CN109232015A - 一种含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铜尾矿回收再利用技术领域，具体涉及一种含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，并进一步公开其制备方法。本发明含铜尾矿的建筑陶瓷，利用现有铜尾矿废料为原料，经过对铜尾矿的特定处理工艺获得的铜尾矿颗粒辅以高岭土和玻璃粉为原料，所制得建筑陶瓷，具有轻质、多空的优势，其抗压强度符合国家标准，同时所得板材的防火性能优异，为铜尾矿的利用提供了新的途径。

Description

一种含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于铜尾矿回收再利用技术领域，具体涉及一种含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，并进一步公开其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，中国铜资源的需求量日益增加。而我国铜矿资源的现状则存在储备与保障程度偏低、资源品质较差的问题，难以满足经济快速发展的需要。目前，铜精矿、废杂铜、粗铜等铜原料的进口量不断增加，其中精炼铜的原料自给率只有40％，每年均需进口大量的铜精矿和电解铜、废铜。铜资源的这种供需状况对国民经济的健康发展不可避免地产生影响。
我国原生铜矿资源相对较少，但铜尾矿二次资源量却相当大。铜尾矿，又称铜尾砂，是由矿石经粉碎、精选后所剩下的细粉沙粒组成。据中国国土资源经济研究院的余良晖等人对我国铜尾矿资源进行的详尽统计分析，仅1949-2007年间，全国铜尾矿的排放总量大约为24亿t，且年产出量呈逐年增加的态势，特别是近几年，铜尾矿排放量的增长更加明显。由于铜矿石性质的复杂性和多样性、选矿技术及设备的局限性，这些铜尾矿含铜量较低，大量铜尾矿闲置不仅是资源的浪费，而且还会危害环境。
目前，铜尾矿除少量作为旧矿井的填充料之外，其余绝大多数还以填充洼地或筑坝堆放的方式储存，堆置的铜尾矿不仅占用了大量土地，而且铜尾矿因其特殊的理化性质，重金属含量特别高，植物很难在尾矿上自然生长，覆盖了原有的植被，生态系统遭到破坏。同时尾矿会因随风飞扬、雨水流失，对周边地区的居民生活环境造成污染。
因此，在建设资源节约型、环境友好型绿色矿山的今天，开展铜尾矿二次资源化研究、发展循环经济具有重要的经济和环境意义。
总体来看，我国铜尾矿具有粒度细、类型多、成分杂、以氧化铜矿物和铝硅酸盐为主的普遍特征。这些特性使得我国的铜尾矿大部分在组分及工艺性能上适合于工业利用，可作为新型建材、化工、轻工及部分新材料的原料。中国专利CN103936454A公开了一种以金铜尾矿为主原料的多孔保温陶瓷，以金铜尾矿、浮法玻璃粉为原料，在发泡剂和添加剂存在下，经成型、烧成工序获得多孔陶瓷材料，所制备的金铜尾矿多孔陶瓷具有孔隙率高、密度较小、强度较高的优势，可作为墙体保温材料来应用。但该方法中所述的发泡处理步骤需要在1000-1100℃左右完成，过高的温度一方面会破坏发泡的质量，同时也对发泡设备的要求。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，以解决现有技术中铜尾矿利用度较差的的问题。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，包括如下重量份的制备原料：铜尾矿颗粒30-50重量份、高岭土10-30重量份、玻璃粉15-25重量份、发泡剂2-8重量份。
优选的，所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，包括如下重量份的制备原料：铜尾矿颗粒40重量份、高岭土20重量份、玻璃粉20重量份、发泡剂5重量份。
更优的，所述铜尾矿颗粒为铜尾矿按照如下步骤改性获得：
(1)取铜尾矿过800-1200目筛；
(2)将所述尾矿加水制浆后调pH至中性，备用；
(3)向所述尾矿浆液中加入助流剂进行改性处理；
(4)向所述改性处理后的尾矿浆液中加入偶联剂并混匀；
(5)将处理后的所述尾矿浆液过滤，取固体尾矿烘干，并利用机械研磨机研磨；
(6)将研磨后的尾矿颗粒于600-800℃高温煅烧处理，即得处理后的所需铜尾矿颗粒。
所述步骤(3)中，所述助流剂为滑石粉，所述助流剂的加入量为所述尾矿的2-10wt％。
所述步骤(4)中，所述偶联剂为包括碳酸钙和钛酸酯偶联剂的复合偶联剂，所述偶联剂的加入量为所述尾矿量的3-5wt％。
所述发泡剂为碳酸钙或白云石类发泡剂。
本发明还公开了一种制备所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷的方法，包括如下步骤：
(a)取选定量的所述铜尾矿颗粒、高岭土、玻璃粉和发泡剂混匀，得到混合料；
(b)将所得的混合料压制成型，制成多孔陶瓷坯体；
(c)将制成的多孔陶瓷坯体干燥至含水率低于0.1％；
(d)将干燥后的多孔陶瓷坯体进行发泡焙烧处理，冷却成型后即得所需板材。
所述步骤(d)中，所述发泡焙烧步骤的发泡温度为500-600℃。
所述步骤(c)中，所述干燥步骤为100-120℃干燥。
所述的制备所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷的方法，还包括获得所述铜尾矿颗粒的步骤，具体包括：
(1)取铜尾矿过800-1200目筛；
(2)将所述尾矿加水制浆后调pH至中性，备用；
(3)向所述尾矿浆液中加入助流剂进行改性处理；
(4)向所述改性处理后的尾矿浆液中加入偶联剂并混匀；
(5)将处理后的所述尾矿浆液过滤，取固体尾矿烘干，并利用机械研磨机研磨；
(6)将研磨后的尾矿颗粒于600-800℃高温煅烧处理，即得处理后的所需铜尾矿颗粒。
本发明含铜尾矿的建筑陶瓷，利用现有铜尾矿废料为原料，经过对铜尾矿的特定处理工艺，获得的铜尾矿颗粒有效去除了其含有的重金属物质及放射性物质等杂质，处理后的铜尾矿颗粒可用于建筑陶瓷的制备。经性能检测可知，本发明所述含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，具有轻质、多空的优势，其抗压强度符合国家标准，同时所得板材的防火性能优异，为铜尾矿的利用提供了新的途径。
本发明利用所述经过特定处理工艺获得的铜尾矿颗粒，辅以高岭土和玻璃粉为原料，在制备建筑陶瓷时，其可以在500-600℃低温下实现30-60min的低温快速发泡处理，工艺能耗极低，同时产品性能较好。
具体实施方式
本发明下述实施例中处理的黄金尾矿为山东招远金玲镇金矿的黄金尾矿，化验分析黄金尾矿的矿物组成、物料性质以及粒度分布，所述黄金尾矿的矿物组成如下：Au:0.06wt％、Ag:1.00wt％、SiO2:74.6wt％、Al2O3:13.4wt％、K2O:4.06％、Na2O:2.01wt％、MgO:0.37wt％、CaO:1.23wt％、TFe:1.56wt％、S:0.1wt％(圣基)。微量元素含量见下表1。
表1黄金尾矿微量元素含量
实施例1制备铜尾矿颗粒
本发明所述的一种铜尾矿的处理方法，包括如下步骤：
(1)取所述铜尾矿，经多次筛选后，过800-1200目筛；
(2)将所述尾矿中加水制成尾矿浆，水的加入量为尾矿量的2倍量；随后根据尾矿浆液的pH值，以稀HCL溶液或稀NaOH溶液调尾矿浆液的pH值至中性，备用；
(3)向上述尾矿浆液中加入占所述尾矿固体量2wt％的滑石粉进行改性处理；
(4)向上述改性处理后的尾矿浆液中加入占所述尾矿固体量5wt％的偶联剂(碳酸钙和钛酸酯偶联剂TMC-201以1:1混合)并混匀；
(5)将上述改性处理后的所述尾矿浆液过滤，固液分离并收集固体尾款进行烘干处理，随后利用机械研磨机将所述尾矿研磨，收集圆柱状针型结构的尾矿颗粒，过600目筛处理，使得所述尾矿颗粒中600目及以上目数的颗粒含量至少为97％；
(6)将研磨后的尾矿颗粒于600-800℃高温煅烧处理，即得处理后的所需铜尾矿颗粒。
实施例2制备铜尾矿颗粒
本发明所述的一种铜尾矿的处理方法，包括如下步骤：
(1)取所述铜尾矿，经多次筛选后，过800-1200目筛；
(2)将所述尾矿中加水制成尾矿浆，水的加入量为尾矿量的3倍量；随后根据尾矿浆液的pH值，以稀HCL溶液或稀NaOH溶液调尾矿浆液的pH值至中性，备用；
(3)向上述尾矿浆液中加入占所述尾矿固体量10wt％的滑石粉进行改性处理；
(4)向上述改性处理后的尾矿浆液中加入占所述尾矿固体量3wt％的偶联剂(碳酸钙和钛酸酯偶联剂TMC-201以1:1混合)并混匀；
(5)将上述改性处理后的所述尾矿浆液过滤，固液分离并收集固体尾款进行烘干处理，随后利用机械研磨机将所述尾矿研磨，收集圆柱状针型结构的尾矿颗粒，过600目筛处理，使得所述尾矿颗粒中600目及以上目数的颗粒含量至少为97％；
(6)将研磨后的尾矿颗粒于600-800℃高温煅烧处理，即得处理后的所需铜尾矿颗粒。
实施例3制备铜尾矿颗粒
本发明所述的一种铜尾矿的处理方法，包括如下步骤：
(1)取所述铜尾矿，经多次筛选后，过800-1200目筛；
(2)将所述尾矿中加水制成尾矿浆，水的加入量为尾矿量的2倍量；随后根据尾矿浆液的pH值，以稀HCL溶液或稀NaOH溶液调尾矿浆液的pH值至中性，备用；
(3)向上述尾矿浆液中加入占所述尾矿固体量6wt％的滑石粉进行改性处理；
(4)向上述改性处理后的尾矿浆液中加入占所述尾矿固体量4wt％的偶联剂(碳酸钙和钛酸酯偶联剂TMC-201以1:1混合)并混匀；
(5)将上述改性处理后的所述尾矿浆液过滤，固液分离并收集固体尾款进行烘干处理，随后利用机械研磨机将所述尾矿研磨，收集圆柱状针型结构的尾矿颗粒，过600目筛处理，使得所述尾矿颗粒中600目及以上目数的颗粒含量至少为97％；
(6)将研磨后的尾矿颗粒于600-800℃高温煅烧处理，即得处理后的所需铜尾矿颗粒。
实施例4制备建筑陶瓷
本实施例所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，包括如下重量份的制备原料：实施例1中制得的铜尾矿颗粒30kg、高岭土30kg、玻璃粉15kg、碳酸钙发泡剂8kg。
本实施例中制备所述的含铜尾矿颗粒的建筑板材的方法，包括如下步骤：
(a)取选定量的所述铜尾矿颗粒、高岭土、玻璃粉和发泡剂混匀，得到混合料；
(b)将所得的混合料压制成型，制成多孔陶瓷坯体；
(c)将制成的多孔陶瓷坯体于100-120℃干燥至含水率低于0.1％；
(d)将干燥后的多孔陶瓷坯体于500-600℃下进行发泡焙烧处理30-60min，冷却成型后即得所需多孔陶瓷。
经测试，本实施例所制得的多孔保温陶瓷，气孔分布均匀，孔隙率高达30.5％，孔隙孔径3-5mm；所得多孔保温陶瓷产品的密度为0.75g/cm3，泡抗折强度为8.9MPa，常温导热系数在0.05W/(K·m)，达到A级防火材料要求。
实施例5制备建筑陶瓷
本实施例所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，包括如下重量份的制备原料：实施例2中制得的铜尾矿颗粒50kg、高岭土10kg、玻璃粉25kg、发泡剂2kg。
本实施例中制备所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷的方法同实施例4。
经测试，本实施例所制得的多孔保温陶瓷，气孔分布均匀，孔隙率高达31.2％，孔隙孔径3-5mm；所得多孔保温陶瓷产品的密度为0.77g/cm3，泡抗折强度为9.2MPa，常温导热系数在0.045-0.05W/(K·m)，达到A级防火材料要求。
实施例6制备建筑板材
本实施例所述的含铜尾矿颗粒的建筑板材，包括如下重量份的制备原料：实施例3中制得的铜尾矿颗粒40kg、高岭土20kg、玻璃粉20kg、发泡剂5kg。
本实施例中制备所述的含铜尾矿颗粒的建筑板材的方法同实施例4。
经测试，本实施例所制得的多孔保温陶瓷，气孔分布均匀，孔隙率高达31.5％，孔隙孔径2-5mm；所得多孔保温陶瓷产品的密度为0.70g/cm3，泡抗折强度为9.5MPa，常温导热系数在0.045W/(K·m)，达到A级防火材料要求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，其特征在于，包括如下重量份的制备原料：铜尾矿颗粒30-50重量份、高岭土10-30重量份、玻璃粉15-25重量份、发泡剂2-8重量份。
2.根据权利要求1所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，其特征在于，包括如下重量份的制备原料：铜尾矿颗粒40重量份、高岭土20重量份、玻璃粉20重量份、发泡剂5重量份。
3.根据权利要求1或2所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，其特征在于，所述铜尾矿颗粒为铜尾矿按照如下步骤改性获得：
(1)取铜尾矿过800-1200目筛；
(2)将所述尾矿加水制浆后调pH至中性，备用；
(3)向所述尾矿浆液中加入助流剂进行改性处理；
(4)向所述改性处理后的尾矿浆液中加入偶联剂并混匀；
(5)将处理后的所述尾矿浆液过滤，取固体尾矿烘干，并利用机械研磨机研磨；
(6)将研磨后的尾矿颗粒于600-800℃高温煅烧处理，即得处理后的所需铜尾矿颗粒。
4.根据权利要求3所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，其特征在于，所述步骤(3)中，所述助流剂为滑石粉，所述助流剂的加入量为所述尾矿的2-10wt％。
5.根据权利要求3或4所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，其特征在于，所述步骤(4)中，所述偶联剂为包括碳酸钙和钛酸酯偶联剂的复合偶联剂，所述偶联剂的加入了为所述尾矿量的3-5wt％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷，其特征在于，所述发泡剂为碳酸钙或白云石类发泡剂。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)取选定量的所述铜尾矿颗粒、高岭土、玻璃粉和发泡剂混匀，得到混合料；
(b)将所得的混合料压制成型，制成多孔陶瓷坯体；
(c)将制成的多孔陶瓷坯体干燥至含水率低于0.1％；
(d)将干燥后的多孔陶瓷坯体进行发泡焙烧处理，冷却成型后即得所需板材。
8.根据权利要求7所述的制备所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤(d)中，所述发泡焙烧步骤的发泡温度为500-600℃。
9.根据权利要求7或8所述的制备所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤(c)中，所述干燥步骤为100-120℃干燥。
10.根据权利要求7-9任一项所述的制备所述的含铜尾矿颗粒的建筑陶瓷的方法，其特征在于，还包括获得所述铜尾矿颗粒的步骤，具体包括：
(1)取铜尾矿过800-1200目筛；
(2)将所述尾矿加水制浆后调pH至中性，备用；
(3)向所述尾矿浆液中加入助流剂进行改性处理；
(4)向所述改性处理后的尾矿浆液中加入偶联剂并混匀；
(5)将处理后的所述尾矿浆液过滤，取固体尾矿烘干，并利用机械研磨机研磨；
(6)将研磨后的尾矿颗粒于600-800℃高温煅烧处理，即得处理后的所需铜尾矿颗粒。
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