CN105293929B - 利用钼尾矿制备微晶玻璃研磨球的方法 - Google Patents

利用钼尾矿制备微晶玻璃研磨球的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用钼尾矿制备微晶玻璃研磨球的方法。其原料按重量份数计：钼尾矿42‑48份，石英砂16‑18份，氧化铝4‑8份，石灰石15‑19份，纯碱5‑7份，氧化锆2‑5份，碳酸钡2‑4份，硼酸1‑3份，三氧化二锑0.2‑1份；将所得玻璃配合料熔化得到玻璃液；通过两块对扣的半球模具组件将落入其中玻璃熔体挤压成规则的玻璃球体；放入晶化炉微晶化过程包括核化和晶化两个阶段；然后退火、冷却进行表面研磨得到成品。钼尾矿在微晶玻璃研磨球体中的用量高，降低生产成本，提高了产品新能和价值，扩大其用途范围，增加了效益。发展了微晶玻璃生产工艺与技术，增加了尾矿微晶玻璃新产品，应用范围广，社会效益明显。

Description

利用钼尾矿制备微晶玻璃研磨球的方法
技术领域
本发明属于废弃物利用以及复合材料技术领域，具体涉及一种利用钼尾矿制备微晶玻璃研磨球的方法。
背景技术
微晶玻璃是通过控制玻璃的结晶而得到的一种多晶材料。目前微晶玻璃已经形成了一种特别门类的材料，其品种繁多，性能各异，具有十分广泛的用途。其具有强度高、抗磨损、耐腐蚀、耐风化、不吸水、清洁维护方便、无放射性污染等优良的理化特性。将微晶玻璃制备成球体可以作为研磨体应用于冶金、矿产、电力、建材、化工等领域。研磨介质是球磨机内滚动的球或圆柱物体，普通球磨机的研磨介质主要是金属球、圆柱、天然的燧石和鹅卵石，以及陶瓷研磨介质，主要包括氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅等系列品种。各种研磨体各有其自身的性能和应用领域。
近年来随着粉末超细工艺的发展和对超细粉体要求的不断提高，对研磨体的要求也越来越高。要求研磨介质研磨效率高，磨耗低。现有的各种研磨体存在强度低、研磨效率低、磨耗高等问题。由于微晶玻璃具有强度高、抗磨损、耐腐蚀、耐风化、不吸水、清洁维护方便、无放射性污染等优良的理化特性。将微晶玻璃制备成球体可以作为研磨体应用于各种粉体的加工。目前生产微晶玻璃的原材料除石英砂、石灰石外基本都是化工原料，导致微晶玻璃生产成本较高。
钼尾矿是在开采、分选矿石之后排放的，且暂时不能被利用的固体或粉状废料，经过选矿尾矿通过管道输送至尾矿库存放。为此，我国钼尾矿绝大多数长期积存在尾矿库、河沟及原野等而没有被有效利用。其占用大量土地、污染环境、构成潜在地质灾害。随着钼矿开采不断推进，钼尾矿对环境和社会的影响也在加剧，再加上尾矿库的坍塌事故多发，对人民生活、国民生产和经济发展造成了很大的影响。合理充分利用钼尾矿是钼矿开采企业亟待解决的社会难题。
近年来，随着我国钼产量的增加，我国的钼深加工能力也具有一定的规模，并建立了一批设备先进、技术力量雄厚的钼制品、钼合金、钼化工的科研、生产厂家。但是钼矿经精选后所产生的尾矿粉的大量排出，给社会发展和环境保护带来了巨大的压力。我国钼尾矿中的化学组成中大量含有：二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁和氧化钾等，这些氧化物的总量占整个钼尾矿氧化物成分的96wt％以上，以上成分大多数为制备微晶玻璃研磨球体时可以利用的氧化物。
发明内容
本发明目的在于用钼尾矿制造微晶玻璃研磨球体，实现对钼尾矿的综合利用，同时发展微晶玻璃生产工艺与技术，增加尾矿微晶玻璃新产品。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
利用钼尾矿制备微晶玻璃研磨球的方法，包括以下步骤：
1)其原料按重量份数计：钼尾矿42-48份，石英砂16-18份，氧化铝4-8份，石灰石15-19份，纯碱5-7份，氧化锆2-5份，碳酸钡2-4份，硼酸1-3份，三氧化二锑0.2-1份；将原料混合均匀得到玻璃配合料；将所得玻璃配合料在1500-1560℃保温10-12h熔化得到玻璃液；
2)将玻璃液引入供料槽，微冷后导入料碗并形成料股；料股按玻璃球直径的大小被机械手剪断成为小料段并落入耐热钢成球模具中，通过两块对扣的半球模具组件将落入其中玻璃熔体挤压成规则的玻璃球体；
3)将玻璃球的表面喷涂上高岭土粉后铺装入耐火材料模具中，放入晶化炉；玻璃球的微晶化过程包括核化和晶化两个阶段；然后以2-5℃/分钟的降温速率退火、冷却至100℃以下；晶化后玻璃球进行表面研磨得到成品。
按上述方案，所述原料按重量份数计：钼尾矿45份，石英砂17份，氧化铝6份，石灰石17份，纯碱6份，氧化锆3份，碳酸钡3份，硼酸2份，三氧化二锑0.6份。
按上述方案，所述晶化过程为：从室温至核化温度800-880℃，升温速率为4-6℃/分钟并保温1-2h；由核化温度至晶化温度1080-1160℃，升温速率为1-3℃/分钟并保温2-4h。
用钼尾矿制造的微晶玻璃研磨球体，可实现对钼尾矿的综合利用。采用先进技术生产高新技术产品，可改善矿区生态环境，节约国家资源。同时，将尾矿掺入微晶玻璃制备为无极非金属材料增添了一种新技术和产品。
本发明有益效果为：
本发明可以节约资源，增加难以提存回收的钼尾矿的利用途径，实现变废为宝；同时，减少占用土地，污染环境等。
钼尾矿在微晶玻璃研磨球体中的用量高，降低生产成本，提高了产品新能和价值，扩大其用途范围，增加了效益。
发展了微晶玻璃生产工艺与技术，增加了尾矿微晶玻璃新产品，应用范围广，社会效益明显。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
利用XAxios advanced X射线荧光光谱仪对本实施方案中钼尾矿的化学成分进行分析，氧化物成分主要包括：
氧化物成分 含量(wt％)
SiO2 69.69
Al2O3 10.42
Fe2O3 4.38
CaO 4.40
MgO 3.06
K2O 4.84
Na2O 0.40
TiO2 0.83
SO3 1.33
P2O5 0.38
MnO 0.26
合计 100
实施例1
本发明采用的是熔融的玻璃液压制成型结合晶化处理的方法制备高性能微晶玻璃研磨球，该方法包括以下步骤：
(1)玻璃配方：一种以钼尾矿为主原料的微晶玻璃研磨球，按质量百分比计，其原料包括如下组分：钼尾矿42份，石英砂18份，氧化铝4份，石灰石15份，纯碱5份，氧化锆5份，碳酸钡2份，硼酸1份，三氧化二锑0.2份。
(2)玻璃配合料的制备：按(1)中重量份数称取各原料，称量好后放入混合机中，混合5分钟，即可制得混合均匀的玻璃配合料。
(3)玻璃熔化：用玻璃熔化炉将步骤(1)中所得的玻璃配合料熔化成玻璃液，熔化条件为：熔化温度1500-℃，保温10小时。
(4)玻璃球制备：将高温熔化的玻璃液引入供料槽，微冷后导入料碗并形成料股。料股按玻璃球直径的大小被机械手剪断成为小料段并落入耐热钢成球模具中，通过两块对扣的半球模具组件将落入其中玻璃熔体挤压成规则的球体。玻璃球的粒径范围为：10mm。
(5)玻璃球的晶化与退火：将玻璃球的表面喷涂上高岭土粉后铺装入耐火材料模具中，晶化炉为电加热炉。玻璃球的微晶化过程包括核化和晶化两个阶段，从室温至核化温度800℃，升温速率为4℃/分钟并保温1小时；由核化温度至晶化温度1080℃，升温速率为1℃/分钟并保温4小时；然后以2℃/分钟的降温速率退火、冷却至100℃以下。
(6)微晶玻璃球的表面研磨：对制得的微晶玻璃球进行表面研磨后成为成品。
本发明所制备的微晶玻璃球具有尺寸规则、同心度高、密度和强度大的特点，密度为2.9g/cm3，抗折强度高达90MPa。采用该微晶玻璃球为研磨体具有研磨效率高，磨耗低的优点。
实施例2
本发明采用的是熔融的玻璃液压制成型结合晶化处理的方法制备高性能微晶玻璃研磨球，该方法包括以下步骤：
(1)玻璃配方：一种以钼尾矿为主原料的微晶玻璃研磨球，按质量百分比计，其原料包括如下组分：钼尾矿45份，石英砂17份，氧化铝6份，石灰石17份，纯碱6份，氧化锆3份，碳酸钡3份，硼酸2份，三氧化二锑0.6份。
(2)玻璃配合料的制备：按(1)中重量份数称取各原料，称量好后放入混合机中，混合8分钟，即可制得混合均匀的玻璃配合料。
(3)玻璃熔化：用玻璃熔化炉将步骤(1)中所得的玻璃配合料熔化成玻璃液，熔化条件为：熔化温度1520℃，保温11小时。
(4)玻璃球制备：将高温熔化的玻璃液引入供料槽，微冷后导入料碗并形成料股。料股按玻璃球直径的大小被机械手剪断成为小料段并落入耐热钢成球模具中，通过两块对扣的半球模具组件将落入其中玻璃熔体挤压成规则的球体。玻璃球的粒径范围为：50mm。
(5)玻璃球的晶化与退火：将玻璃球的表面喷涂上高岭土粉后铺装入耐火材料模具中，晶化炉为电加热炉。玻璃球的微晶化过程包括核化和晶化两个阶段，从室温至核化温度840℃，升温速率为5℃/分钟并保温1-2小时；由核化温度至晶化温度1120℃，升温速率为2℃/分钟并保温3小时；然后以4℃/分钟的降温速率退火、冷却至100℃以下。
(6)微晶玻璃球的表面研磨：对制得的微晶玻璃球进行表面研磨后成为成品。
本发明所制备的微晶玻璃球具有尺寸规则、同心度高、密度和强度大的特点，密度为3.0g/cm3，抗折强度高达110MPa。采用该微晶玻璃球为研磨体具有研磨效率高，磨耗低的优点。
实施例3
本发明采用的是熔融的玻璃液压制成型结合晶化处理的方法制备高性能微晶玻璃研磨球，该方法包括以下步骤：
(1)玻璃配方：一种以钼尾矿为主原料的微晶玻璃研磨球，按质量百分比计，其原料包括如下组分：钼尾矿48份，石英砂16份，氧化铝4份，石灰石19份，纯碱7份，氧化锆2份，碳酸钡4份，硼酸3份，三氧化二锑1份。
(2)玻璃配合料的制备：按(1)中重量份数称取各原料，称量好后放入混合机中，混合10分钟，即可制得混合均匀的玻璃配合料。
(3)玻璃熔化：用玻璃熔化炉将步骤(1)中所得的玻璃配合料熔化成玻璃液，熔化条件为：熔化温度1560℃，保温12小时。
(4)玻璃球制备：将高温熔化的玻璃液引入供料槽，微冷后导入料碗并形成料股。料股按玻璃球直径的大小被机械手剪断成为小料段并落入耐热钢成球模具中，通过两块对扣的半球模具组件将落入其中玻璃熔体挤压成规则的球体。玻璃球的粒径范围为：80mm。
(5)玻璃球的晶化与退火：将玻璃球的表面喷涂上高岭土粉后铺装入耐火材料模具中，晶化炉为电加热炉。玻璃球的微晶化过程包括核化和晶化两个阶段，从室温至核化温度880℃，升温速率为4℃/分钟并保温2小时；由核化温度至晶化温度1160℃，升温速率为1℃/分钟并保温4小时；然后以2℃/分钟的降温速率退火、冷却至100℃以下。
(6)微晶玻璃球的表面研磨：对制得的微晶玻璃球进行表面研磨后成为成品。
本发明所制备的微晶玻璃球具有尺寸规则、同心度高、密度和强度大的特点，密度为3.2g/cm3，抗折强度高达120MPa。采用该微晶玻璃球为研磨体具有研磨效率高，磨耗低的优点。

Claims (3)

1.利用钼尾矿制备微晶玻璃研磨球的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)其原料按重量份数计：钼尾矿42-48份，石英砂16-18份，氧化铝4-8份，石灰石15-19份，纯碱5-7份，氧化锆2-5份，碳酸钡2-4份，硼酸1-3份，三氧化二锑0.2-1份；原料混合均匀得到玻璃配合料；将所得玻璃配合料在1500-1560℃保温10-12h熔化得到玻璃液；
2)将玻璃液引入供料槽，微冷后导入料碗并形成料股；料股按玻璃球直径的大小被机械手剪断成为小料段并落入耐热钢成球模具中，通过两块对扣的半球模具组件将落入其中玻璃熔体挤压成规则的玻璃球体；
3)将玻璃球的表面喷涂上高岭土粉后铺装入耐火材料模具中，放入晶化炉；玻璃球的微晶化过程包括核化和晶化两个阶段；然后以2-5℃/分钟的降温速率退火、冷却至100℃以下；晶化后玻璃球进行表面研磨得到成品。
2.如权利要求1所述利用钼尾矿制备微晶玻璃研磨球的方法，其特征在于所述原料按重量份数计：钼尾矿45份，石英砂17份，氧化铝6份，石灰石17份，纯碱6份，氧化锆3份，碳酸钡3份，硼酸2份，三氧化二锑0.6份。
3.如权利要求1所述利用钼尾矿制备微晶玻璃研磨球的方法，其特征在于所述晶化过程为：从室温至核化温度800-880℃，升温速率为4-6℃/分钟并保温1-2h；由核化温度至晶化温度1080-1160℃，升温速率为1-3℃/分钟并保温2-4h。
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