CN110328047B - 一种花岗岩石材锯泥石粉制备陶瓷原料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种花岗岩石材锯泥石粉制备陶瓷原料的方法，本发明的方法包括隔渣、分级和三段磁选除杂，三段磁选除杂包括中场强磁选和两段高梯度强磁选，三段磁选后获得的非磁性物可以作为产品直接脱水销售，本发明采用无污染环保物理技术实现花岗岩锯泥石粉除杂增白，用于制备陶瓷的原料，该工艺与传统工艺相比，流程简短，原料不需要磨矿，直接生产成本降低40％，而且白度达到了60‑68％。同时实现花岗岩锯泥固废规模化消纳、无害化处理、资源化利用，从根本上解决了石材锯泥污染环境、浪费资源的行业性共性难题，同时又使用再生资源替代原生矿石，解决了陶瓷工业供料供给问题。

Description

一种花岗岩石材锯泥石粉制备陶瓷原料的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物综合利用技术领域，特别是指一种花岗岩石材锯泥石粉制备陶瓷原料的方法。
背景技术
花岗石是一种以石英、长石和云母为主要成分的深成酸性火成岩，花岗岩岩体在我国约占国土面积的9％，达80多万平方公里。中国已探明花岗岩矿产地297处，已形成花岗岩石材产业聚集区20余处，年产花岗岩板材约3亿平方。锯泥是花岗岩石材开采、荒料切割、板材加工过程中产生的石粉与水的混合物，占石材开采荒料总量的5-7％，年增量锯泥固体废弃物约超3000万吨。锯泥石粉颗粒细腻，-400目粒级占56％-65％，质地紧密，吸水性差，传统的水泥等胶凝材料无法使它固化，暂无合适利用及处置措施。长期以来只能集中堆存，填埋，既占用土地资源，又造成扬尘污染、水系污染问题，严重制约生态文明建设及石材产业健康发展。
长石在陶瓷工业中的用量约占长石总用量的30％。长石在陶瓷原料配方体系中，除可供给Al2O3和SiO2外，还可提供碱金属氧化物，既是瘠性原料，又是溶剂性原料。作为瘠性原料，具有降低粘土或坯体的可塑性和粘结性，减少坯体干燥与烧成的收缩变形，改善干燥性能和缩短干燥时间等效果。作为溶剂性原料，熔融间隔时间长，粘度高，能形成粘稠的熔体相，溶解部分高岭土分解产物和石英颗粒，熔融冷却后形成玻璃基质，可改善透明度，并有助于提高坯体的机械强度和电气性能。随着我国陶瓷产业30年的高速发展，优质长石矿资源量急剧下降，同时，基于环保压力和生态保护措施实施，中小型矿山、露天矿山关闭，导致供需矛盾加剧。
花岗岩固废锯泥石粉主要成分包含长石、石英、黑云母及加工过程中锯片磨损机械铁等，其中二次污染引入的机械铁杂质、黑云母影响陶磁烧成白度。本发明即通过除杂增白工艺技术，利用花岗岩石材固废锯泥石粉制备陶瓷原料，一方面从根本上解决石材锯泥污染环境、浪费资源的行业性共性难题，同时又使用再生资源替代原生矿石，解决了陶瓷工业原料供给问题。
CN109453892A公开了一种高效利用含锡和铁的石材锯泥的方法，虽然包括筛分、脱泥和细颗粒物料磁选，但是存在陶瓷产品的产率较低，TFe的含量较高等问题。
发明内容
本发明提出一种花岗岩石材锯泥石粉制备陶瓷原料的方法，采用无污染环保物理技术实现花岗岩锯泥石粉除杂增白，用作制备陶瓷的原料，简化了工艺步骤，而且白度达到了60-68％。
本发明的技术方案是这样实现的：一种花岗岩石材锯泥石粉制备陶瓷原料的方法，包括以下步骤：
(1)隔渣：将花岗岩石材锯泥石粉加水调成花岗岩石材锯泥浆，通过筛分去除花岗岩石材锯泥浆中的粗杂，获得初级矿浆；粗杂主要包括石材固废加工、储运过程中引入的大颗粒废石、异物、草木等杂质，保障后续工艺稳定运行；
(2)分级：将初级矿浆通过螺旋分级机进行分级，分离出不符合陶瓷原料粒度要求的40目以上的粗砂，获得40目以下的分级矿浆，分级机溢流浓度控制在25％-35％之间；分级利用螺旋分级机加水调浆实现后续工艺过程以一定矿浆浓度连续稳定给料，粗砂可以替代河沙、机制砂用于建筑原料。
(3)磁选除杂：分级矿浆进行三段磁选除杂，第一段磁选采用场强为3000-6000Gs的半逆流辊式磁选机或场强为8000-10000Gs板式永磁磁选机，主要分离去除锯片磨损机械铁、强磁性矿物，第二段磁选采用场强10000-12000Gs高梯度立环强磁选机或浆料式电磁磁选机，介质盒分别为棒介或网介，第三段磁选采用场强13000Gs-15000Gs高梯度立环强磁选机或浆料式电磁磁选机，介质盒分别为棒介或网介，三段磁选后获得非磁性物产品和磁性物，磁性物与步骤(2)中获得的粗砂一起作为建筑原料。
进一步地，步骤(2)中，分级矿浆进入渣浆泵泵池，通过渣浆泵送入旋流器进行脱泥处理，然后进行步骤(3)的磁选除杂。
进一步地，步骤(3)中，第一段磁选采用场强为6000Gs的半逆流辊式磁选机，主要分离去除锯片磨损机械铁、强磁性矿物，第二段磁选采用场强12000Gs高梯度立环强磁选机，介质盒采用1.5mm棒介，第三段磁选采用场强13000Gs浆料式电磁磁选机，介质盒采用冲压菱形网介。
进一步地，步骤(3)中，三段磁选后获得的非磁性物产品，进入渣浆泵泵池，通过渣浆泵送入旋流器进行粗细分级处理，粗粒级产品作为建筑陶瓷原料，细粒级产品可以作为日用、卫浴陶瓷原料。
本发明的有益效果：
本发明的方法包括隔渣、分级和三段磁选除杂，三段磁选除杂包括中场强磁磁选和两段高梯度强磁选，三段磁选后获得的非磁性物可以作为产品直接脱水销售，产品水分<15％，在分级和磁选除杂工序之间，增加脱泥工序，除去微细粒铁等杂质，有利于提高除杂增白的效果。该工艺与传统工艺相比，流程简短，原料不需要磨矿，直接生产成本降低40％，而且白度达到了60-68％，甚至高达76.5％，大幅度提高了陶瓷原料的产率，产率在64％-70％之间，最高可达74.17％，Fe203含量降低到了0.08％-0.11％。
本发明采用无污染环保物理技术实现花岗岩锯泥石粉除杂增白，实现花岗岩锯泥固废规模化消纳、无害化处理、资源化利用，从根本上解决了石材锯泥污染环境、浪费资源的行业性共性难题，同时又使用再生资源替代原生矿石，解决了陶瓷工业供料供给问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明实施例一的工艺流程图；
图3为本发明实施例二的工艺流程图；
图4为本发明实施例三的工艺流程图；
图5为本发明实施例四的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种花岗岩石材锯泥石粉制备陶瓷原料的方法，包括以下步骤：
(1)隔渣：将通过筛分去除花岗岩石材锯泥浆中的粗杂，获得初级矿浆；粗杂主要包括石材固废加工、储运过程中引入的大颗粒废石、异物、草木等杂质，保障后续工艺稳定运行；
(2)分级：将初级矿浆通过螺旋分级机进行分级，分离出不符合陶瓷原料粒度要求的40目以上的粗砂，获得40目以下的分级矿浆，分级机溢流浓度控制在25％-35％之间；分级利用螺旋分级机加水调浆实现后续工艺过程以一定矿浆浓度连续稳定给料，粗砂可以替代河沙、机制砂用于建筑原料。
(3)磁选除杂：分级矿浆进行三段磁选除杂，第一段磁选采用场强为3000-6000Gs的半逆流辊式磁选机或场强为8000-10000Gs板式永磁磁选机，主要分离去除锯片磨损机械铁、强磁性矿物，第二段磁选采用场强10000-12000Gs高梯度立环强磁选机或浆料式电磁磁选机，介质盒分别为棒介或网介，第三段磁选采用场强13000Gs-15000Gs高梯度立环强磁选机或浆料式电磁磁选机，介质盒分别为棒介或网介，三段磁选后获得的非磁性物为产品；三段磁选后获得的磁性物与步骤(2)中获得粗砂合并掺量使用作为建筑原料。
进一步地，步骤(2)中，分级矿浆进入渣浆泵泵池，通过渣浆泵送入旋流器进行脱泥处理，然后进行步骤(3)的磁选除杂。
进一步地，步骤(3)中，三段磁选后获得的非磁性物产品，进入渣浆泵泵池，通过渣浆泵送入旋流器进行粗细分级处理，粗粒级产品作为建筑陶瓷原料，细粒级产品可以作为日用、卫浴陶瓷原料。
实施例一
以河南省某地芝麻白花岗岩石材固废锯泥为试验对象，试验产品由佛山陶瓷研究院检测有限公司检测，锯泥原矿样品分析以质量百分比计，样品中K20：3.18-4.06％，Na20：5.26-6.06％，Fe203：2.15-2.83％，Al2O3：16.26-18.38％，SiO2：65.77-72.60％，TiO2：0.12-0.44％，CaO：2.07-2.77％，MgO：0.09-0.65％，产品粒度-0.031mm(500目)>48％，原矿1200℃烧成白度为6.5-8.6％，制备陶瓷原料的工艺流程图如图2所示。
(1)隔渣：先将花岗岩石材锯泥石粉加水调成花岗岩石材锯泥浆，然后通过隔渣筛筛分去除花岗岩石材锯泥浆中的粗杂，获得初级矿浆；粗杂主要包括石材固废加工、储运过程中引入的大颗粒废石、异物、草木等杂质，保障后续工艺稳定运行；
(2)分级：将初级矿浆通过螺旋分级机进行分级，分离出不符合陶瓷原料粒度要求的40目以上的粗砂，获得40目以下的分级矿浆，分级机溢流浓度控制在25％-35％之间，可以替代河沙、机制砂用于建筑原料。
(3)磁选除杂：分级矿浆进行三段磁选除杂，第一段磁选采用场强为6000Gs的半逆流辊式磁选机，主要分离去除锯片磨损机械铁、强磁性矿物，第二段磁选采用场强12000Gs高梯度立环强磁选机，介质盒采用1.5mm棒介，第三段磁选采用场强13000Gs浆料式电磁磁选机，介质盒采用冲压菱形网介。三段磁选后获得的非磁性物为产品；三段磁选后获得的磁性物与步骤(2)中获得粗砂合并作为建筑原料掺量使用。
经过上述方法，得到+40目粗砂的产率为6.98％，磁性物累计产率为23.48％，产品1(非磁性产物)产率为69.54％，产品化学成分组成为：K20：3.38％，Na20：5.76％，Fe203：0.08％，Al2O3：17.88％，SiO2：68.52％，TiO2：0.06％，CaO：2.15％，MgO：0.16％，产品制饼后1200℃烧成保温30分钟，白度为60％。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：如图3所示，分级矿浆进入渣浆泵泵池，通过渣浆泵送入旋流器进行脱泥处理，然后进行步骤(3)的磁选除杂。
以河南省某地花岗岩固废锯泥为试验对象，试验产品由佛山陶瓷研究院检测有限公司检测，锯泥原矿样品分析以质量百分比计，样品中K20：3.84％，Na20：4.69％，Fe203：1.54％，Al2O3：13.84％，SiO2：75.47％，TiO2：0.071％，CaO：1.4％，MgO：0.18％，原矿1200℃烧成白度为6.8％，制备陶瓷原料的工艺流程图如图2所示。
(1)隔渣：先将花岗岩石材锯泥石粉加水调成花岗岩石材锯泥浆，然后通过隔渣筛筛分去除花岗岩石材锯泥浆中的粗杂，获得初级矿浆；粗杂主要包括石材固废加工、储运过程中引入的大颗粒废石、异物、草木等杂质，保障后续工艺稳定运行；
(2)分级：将初级矿浆通过螺旋分级机进行分级，分离出不符合陶瓷原料粒度要求的40目以上的粗砂，可以替代河沙、机制砂用于建筑原料。获得40目以下的分级矿浆，分级机溢流浓度控制在25％-35％之间，分级矿浆进入渣浆泵泵池，通过渣浆泵送入旋流器进行脱泥处理，脱泥后产生的细泥，粒径为-500目，不适合作为建筑材料，另外回收。
(3)磁选除杂：脱泥后的分级矿浆进行三段磁选除杂，第一段磁选采用场强为6000Gs的半逆流辊式磁选机，主要分离去除锯片磨损机械铁、强磁性矿物，第二段磁选采用场强12000Gs高梯度立环强磁选机，介质盒采用1.5mm棒介，转环转速2-4r/min，励磁功率69KW，第三段磁选采用场强13000Gs浆料式电磁磁选机，介质盒采用冲压菱形网介。三段磁选后获得的非磁性物为产品；三段磁选后获得的磁性物与步骤(2)中获得粗砂合并作为建筑原料掺量使用。
经过上述方法，得到+40目粗砂的产率为7.12％，旋流器脱泥产率10.17％，磁性物累计产率为18.54％，产品1(非磁性物产品)产率为64.17％，产品化学成分组成为：K20：4.31％，Na20：4.19％，Fe203：0.10％，Al2O3：14.56％，SiO2：74.91％，TiO2：0.04％，CaO：1.12％，MgO：0.06％，产品制饼后1200℃烧成保温30分钟，白度为68％。该工艺特点，通过预先脱泥，避免了磁选工段细泥分选效果较差的不良影响，提高了产品白度。
实施例三
本实施例与实施例一或二基本相同，不同之处在于：如图4所示，步骤(3)中，分级矿浆进行三段磁选除杂所用设备，第一段磁选采用场强为8000Gs的板式永磁磁选机，主要分离去除机械铁、强磁性矿物，第二段磁选采用场强12000Gs高梯度立环强磁选机，介质盒采用网介，第三段磁选采用场强15000Gs高梯度立环强磁选机，介质为网介，三段磁选后获得的非磁性物为产品；三段磁选后获得的磁性物与步骤(2)中获得粗砂合并作为建筑原料掺量使用。工艺流程图如图3所示。
以新疆鄯善花岗岩固废锯泥为试验对象，试验产品由佛山陶瓷研究院检测有限公司检测，锯泥原矿样品分析以质量百分比计，样品中K20：4.18％，Na20：3.62％，Fe203：1.82％，Al2O3：13.35％，SiO2：76.65％，TiO2：0.01％，CaO：1.61％，MgO：0.12％，原矿1200℃烧成白度为6.8％，经过上述方法，得到+40目粗砂的产率为3.58％，旋流器脱泥产率12.13％，磁性物累计产率为15.32％，产品(非磁性物产品)产率为68.97％，产品中Fe203：0.06％，产品制饼后1200℃烧成保温30分钟，白度为76.5％。该工艺特点，一是一段板式磁选机磁场强，降低后续两段强磁选工段作业压力，获得产品质量高。二是第三段磁选采用高场强立环磁选机，设备处理量大，更适合规模化工业化生产。
实施例四
本实施例与实施例一或二或三基本相同，不同之处在于：如图5所示，步骤(3)中，分级矿浆进行三段磁选除杂，第一段磁选采用场强为10000Gs的板式永磁磁选机，主要分离去除锯片磨损机械铁、强磁性矿物，第二段磁选采用场强12000Gs高梯度立环强磁选机，介质盒采用棒介，第三段磁选采用场强15000Gs浆料式电磁磁选机，介质盒分别网介，三段磁选后获得的非磁性物产品和磁性物，非磁性物产品经过旋流器分级，获得粗粒级产品和细粒级产品；磁性物与步骤(2)中获得粗砂合并掺量使用作为建筑原料。
以广西岑溪花岗岩固废锯泥为试验对象，试验产品由佛山陶瓷研究院检测有限公司检测，锯泥原矿样品分析以质量百分比计，样品中K20：5.20％，Na20：3.72％，Fe203：1.87％，Al2O3：13.23％，SiO2：73.13％，TiO2：0.16％，CaO：1.07％，MgO：0.28％，原矿粒度-0.031mm(500目)占67.2％，1200℃烧成白度为6.1％，经过上述方法，粗杂及粗砂忽略不计，旋流器脱泥及磁性物累计产率为25.83％，产品(非磁性产物)产率为74.17％，产品中Fe203：0.11％，产品制饼后1200℃烧成保温30分钟，白度为60％。粗粒级产品占总产品比例为57.38％，-0.031mm(500目)占32.6％；细粒级产品占总产品比例为42.62％，-0.031mm(500目)占97.6％。该工艺特点，适合细粒难选锯泥原料，产品粗细分级，便于分级销售，粗粒级产品用于建筑陶瓷，细粒级产品可用于附加值较高的卫浴或日用陶瓷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种花岗岩石材锯泥石粉制备陶瓷原料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）隔渣：将锯泥石粉加水调成锯泥浆，通过筛分去除锯泥浆中的粗杂，获得初级矿浆；
（2）分级：将初级矿浆通过螺旋分级机进行分级，分离出不符合陶瓷原料粒度要求的40目以上的粗砂，获得40目以下的分级矿浆，分级机溢流浓度控制在25%-35%之间；
（3）磁选除杂：分级矿浆进行三段磁选除杂，第一段磁选采用场强为3000-6000Gs的半逆流辊式磁选机或场强为8000-10000Gs板式永磁磁选机，分离去除锯片磨损机械铁、强磁性矿物，第二段磁选采用场强10000-12000Gs高梯度立环强磁选机或浆料式电磁磁选机，介质盒分别为棒介或网介，第三段磁选采用场强13000Gs-15000 Gs高梯度立环强磁选机或浆料式电磁磁选机，介质盒为网介，三段磁选后获得非磁性物产品和磁性物，磁性物与步骤（2）中获得的粗砂作为建筑原料；
步骤（2）中，分级矿浆进入渣浆泵泵池，通过渣浆泵送入旋流器进行脱泥处理，然后进行步骤（3）的磁选除杂；
步骤（3）中，三段磁选后获得的非磁性物产品，通过旋流器进行粗细分级处理，粗粒级产品作为建筑陶瓷原料，细粒级产品作为日用、卫浴陶瓷原料。
2.根据权利要求1所述的一种花岗岩石材锯泥石粉制备陶瓷原料的方法，其特征在于，步骤（3）中，第一段磁选采用场强为6000Gs的半逆流辊式磁选机，分离去除锯片磨损机械铁、强磁性矿物，第二段磁选采用场强12000Gs高梯度立环介质盒采用1.5mm棒介，第三段磁选采用场强13000Gs浆料式电磁磁选机，介质盒采用冲压菱形网介。
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