CN109987962A - 钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法，先将钒钛磁铁矿尾矿经多元酸浸法处理后，与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按一定比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，然后置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，并进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，最终得到多孔陶瓷材料。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现钒钛磁铁矿尾矿较高的工业附加值。

Description

钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法
技术领域
本发明涉及绿色陶瓷材料制备技术领域，特别涉及一种钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法。
背景技术
钒钛磁铁矿尾矿可用于制造矿坑填料、免烧转、水泥等材料，但这些应用的工业附加值较低，使其不易推广。因此，开辟一种新应用领域，以提高其工业附加值至关重要。多孔陶瓷材料是一种性能优良的功能型材料，如何将钒钛磁铁矿尾矿充分利用制备多孔陶瓷材料，是急需解决的技术问题。
发明内容
本发明是针对常见手段难以提高钒钛磁铁矿尾矿工业附加值问题的研发领域现状，提供一种钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷的方法。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现钒钛磁铁矿尾矿较高的工业附加值。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷的方法，包括以下步骤：
1)将钒钛磁铁矿尾矿经多元酸浸法处理后，与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按一定比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化；
2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，然后进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，最终得到多孔陶瓷材料。
作为本发明的进一步改进，多元酸浸处理使用3.3～5.8mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为40～55：21.3～24.6：23.7～35.4；酸浸钒钛磁铁矿尾矿、氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉的质量百分比为70～75：16.3～19.6：3.7～8.6：5～10；回流型轮碾鼓风装置主轴转速110～160转/分，风速70～110米/秒。
作为本发明的进一步改进，慢速偏心搅拌装置的转速80～140转/分，驱水处理采用滤棉分水；高温鼓风集热装置处理温度1000～1250℃，风速120～150米/秒。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和优势：
本发明先将钒钛磁铁矿尾矿经多元酸浸法处理后，与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按一定比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，然后置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，并进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型；以钒钛磁铁矿尾矿为主要原料，通过添加校正材料、助溶剂并采用高温集热发泡工艺可实现多孔陶瓷制备，大幅提高钒钛磁铁矿尾矿的工业附加值。其中多元酸浸法处理用于祛除尾矿中的碱及其他杂质，净化尾矿原料；回流型轮碾鼓风处理的细化效率较高，且粉末分布均匀；慢速偏心搅拌便于混合粉表面充分形成水膜；高温鼓风集热发泡技术有利于气体快速排出，发泡均匀、密集。本发明制备的多孔陶瓷的气孔率大于等于83.4％，闭孔率大于等于77.5％，渗水率小于等于110克/立方米，抗压强度大于等于19MPa，抗弯强度大于等于14MPa。
进一步，在制备多孔陶瓷材料过程中，本发明为解决已有方法难以提高磁铁矿尾矿工业附加值问题，而是采用大比例钒钛磁铁尾矿、多元酸浸净化、回流型轮碾鼓风装置细化、慢速偏心搅拌制浆、高温鼓风集热发泡，研究酸液浓度、多元酸配比、原料配合比、轮碾主轴转速、搅拌速度及高温发泡温度与多孔陶瓷性能的关系，即：对于多孔陶瓷，保持较高性能的最佳酸液浓度、多元酸配比、原料配合比、轮碾主轴转速、搅拌速度及高温发泡温度。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现钒钛磁铁矿尾矿较高的工业附加值。
具体实施方式
本发明一种钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法，包括下述步骤：
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用3.3～5.8mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为40～55：21.3～24.6：23.7～35.4，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比70～75：16.3～19.6：3.7～6：5～7比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速110～160转/分，风速70～110米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速80～140转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1000～1250℃，风速120～150米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
以下实施例制备的多孔陶瓷的气孔率、闭孔率、渗水率、抗压强度、抗弯强度如表1所示。
实施例1
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用3.3mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为45：22：33，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比72：18：4：6比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速110转/分，风速100米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速140转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1250℃，风速150米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
实施例2
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用3.8mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为47：23：30，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比70：19.6：4.4：6比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速120转/分，风速80米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速90转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1250℃，风速120米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
实施例3
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用5.2mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为43：24.6：32.4，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比74：16.8：3.7：5.5比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速130转/分，风速110米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速140转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1150℃，风速140米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
实施例4
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用5.4mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为49：23：28，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比74：17：4：5比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速150转/分，风速90米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速140转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1050℃，风速130米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
实施例1～4制备多孔陶瓷材料的性能参数见表1所示：
表1
从上表可以得出，本发明制备的多孔陶瓷的气孔率大于等于83.4％，闭孔率大于等于77.5％，渗水率小于等于110克/立方米，抗压强度大于等于19MPa，抗弯强度大于等于14MPa。
以下实施例制备的多孔陶瓷的气孔率、闭孔率、渗水率、抗压强度、抗弯强度如表2所示。
实施例5
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用4.8mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为47：23：30，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比72：17：6：5比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速150转/分，风速110米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速120转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1250℃，风速150米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
实施例6
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用4.7mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为41：24.6：34.4，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比71：17：6：6比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速130转/分，风速110米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速140转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1250℃，风速125米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
实施例7
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用3.8mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为42：22.6：35.4，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比71：18：4：7比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速125转/分，风速95米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速140转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1000℃，风速120米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
实施例8
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用3.6mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为42.5：24.5：33，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比74：17：3.7：5.3比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速1:45转/分，风速105米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速140转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1150℃，风速130米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
实施例9
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用3.3mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为40：24.6：35.4，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比70：16.4：8.6：5比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速110转/分，风速70米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速140转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1250℃，风速150米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
实施例10
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用5.8mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为55：21.3：23.7，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比75：16.3：3.7：5比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速160转/分，风速110米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速80转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1000℃，风速120米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
实施例11
(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行多元酸浸法处理，使用3.3mol/L盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，三种酸的混合摩尔百分比为40：24.6：35.4，然后与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉按质量百分比70：16.3：3.7：10比例装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，主轴转速110转/分，风速70米/秒；
(2)将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，转速120转/分，然后采用滤棉分水进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，处理温度1250℃，风速150米/秒，最终得到多孔陶瓷材料。
实施例5～11制备多孔陶瓷材料的性能参数见表2所示：
表2
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将钒钛磁铁矿尾矿经多元酸浸法处理后，与氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉装入回流型轮碾鼓风装置进行细化，得到细化混合粉；酸浸钒钛磁铁矿尾矿、氧化铝粉、碳酸钙粉和玻璃粉的质量百分比为(70～75)：(16.3～19.6)：(3.7～8.6)：(5～10)；
将细化混合粉置于慢速偏心搅拌装置中加水制浆，然后进行驱水处理，最后在高温鼓风集热装置中发泡成型，高温鼓风集热装置处理温度1000～1250℃，风速120～150米/秒；最终得到多孔陶瓷材料。
2.如权利要求1所述的钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法，其特征在于，多元酸浸处理使用3.3～5.8mol/L的盐酸、硝酸、钨酸混合溶液，盐酸、硝酸及钨酸混合摩尔百分比为(40～55)：(21.3～24.6)：(23.7～35.4)。
3.如权利要求1所述的钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法，其特征在于，回流型轮碾鼓风装置主轴转速110～160转/分，风速70～110米/秒。
4.如权利要求1所述的钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法，其特征在于，慢速偏心搅拌装置的转速80～140转/分。
5.如权利要求1所述的钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法，其特征在于，驱水处理采用滤棉分水。
6.如权利要求1所述的钒钛磁铁矿尾矿制备多孔陶瓷材料的方法，其特征在于，制备的多孔陶瓷的气孔率大于等于83.4％，闭孔率大于等于77.5％，渗水率小于等于110克/立方米，抗压强度大于等于19MPa，抗弯强度大于等于14MPa。
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