环境造成了巨大危害。将选钼尾矿进行二次利用能够变废为宝，对促进国民经济发展、保护环境有着重要的作用。
陶粒(Ceramsite)，陶质的颗粒，一般粒径为5～20㎜，最大的粒径为25㎜。外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体，但也有一些仿碎石陶粒不是圆形或椭圆形球体，而呈不规则碎石状。外观颜色因所采用的原料和工艺不同而各异，具有质轻、强度高、吸水率低等优点，可应用于建材、园艺、化工、石油等多个领域。轻质性是陶粒许多优良性能中最重要的一点，也是它能够取代重质砂石的主要原因。陶粒的内部结构特征呈细密蜂窝状微孔。这些微孔都是封闭型的，而不是连通型的。它是由于气体被包裹进壳内而形成的，这是陶粒质轻的主要原因。
现在制备陶粒的原料一般包括铝矾土、黏土、页岩、垃圾、粉煤灰、污泥等，如申请号为“201310360190.3”的专利中，记载了以粉煤灰为原料进行陶粒的制备，其所用的粘结剂为黏土，得到的陶粒抗震性能好、吸水率低，使用性能优于混凝土。但是如何利用选钼尾矿进行陶粒的制备在现有技术中未见报道。
发明内容
针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种以选钼尾矿为原料制备陶粒的方法，该方法通过对选钼尾矿的成分分析，对粘结剂的筛选，给出了一种能够利用选钼尾矿进行陶粒制备的方法，制备出的陶粒堆积密度为856kg·m-3、筒压强度为5.85MPa、表观密度1632kg·m-3、软化系数为0.88，符合国家标准对轻集料性能的要求。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种以选钼尾矿为原料制备陶粒的方法，制备陶粒的原料为选钼尾矿。
进一步的，制备陶粒的原料还包括粘结剂和水。
具体的，按质量百分比计，选钼尾矿为95％，粘结剂为3～4％，余量为水，三者的百分比总和为100％。
更具体的，所述的粘结剂为纸浆废液和黏土的混合物，纸浆废液和黏土的质量比为3～4:1。
另外，制备过程包括：
步骤一：将选钼尾矿、粘结剂与水按配方量混合后进行造粒得到料球，料球的粒径为3～15mm；
步骤二：将步骤一得到的料球依次进行干燥、焙烧和冷却得到陶粒，再将陶粒压制成型得到陶瓷；
干燥后料球的含水率为1％～5％，焙烧温度为1130～1160℃，冷却至室温。
优选的，制备过程包括：
步骤一：将选钼尾矿、粘结剂与水按配方量混合后进行造粒得到料球，料球的粒径为10mm；
步骤二：将步骤一得到的料球依次进行干燥、焙烧和冷却得到陶粒，再将陶粒压制成型得到陶瓷；
干燥后料球的含水率为2％，焙烧温度为1155℃，焙烧时间为120min，冷却至室温。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过大量的研究实验，成功的应用选钼尾矿进行陶粒的制备，且制备得到的陶粒的堆积密度可达856kg·m-3、筒压强度可达5.95MPa，符合国家标准对轻集料性能的要求。
(2)同时，本发明还对陶粒制备过程中所用的粘结剂种类进行了筛选，通常所用的粘结剂为黏土，但是本发明采用选钼尾矿进行陶粒的制备中发现，仅选用黏土作为粘结剂，制备得到的陶粒的品质不符合要求，最终发现通过黏土与其他种类的粘结剂进行混配后与选钼尾矿进行陶粒的制备得到了符合要求的陶粒产品；
(3)另外，发明还通过大量的实验研究以选钼尾矿为原料、黏土与纸浆废液混配为粘结剂进行陶粒制备的最佳工艺，不仅制备过程简单，且通过较低的焙烧温度就能进行陶粒的制备，省时省料。
具体实施方式
陶粒(Ceramsite)，陶质的颗粒，一般粒径为5～20㎜，最大的粒径为25㎜。外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体，但也有一些仿碎石陶粒不是圆形或椭圆形球体，而呈不规则碎石状。外观颜色因所采用的原料和工艺不同而各异。焙烧陶粒的颜色大多为暗红色、赭红色，也有一些特殊品种为灰黄色、灰黑色、灰白色、青灰色等。具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等。陶粒广泛应用与建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门，应用领域越来越广。
纸浆废液是造纸厂排出的废物，分为酸性和碱性两种。酸性纸浆废液的主要成分为各种糖类、有机酸、游离亚硫酸盐、硫化钠等；碱性纸浆废液中主要含木质素衍生物、有机酸盐、游离氢氧化钠及硫化钠等。本发明采用的是酸性纸浆废液，特别是亚硫酸纸浆废液。
本发明所用的选钼尾矿的来源为金堆城钼矿浮选尾矿，得到的尾砂的粒径为0.05mm～0.03mm，经成分分析主要含有的化学成分包括石英(SiO2)、长石(AL2O3)等，各个成分的质量百分比含量为：含二氧化硅65％～75％，三氧化二铝10％～15％，氧化钙1％～2％，氧化镁2％～3％，其他为杂质。
由于选钼尾矿中含有SiO2、Al2O3等化学成分，与制备陶粒对原料的要求相吻合，因此发明人提出使用选钼尾矿通过焙烧的手段进行陶粒的制备，通过对制备原料的配料和焙烧条件的筛选实现将选钼尾矿作为制备陶粒的原料，但是在实验过程中发现，仅通过焙烧条件的优化还是不能得到符合要求的陶粒制品，且焙烧温度要求高，制作成本高，烧制后的陶粒容易出现松散、且烧制后陶瓷的堆积密度和软化系数也不能符合行业的标准；
面对此困难，发明人分析了选钼尾矿的化学成分、矿物组成、热性能、颗粒粒度，并对选钼尾矿制备陶粒的制备工艺流程和性能测试方法进行了大量实验，选钼尾矿中除含有SiO2、Al2O3有用成分外，还含有钾、钠、硫等杂质。发明人分析，正是因为这些杂质的存在导致了采用这些原料进行陶瓷材料的制备时，易出现松散、焙烧温度高且烧制后陶瓷的堆积密度和软化系数也不能符合行业的标准的缺陷；
对此，发明人对陶粒制备过程中所用的粘结剂的种类进行了筛选，以期得到解决上述问题的方案，主要选用了黏土与其他种类的粘结剂进行混配，分别进行了黏土与聚乙烯醇、黏土与酚醛树脂和黏土与纸浆废液三种混配粘结剂的实验，最终的实验结果表明，通过黏土与纸浆废液混配作为粘结剂制备得到的陶粒不仅焙烧温度低，同时陶粒不出现松散、且烧制后陶瓷的堆积密度和软化系数也符合行业的标准。
具体的，本发明的以选钼尾矿为原料制备陶粒的方法包括：
步骤一：将选钼尾矿、粘结剂与水按配方量混合后进行造粒得到料球，料球的粒径为3～15mm；选钼尾矿为90％～95％，粘结剂为3％～5％，余量为水，三者的百分比总和为100％；粘结剂为纸浆废液和黏土的混合物，纸浆废液和黏土的质量比为4:1～3:1；
步骤二：将步骤一得到的料球依次进行干燥、焙烧和冷却得到陶粒，再将陶粒压制成型得到陶瓷；
干燥后料球的含水率达到2％～5％，焙烧温度为1130～1160℃，冷却至室温。焙烧时间应在60min以上，冷却方式宜选择对流空气中自然冷却。干燥温度为室温，干燥时间为120min；
选尾矿掺量98％、预热温度450℃、预热时间60min、焙烧温度1155℃、焙烧时间120min，为优选制备条件。
以下通过具体实施例对本发明的制备方法做具体说明。
实施例一：
本实施例所用的选钼尾矿为金堆城钼矿浮选尾矿，得到的尾砂的粒径为0.05mm～0.03mm，经成分分析主要含有的化学成分包括石英(SiO2)、长石(AL2O3)等，各个成分的质量百分比含量为：含二氧化硅65％～75％，三氧化二铝10％～15％，氧化钙1％～2％，氧化镁2％～3％，其他为杂质；
制备原料包括：选钼尾矿为90％，粘结剂为5％，余量为水，三者的百分比总和为100％。
粘结剂为黏土和亚硫酸纸浆废料的混合物，黏土与亚硫酸纸浆废料的质量比为3:1；
步骤一：将选钼尾矿、粘结剂与水按配方量混合后进行造粒得到料球，料球的粒径为5mm；
步骤二：将步骤一得到的料球依次进行干燥、焙烧和冷却得到陶粒，再将陶粒压制成型得到陶瓷；
干燥后料球的含水率达到3％，焙烧时先预热温度450℃、预热时间60min，焙烧温度1155℃、焙烧时间120min，此方案制得的陶粒的堆积密度为856kg·m-3，筒压强度为5.85MPa，表观密度1632kg·m-3、软化系数为0.88，符合国家标准对轻集料性能的要求。
实施例二：
本实施例与实施例一不同的是粘结剂为黏土。
此方案制得的陶粒的堆积密度为742kg·m-3、筒压强度为4.1MPa，不符合国家标准对轻集料性能的要求。
实施例三：
本实施例与实施例一不同的是粘结剂为黏土和聚乙烯醇，黏土与聚乙烯醇的质量比为4:1；
此方案制得的陶粒的堆积密度为748kg·m-3、筒压强度为4.3MPa，不符合国家标准对轻集料性能的要求。
实施例四：
本实施例与实施例一不同的是粘结剂为黏土和酚醛树脂，黏土与酚醛树脂的质量比为3:1；
此方案制得的陶粒的堆积密度为747kg·m-3、筒压强度为4.5MPa，不符合国家标准对轻集料性能的要求。
实施例五：
本实施例与实施例一不同的是焙烧温度为1130℃。
此方案制得的陶粒的堆积密度为850kg·m-3、筒压强度为5.79MPa，符合国家标准对轻集料性能的要求。
实施例六：
本实施例与实施例一不同的是焙烧温度为1160℃。
此方案制得的陶粒的堆积密度为865kg·m-3、筒压强度为5.97MPa，符合国家标准对轻集料性能的要求。
通过上述实施例可知，通过黏土与纸浆废液混配作为粘结剂制备得到的陶粒不仅焙烧温度低，同时陶粒不出现松散、且烧制后陶瓷的堆积密度和筒压强度符合行业的标准，其他混配的或者单独使用黏土为粘结剂的配方制得的陶粒，要想符合国家标准，必须要提高焙烧温度，才能勉强达到对轻集料的国家标准。

Claims (2)

1.一种以选钼尾矿为原料制备陶粒的方法，其特征在于，制备陶粒的原料为选钼尾矿；制备陶粒的原料还包括粘结剂和水；
按质量百分比计，选钼尾矿为95％，粘结剂为3～4％，余量为水，三者的百分比总和为100％；
所述的粘结剂为纸浆废液和黏土的混合物，纸浆废液和黏土的质量比为3～4:1；
制备过程包括：
步骤一：将选钼尾矿、粘结剂与水按配方量混合后进行造粒得到料球，料球的粒径为3～15mm；
步骤二：将步骤一得到的料球依次进行干燥、焙烧和冷却得到陶粒，再将陶粒压制成型得到陶瓷；
干燥后料球的含水率为1％～5％，焙烧温度为1130～1160℃，冷却至室温。
2.如权利要求1所述的以选钼尾矿为原料制备陶粒的方法，其特征在于，制备过程包括：
步骤一：将选钼尾矿、粘结剂与水按配方量混合后进行造粒得到料球，料球的粒径为10mm；
步骤二：将步骤一得到的料球依次进行干燥、焙烧和冷却得到陶粒，再将陶粒压制成型得到陶瓷；
干燥后料球的含水率为2％，焙烧温度为1155℃，焙烧时间为120min，冷却至室温。
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