CN110423108A - 一种基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料的制备方法。其技术方案是：先以70～80wt％的蓝晶石尾矿颗粒、22～32wt％的α‑氧化铝微粉、0.4～0.8wt％的氧化铍为原料，将所述原料加入球磨机中，再向所述球磨机中加入所述原料300～400wt％的水，球磨4～6h，得到料浆；将所述料浆于80～120℃条件下烘干，粉碎，磨细，得到细粉；在所述细粉中加入所述细粉3～5wt％的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，困料20～24h；然后压制成型，于80～140℃条件下干燥14～24h；在氧化气氛和1200～1600℃条件下保温2～5h，制得基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料。本发明具有成本低、工艺简单、能实现资源综合利用的特点，所制制品抗热震性能较好。

Description

一种基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料及其制备方法
技术领域
本发明属于含锆莫来石材料技术领域。具体涉及一种基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料及其制备方法。
背景技术
蓝晶石尾矿是蓝晶石矿选矿过程中排放出的固体废弃物，由于废弃物排放量较大，如果随意排放，不仅会造成侵占大面积耕地、淤塞河道等生态破坏和环境污染，而且是一种严重的资源浪费。
目前，已有针对蓝晶石尾矿再利用的技术，如“一种反光膜用高强度耐热玻璃微珠及其制备方法”(CN 201510390440.7)，虽然利用了少量的蓝晶石尾矿，但是由于玻璃微珠生产工艺复杂和成本高，不利于大规模工业化生产；再如“基于蓝晶石尾矿的莫来石轻质隔热砖及其制备方法”(CN201410132749.1)，该技术加入了大量的蓝晶石尾矿，在一定程度上解决了蓝晶石尾矿的利用问题，但是该技术蓝晶石尾矿的加入量较高，易出现开裂。
而制备含锆莫来石材料的技术中，如“氧化锆莫来石原料及板砖”(CN 10192558A)，该方法制备的氧化锆莫来石复合材料因为直接加入了氧化锆，很大程度地增加了生产成本；再如“氧化锆-莫来石复合材料的制备方法”(CN 101560098 A)，由于其中加入了锆英石，增加了生产成本，并且对其性能没有做进一步的探究。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低、工艺简单、能实现资源综合利用的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料制备方法；用该方法制备的含锆莫来石材料具有较好的抗腐蚀性能、抗热震性能和较长的使用寿命。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先以70～80wt％的蓝晶石尾矿颗粒、 22～32wt％的α-氧化铝微粉、0.4～0.8wt％的氧化铍为原料，将所述原料加入球磨机中，再向所述球磨机中加入所述原料300～400wt％的水，球磨4～6h，得到料浆；将所述料浆于80～120℃条件下烘干，粉碎，磨细，得到细粉；在所述细粉中加入所述细粉3～5wt％的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，困料20～24h；然后压制成型，于80～150℃条件下干燥12～24h；在氧化气氛和1200～1600℃条件下保温2～5h，制得基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料。
所述的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料的制备方法，其特征在于所述蓝晶石尾矿颗粒的化学成分是：SiO2为35～40wt％，Al2O3为48～53wt％，ZrO2为1.0～10wt％，蓝晶石尾矿的粒径小于0.78mm。
所述的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料的制备方法，其特征在于所述α-氧化铝微粉的Al2O3含量为98wt％，粒径小于0.072mm。
所述的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料的制备方法，其特征在于所述氧化铍微粉的BeO含量≥99％，粒径小于0.056mm。
所述的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料的制备方法，其特征在于所述球磨的球磨介质与原料的质量比为(2～5)∶1，球磨介质的材质为氧化锆。
所述的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料的制备方法，其特征在于成型的压强为80～90MPa。
由于采用上述技术方案，本发明具有如下积极效果：
1、本发明采用蓝晶石尾矿作为原料，压制成型，在1200～1600℃条件下保温2～5h，制得含锆莫来石材料。能将蓝晶石尾矿进行有效利用，避免其对生态环境造成污染，节约资源且工艺简单和成本低，适合大规模工业化生产。
2、本发明制备的含锆莫来石材料：具有耐腐蚀、不开裂落渣的特点，材料的热膨胀很小，不易出现开裂、剥落，提高了材料的循环使用次数。
3、本发明以蓝晶石尾矿为主要原料，加入α-氧化铝微粉，可以合成莫来石，而且氧化铍可以促进莫来石的生成，并且蓝晶石尾矿中含有氧化锆，氧化锆可以增加材料的韧性，增强了材料在反复使用中的抗热震性能。
4、本发明不仅减少了运输及堆积填埋蓝晶石尾矿的成本，且将其用于生产耐火原料，可以减少优质资源的使用，降低原料成本，从而提高经济效益。对解决蓝晶石尾矿污染环境问题、实现资源综合利用、保护生态环境具有十分重要的意义。
本发明所制备的含锆堇青石莫来石复相材料经X射线衍射分析，晶相组成为莫来石和锆英石。经检测：体积密度为1.87～2.92g/cm3，显气孔率为6.1～32.3％，抗折强度为24～87MPa，耐压强度为51～221MPa，烧成线变化率为-3.2～1.9％，使用温度高达1600℃。
因此，本发明具有资源化程度高、环境友好、工艺简单和生产成本低的特点；所制备的含锆堇青石莫来石复相材料的线变化率小、耐压强度大、使用温度高和产业化前景大。
因此，本发明具有成本低、工艺简单、能实现资源综合利用的特点，所制得的含锆莫来石材料耐腐蚀性好、抗热震性能优良，是一种具有显著的环保效益和经济效益的新发明。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
本具体实施方式中：
所述蓝晶石尾矿颗粒的化学成分是：SiO2为35～40wt％，Al2O3为48～53wt％，ZrO2为1.0～10wt％，蓝晶石尾矿的粒径小于0.78mm。
所述α-氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt％，α-氧化铝微粉的粒径小于0.072mm。
所述氧化铍微粉的的BeO含量≥99％，氧化铍微粉的粒径小于0.056mm。
所述球磨的球磨介质与原料的质量比为(2～5)∶1，球磨介质的材质为氧化锆。
所述的压制成型的压强为80～90MPa。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
先以78～80wt％的蓝晶石尾矿颗粒、20～22wt％的α-氧化铝微粉、0.4～0.6wt％的氧化铍为原料，将所述原料加入球磨机中，再向所述球磨机中加入所述原料300～400wt％的水，球磨4～6h，得到料浆；在80～100℃条件下烘干水分，粉碎，磨细，得到细粉；在所述细粉中加入所述粉体3～5wt％的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，困料20～24h；然后压制成型，于80～100℃条件下干燥14～16h；然后在1200～1300℃条件下保温2～3h，即得含锆莫来石材料。
本实施例1所制备的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料经检验合格投入试用。经焙烧含锆莫来石材料烧成线变化率为0.9～1.8％，抗折强度为24～30MPa，耐压强度为 25～60MPa，显气孔率为28.8～32.3％，体积密度为1.93～2.01g/cm3。
实施例2
一种基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
先以76～78wt％的蓝晶石尾矿颗粒、22～24wt％的α-氧化铝微粉、0.4～0.6wt％的氧化铍为原料，将所述原料加入球磨机中，再向所述球磨机中加入所述原料300～400wt％的水，球磨4～6h，得到料浆；在80～100℃条件下烘干水分，粉碎，磨细，得到细粉；在所述细粉中加入所述粉体3～5wt％的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，困料20～24h；然后压制成型，于80～100℃条件下干燥16～18h；然后在1300～1400℃条件下保温3～4h，即得含锆莫来石材料。
本实施例1所制备的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料经检验合格投入试用。经焙烧含锆莫来石材料烧成线变化率为1.1～1.9％，抗折强度为28～46MPa，耐压强度为 56～62MPa，显气孔率为25.6～29.1％，体积密度为1.88～2.00g/cm3。
实施例3
一种基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
先以74～76wt％的蓝晶石尾矿颗粒、24～26wt％的α-氧化铝微粉、0.6～0.8wt％的氧化铍为原料，将所述原料加入球磨机中，再向所述球磨机中加入所述原料300～400wt％的水，球磨4～6h，得到料浆；在80～100℃条件下烘干水分，粉碎，磨细，得到细粉；在所述细粉中加入所述粉体3～5wt％的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，困料20～24h；然后压制成型，于80～100℃条件下干燥18～20h；然后在1300～1400℃条件下保温4～5h，即得含锆莫来石材料。
本实施例1所制备的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料经检验合格投入试用。经焙烧含锆莫来石材料烧成线变化率为1.2～1.5％，抗折强度为25～52MPa，耐压强度为 49～73MPa，显气孔率为19.7～26.1％，体积密度为1.85～2.03g/cm3。
实施例4
一种基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
先以72～74wt％的蓝晶石尾矿颗粒、26～28wt％的α-氧化铝微粉、0.4～0.6wt％的氧化铍为原料，将所述原料加入球磨机中，再向所述球磨机中加入所述原料300～400wt％的水，球磨4～6h，得到料浆；在80～100℃条件下烘干水分，粉碎，磨细，得到细粉；在所述细粉中加入所述粉体3～5wt％的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，困料20～24h；然后压制成型，于80～100℃条件下干燥20～22h；然后在1400～1500℃条件下保温3-4h，即得含锆莫来石材料。
本实施例1所制备的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料经检验合格投入试用。经焙烧含锆莫来石材料烧成线变化率为-1.4～0.9％，抗折强度为43～62MPa，耐压强度为 68～167MPa，显气孔率为10.8～19.8％，体积密度为1.87～2.15g/cm3。
实施例5
一种基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
先以70～72wt％的蓝晶石尾矿颗粒、28～30wt％的α-氧化铝微粉、0.4～0.6wt％的氧化铍为原料，将所述原料加入球磨机中，再向所述球磨机中加入所述原料300～400wt％的水，球磨4～6h，得到料浆；在80～100℃条件下烘干水分，粉碎，磨细，得到细粉；在所述细粉中加入所述粉体3～5wt％的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，困料20～24h；然后压制成型，于80～100℃条件下干燥22～24h；然后在1500～1600℃条件下保温4～5h，即得含锆莫来石材料。
本实施例1所制备的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料经检验合格投入试用。经焙烧含锆莫来石材料烧成线变化率为-3.2～-1.3％，抗折强度为58～87MPa，耐压强度为158～221MPa，显气孔率为6.1～11.2％，体积密度为2.13～2.92g/cm3。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
本具体实施方式采用蓝晶石尾矿作为原料，压制成型，在1200～1600℃条件下保温 2～5h，制得含锆莫来石材料。能将蓝晶石尾矿进行有效利用，避免其对生态环境造成污染，节约资源且工艺简单和成本低，适合大规模工业化生产。
本具体实施方式制备的含锆莫来石材料：具有耐腐蚀、不开裂落渣的特点，材料的热膨胀很小，不易出现开裂、剥落，提高了材料的循环使用次数，是理想的耐火原料。本具体实施方式所制备的含锆堇青石莫来石复相材料经X射线衍射分析，晶相组成为莫来石和锆英石。经检测：体积密度为1.87～2.92g/cm3，显气孔率为6.1～32.3％，抗折强度为24～87MPa，耐压强度为28～221MPa，烧成线变化率为-3.2～1.9％，使用温度高达1600℃。
本具体实施方式以蓝晶石尾矿为主要原料，加入α-氧化铝微粉，可以合成耐腐蚀的莫来石相，同时氧化铍可以促进莫来石的生成，并且蓝晶石尾矿中含有氧化锆，氧化锆可以增加材料的韧性，增强了材料在反复使用中的抗热震性能。本具体实施方式不仅减少了运输及堆积填埋蓝晶石尾矿的成本，且将其用于生产耐火原料，可以减少优质资源的使用，降低原料成本，从而提高经济效益。对解决蓝晶石尾矿污染环境问题、实现资源综合利用、保护生态环境具有十分重要的意义。
因此，本具体实施方式具有成本低、工艺简单、能实现资源综合利用的特点，所制得的含锆莫来石材料耐腐蚀性好、抗热震性能优良，是一种具有显著的环保效益和经济效益的新发明。

Claims (7)

1.一种基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料的制备方法，其特征在于：先以70～80wt％的蓝晶石尾矿颗粒、22～32wt％的α-氧化铝微粉、0.4～0.8wt％的氧化铍为原料，将所述原料加入球磨机中，再向所述球磨机中加入所述原料300～400wt％的水，球磨4～6h，得到料浆；将所述料浆于80～120℃条件下烘干，粉碎，磨细，得到细粉；在所述细粉中加入所述细粉3～5wt％的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，困料20～24h；然后压制成型，于80～140℃条件下干燥14～24h；在氧化气氛和1200～1600℃条件下保温2～5h，制得基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料。
2.根据权利要求1所述的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料的制备方法，其特征在于所述蓝晶石尾矿颗粒的化学成分是：SiO2为35～40wt％，Al2O3为48～53wt％，ZrO2为1.0～10wt％；蓝晶石尾矿颗粒的粒径小于0.78mm。
3.根据权利要求1所述的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料制备方法，其特征在于所述α-氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt％，α-氧化铝微粉的粒径小于0.072mm。
4.根据权利要求1所述的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料制备方法，其特征在于所述氧化铍微粉的BeO含量≥99％，氧化铍微粉的粒径小于0.056mm。
5.根据权利要求1所述的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料制备方法，其特征在于所述球磨的球磨介质∶所球磨料的质量比为(2～5)∶1，球磨介质的材质为氧化锆。
6.根据权利要求1所述的基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料制备方法，其特征在于所述压制成型的压强为80～90MPa。
7.一种基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石，其特征在于所述基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料是根据权利要求1～6项中任一项所述基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料制备方法所制备基于蓝晶石尾矿的含锆莫来石材料。
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