CN113213955A - 采用磷尾矿制备耐火材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法。包括以下步骤：将磷尾矿破碎至粒径小于10μm以下后与碳化硅在高能球磨机上球磨后煅烧得到混合物1；将混合物1、硅氧化物及粉煤灰在高能球磨机上球磨后煅烧得到耐火材料。本发明获得了体积密度高、常温抗压强度好的镁钙质耐火材料，具有制备工艺简单，易操作，主要以磷尾矿为主要原料，解决磷尾矿利用率低的问题，以及减少磷尾矿对环境带来的危害。
Description
技术领域
本发明属于磷化工技术领域，具体涉及一种利用白云石质磷尾矿制备镁钙质耐火材料的制备方法。
背景技术
我国是磷矿石资源大国，其储量非常庞大，约占全球磷矿石资源的30％，排在世界第二位，仅次于摩洛哥和西撒哈拉地区，我国已查明磷矿石资源储量约为176亿吨，折算成标矿105亿吨，其中富磷矿资源(P 2 O 5 ≥30％)的储量约为16.6亿吨(标矿17.6亿吨)。虽然我国磷矿资源丰富，但磷矿品位总体偏低，在生产磷产品时需通过浮选提高磷矿品位，从而达到生产磷产品要求，在此过程中不可避免地产生大量磷尾矿。
我国的磷矿资源“ 丰而不富”，加之在磷矿业发展的过程中暴露出了开采技术低下等问题，导致每年产生达700万吨以上的磷尾矿固体废弃物。这些磷尾矿利用率低，长期堆放占用土地资源，同时部分还会随着雨水流入河流污染水体，对生态环境造成极大的破坏。污泥主要来源于湖泊以及污水处理厂产生的固体沉淀物。污泥中含有大量的重金属、病菌等，已然成为水域生态平衡发展的阻碍，而迄今污泥主要处理技术为填埋，土地堆放等，这些方法难以从本质上解决污泥潜在的危害。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用白云石质磷尾矿制备镁钙质耐火材料的制备方法。本发明获得了体积密度高、常温抗压强度好的镁钙质耐火材料，具有制备工艺简单，易操作，主要以磷尾矿为主要原料，解决磷尾矿利用率低的问题，以及减少磷尾矿对环境带来的危害。
本发明的技术方案：一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法，包括以下步骤：
（1）将磷尾矿破碎至粒径小于10μm以下后与碳化硅在高能球磨机上球磨后煅烧得到混合物1；
（2）将混合物1、硅氧化物及粉煤灰在高能球磨机上球磨后煅烧得到耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、硅氧化物、粉煤灰的质量比为40-50：10-15：10-15：20-30。
高能球磨机上球磨转速为1200转/分钟-1300转/分钟。
步骤（1）中煅烧温度为1200-1400℃，煅烧时间为1-3h。
步骤（2）中煅烧温度为1400-1600℃，煅烧时间为1-3h。
硅氧化物为二氧化硅和/或一氧化硅。为二氧化硅和一氧化硅时，两者的质量比为1：5-10。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明对白云石质磷尾矿处理的基础上，通过配料和煅烧条件的调整，获得了体积密度高，常温抗压强度好的镁钙质耐火材料。本发明主要以磷尾矿为主要原料，解决磷尾矿利用率低的问题，以及减少磷尾矿对环境带来的危害。
本发明的磷尾矿的主要成分为碳酸镁钙(CaMg(CO3)2)，将磷尾矿进行破碎后再与碳化硅进行高能球磨，增大磷尾矿与碳化硅的比表面积。在进行煅烧的过程中，碳酸镁钙中的大量的碳酸根在形成CO2时，产生的空气，能够使高能球磨后的碳化硅补充进来，进而提高磷尾矿烧结后的性能。
本发明用磷矿通过浮选后剩下的尾渣，长期堆放在尾矿库的磷尾矿对环境造成了严重的威胁。湖北某地区磷尾矿的主要矿物为碳酸镁钙(CaMg(CO3)2)，其CaO含量达到28.955，MgO含量达到15.38%，预煅烧的磷尾矿达到了制备镁钙质耐火材料的标准。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法，按下述步骤进行制备：
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm，加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1200℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1200℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得煅烧磷尾矿；
将煅烧磷尾矿、二氧化硅、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1400℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1400℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、硅氧化物、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、15kg、25kg。
实施例2
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法，按下述步骤进行制备：
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm，加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1300℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1300℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得煅烧磷尾矿；
将煅烧磷尾矿、二氧化硅、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1500℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1500℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、硅氧化物、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、15kg、25kg。
实施例3
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法，按下述步骤进行制备：
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm，加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1400℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1400℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得煅烧磷尾矿；
将煅烧磷尾矿、二氧化硅、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1600℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1600℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、硅氧化物、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、15kg、25kg。
实施例4
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法，按下述步骤进行制备：
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm，加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1200℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1200℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得煅烧磷尾矿；
将煅烧磷尾矿、二氧化硅、一氧化硅、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1400℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1400℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、二氧化硅、一氧化硅、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、2.5kg、12.5kg、25kg。
实施例5
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法，按下述步骤进行制备：
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm，加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1200℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1200℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得煅烧磷尾矿。
磷尾矿、碳化硅的质量分别为40kg、12kg。
实施例6
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法，按下述步骤进行制备：
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm，加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1200℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1200℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得煅烧磷尾矿；
将煅烧磷尾矿、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1400℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1400℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、25kg。
实施例7
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法，按下述步骤进行制备：
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm，加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1200℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1200℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得煅烧磷尾矿；
将煅烧磷尾矿、一氧化硅、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h，再在1400℃下进行煅烧，预煅烧的升温速率为8℃/min，升温至1400℃后，保温60min，自然冷却到室温取出，得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、硅氧化物、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、15kg、25kg。
实验证明：
申请人对实施例1-7制得镁钙质耐火材料进行了性能检测，性能检测包括有体积密度为，抗压强度，5次风冷后的余压强度，余压保持率(余压保持率＝余压强度÷抗压强度)，具体的检测结果如下所示：
镁钙质耐火材料的“抗热震性能”指标由“5次风冷后的余压强度”来体现镁钙质耐火材料抗热震性能的好坏。
5次风冷后的余压强度具体如下所述：
试样急热过程：将镁钙质耐火材料试样，放入预加热至200～300℃的干燥箱内保持2h。将加热炉预加热至950±10℃保温15min后，迅速将试样移入炉膛内。立即关闭炉门，炉温下降不应大于50℃。5min内将炉温升至950±10℃。试样在此温度下保持30min。
试样的急冷过程：将试样迅速从炉膛内取出，用冷空气吹5min。
重复以上冷热交替实验5次，试样在热冷交替的过程中，严禁发生碰撞、摔裂等外力损伤。最后测定镁钙质耐火材料的抗压强度，即为5次风冷后的余压强度。
表1性能检测结果
Claims (6)
1.一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将磷尾矿破碎至粒径小于10μm以下后与碳化硅在高能球磨机上球磨后煅烧得到混合物1；
（2）将混合物1、硅氧化物及粉煤灰在高能球磨机上球磨后煅烧得到耐火材料。
2.根据权利要求1所述的采用磷尾矿制备耐火材料的方法，其特征在于：磷尾矿、碳化硅、硅氧化物、粉煤灰的质量比为40-50：10-15：10-15：20-30。
3.根据权利要求1所述的采用磷尾矿制备耐火材料的方法，其特征在于：高能球磨机上球磨转速为1200转/分钟-1300转/分钟。
4.根据权利要求1所述的采用磷尾矿制备耐火材料的方法，其特征在于：步骤（1）中煅烧温度为1200-1400℃，煅烧时间为1-3h。
5.根据权利要求1所述的采用磷尾矿制备耐火材料的方法，其特征在于：步骤（2）中煅烧温度为1400-1600℃，煅烧时间为1-3h。
6.根据权利要求5所述的采用磷尾矿制备耐火材料的方法，其特征在于： 硅氧化物为二氧化硅和/或一氧化硅。
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