CN113582610A - 一种钨尾矿环保型无机人造石及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及建筑装饰材料领域，具体公开了一种钨尾矿环保型无机人造石及其制备方法。钨尾矿环保型无机人造石包括以下重量份的组分：钨尾矿33‑39份，水泥15‑18份，水3‑5份，减水剂0.3‑0.6份，增韧剂0.6‑1.8份。其制备方法为：称取各组分原料并混合均匀形成混合料，将混合料置于模具中真空振动压制成型，脱模后得到毛板，将毛板进行蒸汽养护，然后进行定厚抛光得到上述的无机人造石。本申请中以钨尾矿作为填充骨料代替石英砂制得的环保型无机人造石性能优异，工艺简单，成本低。

Description

一种钨尾矿环保型无机人造石及其制备方法

技术领域

本申请涉及建筑装饰材料的领域，尤其是涉及一种钨尾矿环保型无机人造石及其制备方法。

背景技术

人造石是一种无放射性、无污染、可重复利用且绿色环保的新型建筑装饰材料，我国人造石产品主要是以不饱和聚酯树脂制成的有机人造石岗石、有机人造石英石及铝粉作为填充料的实体面材人造石，此外还有用水泥作为胶粘剂浇筑成型的无机水磨石。

现有的人造石产品多是是通过在市场上购买精加工的钙砂、石英砂或玻璃颗粒作为其主要填充骨料，石英砂是石英石经过破碎加工后得到的颗粒，具有硬度高、耐磨以及化学性质稳定的特点；钙砂是以大理石等石材为原料经过破碎加工而得到的颗粒；玻璃颗粒是以玻璃为原材料通过破碎研磨等程序加工而成的颗粒状材料。

针对上述中的相关技术，发明人认为不管是石英砂、钙砂还是玻璃颗粒，它们获取成本都比较高，并且需要经过破碎等处理过程，导致制得的无机人造石的成本相应提高，产品的价格居高不下。

发明内容

为了降低无机人造石的制造成本，本申请提供一种钨尾矿环保型无机人造石及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种钨尾矿环保型无机人造石，采用如下的技术方案：

一种钨尾矿环保型无机人造石，包括以下重量份的组分：钨尾矿33～39份；水泥15～18份；水3～5份；减水剂0.3～0.6份；增韧剂0.6～1.8份。

通过采用上述技术方案，本申请中使用钨尾矿代替石英砂作为无机人造石的填充骨料，一方面，钨尾矿作为钨矿在矿选时产生的废弃物，其成本很低，并且钨尾矿无需破碎处理过程，工序简单。将钨尾矿作为制造无机人造石的填充骨料，可以极大降低人造石的生产成本。另一方面，将钨尾矿作为制备无机人造石的填充骨料，实现了钨尾矿的有效再利用，降低了钨尾矿随意堆放时产生的环境污染和对人体的危害。同时，通过将钨尾矿应用于建筑材料领域，降低了钨尾矿处理时产生的巨大成本，提高了经济效益。以本申请的技术方案制得的无机人造石7天抗折强度可达到20.8MPa，抗压强度可达到124.3MPa，具有良好的抗折强度和抗压强度，并且产品质量稳定，生产良率高，适用范围广。

优选的，所述钨尾矿的制备方法如下：

（1）脱水，将待处理的钨尾矿粗料送入压滤机中进行压滤脱水得到初步脱水干燥的钨尾矿粗料；

（2）干燥，将步骤（1）中经过脱水处理的钨尾矿出料输送至烘干机中进行加热烘干得到充分干燥的钨尾矿原料。

（3）分级筛选，将干燥后的钨尾矿原料通过多级振动筛进行筛分，得到不同粒径范围的钨尾矿颗粒。

通过采用上述技术方案，由于钨矿在选矿过程中得到的钨尾矿在矿场堆放，其中含有大量的采矿过程中混入的水，将其应用于无机人造石的制备时，需要将钨尾矿进行充分干燥得到钨尾矿颗粒，然后经过分级筛选，将钨尾矿按照不同的粒径范围进行筛分，得到特定粒径范围的钨尾矿颗粒用于后续骨料的配制。

优选的，步骤（1）中压滤机的压力为0.3～1MPa；步骤（2）中的烘干温度为300℃～400℃，烘干时间为15～20min。

优选的，步骤（3）中通过多级筛选得到的钨尾矿的粒径分布区间为：-10～+30目、-30～+40目、-40～+60目、-60～+80目、-80～+100目、-100～+140目、140目以上。

通过采用上述技术方案，钨尾矿颗粒的粒径分布范围很广，为了使制得的无机人造石的机械性能更优，需要对钨尾矿按照其粒径大小进行范围筛分，然后将不同粒径区间的钨尾矿进行搭配，以确保制得的无机人造石就有良好的机械性能。

优选的，所述钨尾矿的粒径分布按重量百分比计为：-10～+30目10%，-30～+40目15%，-40～+60目30%，-60～+80目15%，-80～+100目12%，-100～+140目10%，140目以上8%。

通过采用上述技术方案，将不同粒径的钨尾矿按照上述配比进行混合，能够使各组分物料混合更加均匀和密实，制得的人造石内部的空隙较少，有利于提高制得的人造石的抗折强度合计抗压强度。

优选的，所述原材料还包括0.1～0.4重量份的颜料。

优选的，所述颜料为钛白粉、铁黑粉、铁红粉和铁棕粉中的一种或多种的组合。

通过采用上述技术方案，在原材料中加入颜料用于调节人造石的颜色，并且颜色选择较为多样，可以根据使用场景选择不同的颜色搭配，提高人造石的适用范围。

第二方面，本申请提供一种钨尾矿环保型无机人造石的制备方法，采用如下的技术方案：

一种钨尾矿环保型无机人造石的制备方法，包括以下步骤：

S1、先称取60%的水，将减水剂和增韧剂加入到水中并匀速搅拌至混合均匀得到混合料A；

S2、将水泥和剩余40%的水添加至混合料A中并匀速搅拌至混合均匀得到混合料B；

S3、将钨尾矿和颜料混合均匀并添加至混合料B中，匀速搅拌至混合均匀得到混合料C。

S4、将混合料C均匀平铺在模具中真空振动压制成型，脱模后得到毛板；

S5、将毛板进行蒸汽养护7天，然后进行定厚抛光得到无机人造石。

优选的，步骤S1中搅拌频率为8～12Hz，搅拌时间1～2min；步骤S2中搅拌频率为10～15Hz，搅拌时间3～5min；步骤S3中搅拌频率为50～60Hz，搅拌时间为8～10min。

优选的，步骤S4中采用真空压制成型，绝对真空度为0.1～0.15MPa，压力250吨，振动频率为45～48Hz，压制时间5～8min。

通过采用上述技术方案，首先将外加剂与水混合均匀，保证外加剂能够均匀分散与产品中，起到更好的效果。将所有原材料混合均匀后平铺在模具中，通过真空振动压制成型，振动能够使颗粒之间结合更加紧密，提高颗粒的吸附性和粘结性，进而在产品压制成型后立即脱模时不会产生产品散开的现象，可以减少产品静置固化的时间，提高生产效率。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1.本申请采用钨尾矿代替石英砂作为无机人造石的填充骨料，一方面，钨尾矿作为钨矿在选矿时产生的废弃物，其成本很低，并且钨尾矿无需破碎等预处理过程，获取工序简单，将钨尾矿作为制造无机人造石的填充骨料，可以极大降低人造石的生产成本。另一方面，将钨尾矿作为人造石的填充骨料，实现了钨尾矿的高效再利用，降低了钨尾矿随意堆放时产生的环境污染和对人体的危害。同时，通过将钨尾矿应用于建筑材料领域，降低了钨尾矿处理时产生的巨大成本，提高了经济效益。以本申请的技术方案制得的无机人造石7天抗折强度可达到20.8MPa，抗压强度可达到 124.3MPa，具有良好的抗折强度和抗压强度，并且产品质量稳定，生产良率高，适用范围广。

2.本申请中选用不同粒径的钨尾矿的组合，通过不同粒径的钨尾矿骨料的搭配，制得的无机人造石内部结构更加密实，各组分之间的粘结性更好，产品的抗压强度和抗折强度更高。

3.本申请采用真空振动压制成型的方法制备无机人造石，制备工艺简单，并且通过振动能有效降低产品内部的空隙，使得成型后的产品更加密实，有效提高了无机人造石的强度。

具体实施方式

以下结合本申请实施例的数据对本申请作进一步详细说明。

随着我国工业化进程的不断加快，工业生产中产生了大量的固体废弃物，而尾矿是固体废弃物的主要来源。目前我国对于尾矿的处理多是采用就地堆放或者填埋的方式，对环境污染大，并且经济成本高。固体废弃物的有效再利用是一个亟待解决的问题。在建筑材料料领域，利用一些尾矿来代替昂贵的石英砂制造无机人造石是一种有效利用固体废弃物的途径，然而利用各种尾矿制备的人造石存在产品配方差异大，质量稳定性差，抗折、抗压强度低等缺点，因此需要围绕尾矿无机人造石的配方合理性以及产品性能优化等开展进一步的研究工作，以满足市场需求，同时为我国长期存在的固体废弃物难处理问题提供一种确实可行的解决方案。

钨尾矿作为钨矿选矿过程中产生的主要废弃物，其主要成分为硅、铝的氧化物，并含有钙，与传统建筑材料较为相似，同时钨尾矿颗粒较细，用于建筑材料不需要再作破碎处理，能耗和成本较低，具有天然的优势。基于该特性，本申请研究出一种以钨尾矿为填充骨料代替石英砂制备无机人造石的配方，制得的无机人造石具有优异的抗压强度和抗折强度，实现了钨尾矿的有效利用，并且制备工艺简单，成本低，能够很好地满足市场的需求。

本申请实施例中各原料的来源如下：

钨尾矿为常规的无毒化处理后的钨尾矿；

水泥选自江西银杉白水泥股份有限公司生产的P.W52.5白色硅酸盐水泥；

减水剂选自中交第四航务工程局有限公司生产的聚羧酸高效减水剂，型号为HSP-V，固含量为30%；

增韧剂选自上海昕特玛化学品有限公司生产的丁苯乳液，型号为5840，固含量为50%；

颜料可为常规着色用的钛白粉、铁黑粉、铁红粉、铁黄粉和铁棕粉中的一种或多种，本申请实施例中的颜料选自新乡市德克效果颜料有限公司生产的铁黑粉。

制备例

由于钨尾矿是在从矿场获得并未经过其他加工处理，其中含有大量水分，所以在制备无机人造石之前需要对钨尾矿原材料进行处理。

制备例1

本制备例公开一种钨尾矿的筛分方法，包括以下步骤：

（1）脱水。首先将从矿场获得的待处理的钨尾矿在压滤机中进行压滤脱水，除去钨尾矿中混合的大部分水分，得到钨尾矿粗料。其中压滤机的压力大小为0.8MPa。

（2）干燥。将步骤（1）中经过得到的钨尾矿粗料输送至烘干机中进行加热烘干，得到充分干燥的钨尾矿原料。其中，烘干温度为380℃，时间20min。

（3）分级筛选。步骤（2）中得到的钨尾矿原料已经是干燥松散的钨尾矿颗粒，将钨尾矿原料通过多级振动筛进行筛分，得到不同粒径范围的钨尾矿。其中，多级振动筛的筛网目数依次为10目、30目、40目、60目、80目、100目以及140目。

按照钨尾矿的粒径将钨尾矿原材料分为三大类：粒径分布在-10～+60目（粒径＞250μm）的为大颗粒钨尾矿，粒径分布在-60～+100目（150μm＜粒径＜250μm）的为中颗粒钨尾矿，粒径分布在100目以上（粒径＜150μm）的为小颗粒钨尾矿。

实施例

实施例1-3中无机人造石的主要区别在于，原材料中钨尾矿和水泥的比例不同。

实施例4-6中的无机人造石相比于实施例3，其主要区别在于，钨尾矿原材料在各个粒径区间内的分布不同。

实施例7中的无机人造石相比于实施例3，其主要区别在于，在原材料中增加了颜料铁黑粉。

实施例1

本实施例公开一种钨尾矿环保型无机人造石，包含以下重量份的原材料组分：钨尾矿33㎏，水泥18㎏，水4㎏，聚羧酸高效减水剂0.5㎏，丁苯乳液1㎏。

其中，钨尾矿的粒径分布为：按照重量百分比计，，-10～+30目10%，-30～+40目15%，-40～+60目30%，-60～+80目15%，-80～+100目12%，-100～+140目10%，140目以上8%。

制备方法如下：

S1、先称取19.8㎏的水，将聚羧酸高效减水剂和丁苯乳液加入到水中并匀速搅拌至混合均匀得到混合料A，其中，搅拌频率10Hz，搅拌时间2min；

S2、将水泥和剩余13.2㎏的水添加至混合料A中并匀速搅拌至混合均匀得到混合料B，其中，搅拌频率12Hz，搅拌时间4min；

S3、将钨尾矿添加至混合料B中，匀速搅拌至混合均匀得到混合料C，其中，搅拌频率55Hz，搅拌时间8min；

S4、将混合料C均匀平铺在模具中真空振动压制成型，脱模后得到毛板，其中，绝对真空度为0.1MPa，压力250吨，振动频率46Hz，压制时间67min；

S5、将毛板进行蒸汽养护，然后进行定厚抛光得到无机人造石，其中，蒸汽养护的温度为75℃，养护时间为7天。

实施例2

与实施例1的区别在于，钨尾矿为39㎏，水泥为15㎏。

实施例3

与实施例1的区别在于，钨尾矿为35㎏，水泥为16㎏。

实施例4

与实施例3的区别在于，钨尾矿的粒径分布为：按照重量百分比计，-10～+30目7%，-30～+40目10%，-40～+60目23%，-60～+80目15%，-80～+100目12%，-100～+140目18%，140目以上15%。

实施例5

与实施例3的区别在于，钨尾矿的粒径分布为：按照重量百分比计，-10～+30目12%，-30～+40目18%，-40～+60目35%，-60～+80目14%，-80～+100目11%，-100～+140目6%，140目以上4%。

实施例6

与实施例3的区别在于，钨尾矿的粒径分布为：按照重量百分比计，-10～+30目8%，-30～+40目11%，-40～+60目25%，-60～+80目25%，-80～+100目20%，-100～+140目6%，140目以上5%。

实施例7

与实施例3的区别在于，钨尾矿35㎏，水泥16㎏，水4㎏，减水剂0.5㎏，增韧剂1㎏，铁黑粉0.4㎏。

在步骤S3中，将铁黑粉与钨尾矿混合均匀后一起添加至混合料B中。

对比例

对比例1

与实施例1的区别在于，原料为石英砂36㎏，水泥15㎏，水4㎏，减水剂0.5㎏，增韧剂1㎏。

性能检测试验

对实施例1-7以及对比例1中制得的无机人造石，参照GB/T 35160-2017进行抗压强度和抗折强度性能检测，检测结果见表1。

表1：实施例1-7及对比例1中无机人造石抗压强度和抗折强度检测数据

	抗折强度/MPa	抗压强度/MPa
			实施例1	17.9	113.5
实施例2	18.7	115.4
			实施例3	20.8	124.3
实施例4	18.9	103.1
			实施例5	15.3	115.5
实施例6	18.8	117.4
			实施例7	21.1	123.9
对比例1	20.3	124.7

结合实施例1-3和对比例1并结合表1中的数据可以看出，相同重量份的钨尾矿和石英砂制得的无机人造石，其抗压强度和抗折强度无明显的差异。当钨尾矿和水泥的重量比接近2.2:1时，制得的无机人造石的抗折强度和抗压强度更优。当钨尾矿与水泥的质量比增加或者减少时，制得的人造石的抗折强度和抗压强度均会降低，并且，当水泥的比例提高时，物料混合后的粘度变大，搅拌过程中的阻力增加，难以混合均匀。

结合实施例3、实施例4-6以及表1中的数据可以看出，当大颗粒钨尾矿、中颗粒钨尾矿和小颗粒钨尾矿三者的比例接近3:1.5:1时，制得的无机人造石的抗压强度和抗折强度更优。其中，当提高小颗粒钨尾矿的占比时，制得的无机人造石的抗折强度明显降低，抗压强度轻微降低；当提高大颗粒钨尾矿的占比时，制得的无机人造石的抗压强度明显降低，抗折强度轻微降低；当提高中颗粒钨尾矿的占比时，制得的无机人造石的抗折强度和抗压强度均有轻微的降低。

结合实施例3、实施例7以及表1中的数据可以得出，在原材料中加入颜料制得的无机人造石与不添加颜料制得的无机人造石相比，其抗压强度和抗折强度无明显差异，即添加少量的颜料对人造石的抗压强度和抗折强度基本无影响。

综合以上实施例可以看出，当钨尾矿和水泥的重量比接近2.2:1，且钨尾矿原料中大颗粒钨尾矿、中颗粒钨尾矿和小颗粒钨尾矿三者的比例接近3：1.5:1，具体地，钨尾矿的粒径分布，按照重量百分比计为，-10～+30目10%，-30～+40目15%，-40～+60目30%，-60～+80目15%，-80～+100目12%，-100～+140目10%，140目以上8%时，制得的无机人造石的抗折强度和抗压强度更优。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种钨尾矿环保型无机人造石，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：钨尾矿33～39份；水泥15～18份；水3～5份；减水剂0.3～0.6份；增韧剂0.6～1.8份。

2.根据权利要求1所述的一种钨尾矿环保型无机人造石，其特征在于，所述钨尾矿由如下制备方法制得：

（1）脱水，将待处理的钨尾矿粗料进行压滤脱水得到初步脱水干燥的钨尾矿粗料；

（2）干燥，将步骤（1）中经过脱水处理的钨尾矿粗料进行加热烘干得到充分干燥的钨尾矿原料；

（3）分级筛选，将干燥后的钨尾矿原料进行多级筛分，得到不同粒径范围的钨尾矿。

3.根据权利要求2所述的一种钨尾矿环保型无机人造石，其特征在于：步骤（1）中压滤脱水的压力为0.3～1MPa；步骤（2）中的烘干温度为300℃～400℃，烘干时间为15～20min。

4.根据权利要求2所述的一种钨尾矿环保型无机人造石，其特征在于：步骤（3）中通过多级筛选得到的钨尾矿的粒径分布区间为：-10～+30目、-30～+40目、-40～+60目、-60～+80目、-80～+100目、-100～+140目、140目以上。

5.根据权利要求1所述的一种钨尾矿环保型无机人造石，其特征在于，所述钨尾矿的粒径分布按重量百分比计为：-10～+30目8%～10%，-30～+40目12%～15%，-40～+60目30%～35%，-60～+80目12%～15%，-80～+100目12%～15%，-100～+140目8%～12%，140目以上8%～10%。

6.根据权利要求1所述的一种钨尾矿环保型无机人造石，其特征在于：还包括颜料，以无机人造石的总重量计，所述颜料为0.1～0.4份。

7.根据权利要求6所述的一种钨尾矿环保型无机人造石，其特征在于：所述颜料为钛白粉、铁黑粉、铁红粉和铁棕粉中的一种或多种。

8.权利要求1-7任一所述的一种钨尾矿环保型无机人造石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、先称取60%的水，将减水剂和增韧剂加入到水中并匀速搅拌至混合均匀得到混合料A；

S2、将水泥和剩余40%的水添加至混合料A中并匀速搅拌至混合均匀得到混合料B；

S3、将钨尾矿和颜料混合均匀并添加至混合料B中，匀速搅拌至混合均匀得到混合料C；

S4、将混合料C均匀平铺在模具中真空振动压制成型，脱模后得到毛板；

S5、将毛板进行蒸汽养护，然后进行定厚抛光得到无机人造石。

9.根据权利要求8所述的一种钨尾矿环保型无机人造石的制备方法，其特征在于：步骤S4中采用真空压制成型，绝对真空度为0.1～0.15MPa，压力250吨，振动频率为45～48Hz，压制时间5～8min。