CN113072366A - 一种利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷的方法 - Google Patents

一种利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷的方法，属于尾矿高值利用和陶瓷制备技术领域。本发明采用铝土矿尾矿、钾长石、铝钒土熟料及锂瓷石为主要原料，经过配料、球磨、干燥、成型、低温烧结工艺进行处理得到的莫来石质复相陶瓷材料。利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷，铝土矿尾矿的添加量高，制备工艺简单，成本较低；钾长石和锂瓷石加入可以降低烧结温度，减小能耗，还能提高产物的抗压强度和致密度。为铝土矿尾矿的综合应用提供的新的思路，具有深远的经济价值和环保意义。

Description

一种利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶 瓷的方法
技术领域
本发明涉及尾矿高值利用和陶瓷制备技术领域，具体涉及一种利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷的方法。
背景技术
铝土矿尾矿是铝土矿选矿过程中生产的固体废弃物，由于其产量高，利用率低，因而产生了大量的堆积，诸如占用土地、污染水源等环境问题接踵而来。因此，如何快速有效的处理这些固体废弃物也就成了我们关注的话题。以往我们的处理方式都是水泥制造、用作混凝土辅助凝固材料、钢铁工业原料，但由于其产品利润太低，因此难以真正推广开来。近年来，越来越多的处理方式朝向了将铝土矿尾矿向耐火材料和陶瓷材料方向努力，主要的处理方法就是将铝土矿尾矿直接和耐火材料或者陶瓷材料的原料相互混合，然后进行高温烧结，得到耐火材料或者陶瓷材料，但烧结温度居高不下所造成的高能耗又成为了我们的难题。
在此情况下，可以降低陶瓷烧成温度的钾长石映入我们眼帘。钾长石是瘠性原料,可降低配合料的可塑性以及减少坯体在干燥和烧成时的收缩，起骨架作用；钾长石作为熔剂物质,能降低陶瓷产品的烧成温度，并且长石加热到熔融后生成玻璃态物质具有熔解其它物质的能力,能促使铝土矿尾矿与其它瓷土的颗粒,互相扩散,相互渗透,因而加速坯体莫来石晶体的生成和发育。
因此，本发明专利结合上述突出问题，提出了一种利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷的方法，并以此得到了不需要太高温度就可以拥有较好力学性能的莫来石质复相陶瓷材料。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷的方法，用以解决现有铝土矿选矿尾矿高值化利用的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷的方法：
利用铝土矿尾矿、锂瓷石、钾长石和铝矾土熟料为原料，经配料、球磨、干燥、成型后，低温烧结工艺进行处理得到的莫来石质复相陶瓷材料；所用的低温烧结温度为800-1100℃，升温速率为2-10℃/min，反应时间为1-10h；其中铝土矿尾矿粉体占40-75wt％，钾长石粉体占2-10wt％，锂瓷石粉体占5-25wt％，铝矾土粉体占10-30wt％。其中铝矾土尾矿为工业固体废弃物，主要成分为氧化铝含量30-50wt％，二氧化硅含量20-45wt％，氧化铁含量1-10wt％，二氧化钛含量0.3-10wt％，其他杂质总含量不超过10wt％；钾长石主要成分为氧化铝含量10-20wt％，二氧化硅含量50-70wt％，氧化钾含量5-15wt％，氧化纳含量2-8wt％，其他杂质总含量不超过5wt％；锂瓷石主要成分为二氧化硅含量为50-70wt％，氧化铝含量为10-30wt％，氧化钾、氧化钙、氧化纳总含量为7-15wt％，其他物质含量小于5wt％；铝矾土熟料主要成分为氧化铝含量40-70wt％，二氧化硅含量20-40wt％，二氧化钛、氧化铁总含量为4-10wt％，其他物质总含量不超过3wt％。发明中，莫来石质复相陶瓷坯体中铝土矿尾矿占50-70％wt，锂瓷石占5-15％wt，铝矾土熟料占10-25％wt。所用低温烧结温度为800℃-1100℃、升温速率2-10℃/min、保温时间1-10h。
本发明实施例具有如下优点：
利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷，铝土矿尾矿的添加量高，制备工艺简单，成本较低；钾长石和锂瓷石的加入可以降低烧结温度，减小能耗，还能提高产物的抗压强度和致密度。为铝土矿尾矿的综合应用提供的新的思路，具有深远的经济价值和环保意义。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
原料：铝土矿尾矿为工业固体废弃物，主要成分为氧化铁含量4wt％，氧化铝含量42wt％，二氧化硅含量36wt％，二氧化钛含量3wt％，以及少量的氧化钾、氧化镁、氧化钠、氧化钙等杂质。
钾长石主要成分为氧化铝含量15wt％，二氧化硅含量65wt％,氧化钾含量10wt％,以及少量的、氧化镁、氧化钠、氧化钙等杂质.
锂瓷石主要成分为二氧化硅含量为65％wt，氧化铝含量为20wt％，氧化钾、氧化钙、氧化钠总含量为10wt％，其他物质含量小于5wt％。
铝矾土熟料主要成分为氧化铝含量65wt％，二氧化硅含量28wt％，二氧化钛、氧化铁总含量为4wt％，其他物质总含量不超过3wt％。
将上述的三种原料按质量比进行配料，其中铝土矿尾矿占65wt％，钾长石占5wt％，锂瓷石占10.5wt％，铝矾土熟料占19.5wt％。按配料：刚玉球：水＝1:1.5:2的比例称量后放入球磨机中，湿磨3h后，90℃干燥48h，在磨粉机中磨成粉，放入磨具中压制成型后进行烧结，烧结温度为950℃、升温速率5℃/min、保温时间3h。
所得的铝土矿尾矿陶瓷抗压强度超过18MPa，体积密度为1.804g/cm3,线收缩率为4.25％。
实施例2
原料：铝土矿尾矿为工业固体废弃物，主要成分为氧化铁含量4wt％，氧化铝含量42wt％，二氧化硅含量36wt％，二氧化钛含量3wt％，以及少量的氧化钾、氧化镁、氧化钠、氧化钙等杂质。
钾长石主要成分为氧化铝含量15wt％，二氧化硅含量65wt％,氧化钾含量10wt％,以及少量的、氧化镁、氧化钠、氧化钙等杂质.
锂瓷石主要成分为二氧化硅含量为65％wt，氧化铝含量为20wt％，氧化钾、氧化钙、氧化钠总含量为10wt％，其他物质含量小于5wt％。
铝矾土熟料主要成分为氧化铝含量65wt％，二氧化硅含量28wt％，二氧化钛、氧化铁总含量为4wt％，其他物质总含量不超过3wt％。
将上述的三种原料按质量比进行配料，其中铝土矿尾矿占65wt％，钾长石占5wt％，锂瓷石占10.5wt％，铝矾土熟料占19.5wt％。按配料：刚玉球：水＝1:1.5:2的比例称量后放入球磨机中，湿磨3h后，90℃干燥48h，在磨粉机中磨成粉，放入磨具中压制成型后进行烧结，烧结温度为970℃、升温速率5℃/min、保温时间3h。
所得的铝土矿尾矿陶瓷抗压强度超过19MPa，体积密度为1.812g/cm3,线收缩率为5.58％。
实施例3
原料：铝土矿尾矿为工业固体废弃物，主要成分为氧化铁含量4wt％，氧化铝含量42wt％，二氧化硅含量36wt％，二氧化钛含量3wt％，以及少量的氧化钾、氧化镁、氧化钠、氧化钙等杂质。
钾长石主要成分为氧化铝含量15wt％，二氧化硅含量65wt％,氧化钾含量10wt％,以及少量的、氧化镁、氧化钠、氧化钙等杂质.
锂瓷石主要成分为二氧化硅含量为65％wt，氧化铝含量为20wt％，氧化钾、氧化钙、氧化钠总含量为10wt％，其他物质含量小于5wt％。
铝矾土熟料主要成分为氧化铝含量65wt％，二氧化硅含量28wt％，二氧化钛、氧化铁总含量为4wt％，其他物质总含量不超过3wt％。
将上述的三种原料按质量比进行配料，其中铝土矿尾矿占65wt％，钾长石占5wt％，锂瓷石占10.5wt％，铝矾土熟料占19.5wt％。按配料：刚玉球：水＝1:1.5:2的比例称量后放入球磨机中，湿磨3h后，90℃干燥48h，在磨粉机中磨成粉，放入磨具中压制成型后进行烧结，烧结温度为990℃、升温速率5℃/min、保温时间3h。
所得的铝土矿尾矿陶瓷抗压强度超过20MPa，体积密度为1.897g/cm3,线收缩率为6.44％。
实施例4
原料：铝土矿尾矿为工业固体废弃物，主要成分为氧化铁含量4wt％，氧化铝含量42wt％，二氧化硅含量36wt％，二氧化钛含量3wt％，以及少量的氧化钾、氧化镁、氧化钠、氧化钙等杂质。
钾长石主要成分为氧化铝含量15wt％，二氧化硅含量65wt％,氧化钾含量10wt％,以及少量的、氧化镁、氧化钠、氧化钙等杂质.
锂瓷石主要成分为二氧化硅含量为65％wt，氧化铝含量为20wt％，氧化钾、氧化钙、氧化钠总含量为10wt％，其他物质含量小于5wt％。
铝矾土熟料主要成分为氧化铝含量65wt％，二氧化硅含量28wt％，二氧化钛、氧化铁总含量为4wt％，其他物质总含量不超过3wt％。
将上述的三种原料按质量比进行配料，其中铝土矿尾矿占65wt％，钾长石占5wt％，锂瓷石占10.5wt％，铝矾土熟料占19.5wt％。按配料：刚玉球：水＝1:1.5:2的比例称量后放入球磨机中，湿磨3h后，90℃干燥48h，在磨粉机中磨成粉，放入磨具中压制成型后进行烧结，烧结温度为1000℃、升温速率5℃/min、保温时间3h。
所得的铝土矿尾矿陶瓷抗压强度超过25MPa，体积密度为1.964g/cm3,线收缩率为7.49％。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷的方法，其特征在于：
利用铝土矿尾矿、锂瓷石、钾长石和铝矾土熟料为原料，经过配料、球磨、压片、低温烧结工艺，制备得到莫来石质复相陶瓷；所用的低温烧结温度为800-1100℃，升温速率为2-10℃/min，反应时间为1-10h；其中铝土矿尾矿粉体占40-75wt％，钾长石粉体占2-10wt％，锂瓷石粉体占5-25wt％，铝矾土粉体占10-30wt％。
2.一种权利要求1所述的利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷的方法，其特征在于：
铝矾土尾矿为工业固体废弃物，主要成分为氧化铝含量30-50wt％，二氧化硅含量25-45wt％，氧化铁含量1-10wt％，二氧化钛含量0.3-10wt％，其他杂质总含量不超过10wt％；钾长石主要成分为氧化铝含量10-20wt％，二氧化硅含量50-70wt％，氧化钾含量5-15wt％，氧化纳含量2-8wt％，其他杂质总含量不超过5wt％；锂瓷石主要成分为二氧化硅含量为50-70wt％，氧化铝含量为10-30wt％，氧化钾、氧化钙、氧化纳总含量为7-15wt％，其他物质含量小于5wt％；铝矾土熟料主要成分为氧化铝含量40-70wt％，二氧化硅含量20-40wt％，二氧化钛、氧化铁总含量为4-10wt％，其他物质总含量不超过3wt％。
3.一种权利要求1所述的利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷的方法，其特征在于：
制备的莫来石质复相陶瓷主要成分有莫来石、刚玉、玻璃相。
4.一种权利要求1所述的利用铝矾土尾矿和钾长石低温烧结制备莫来石质复相陶瓷的方法，其特征在于：
该方法制备得到的莫来石质复相陶瓷材料抗压强度高于18MPa，线收缩率均小于8％，体积密度均大于1.8g/cm3。可用于尾矿高值利用和陶瓷制备技术领域。
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