CN109467389A - 一种利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法。所述方法包括以下步骤：以石墨尾矿为原料，通过预处理、加入页岩和钾长石复配、粉磨均化、加压成型和高温煅烧的工序，制备得到陶瓷砖。本发明的利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法，石墨尾矿的利用率高，制得的陶瓷砖有良好的综合性能。

Description

一种利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法

技术领域

本发明属于工业固废资源化综合利用技术领域，涉及一种制备陶瓷砖的方法，具体涉及一种利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法。

背景技术

石墨尾矿是由石墨矿产资源经过开采、选矿后排出的尾矿，目前的处置方式大多是随意抛置于矿山周围的尾矿库中或排放于矿山周围的河沟中。我国石墨绝大部分品位较低(＜10％)，以目前我国每年石墨精矿仅100万吨来计算，每年排放的石墨尾矿超过千万吨。大量的石墨尾矿堆积不仅污染周围环境，同时石墨尾矿中存留的化学试剂和经长期日晒雨淋、分化、溶融过程释放的有毒矿物成分会随雨水渗入地下水，污染周围水资源。除此之外，堆积露天的石墨尾矿在起风时会形成沙尘暴，污染大气环境。目前，我国大力倡导要开展尾矿大宗工业固废的综合利用，提高既有尾矿资源的综合利用水平。因此，合理综合利用石墨尾矿，既符合国家工业生产节能减排的方针，又响应了保护环境防污染的号召，势在必行。

目前，石墨尾矿综合利用的最主要途径是做建筑材料。CN106365672A公开了一种利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，该方法以石墨尾矿为原料，经过预处理、混合搅拌、浇注、发气、静停、预养护、切割、蒸压养护等方法制得高性能蒸压加气混凝土砌块。该发明提供的利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，利用石墨尾矿制备新型节能墙体材料，不仅能解决石墨尾矿作为固体废物堆积的问题，而且成功地制备出的高性能蒸压加气混凝土砌块可用于墙体自保温***，提高建筑围护结构保温隔热性能，从而降低建筑能耗。CN107417213A公开了一种采用石墨尾矿渣制备的抹灰砂浆，由如下质量份数比的组分制造而成：石墨尾砂600～800份；水泥100～300份；粉煤灰10～160份；阴离子表面活性剂0.1～1份；非离子型纤维素混合醚0.1～1份。本发明利用石墨尾矿渣制备预拌抹灰砂浆，减少天然河砂和机制砂的消耗量，实现了石墨尾矿渣在抹灰砂浆制备过程中的高附加值利用。

同时，石墨尾矿在陶瓷领域也有一定的应用。CN102399080A公开了一种综合利用石墨尾矿的方法。该发明以石墨尾矿、石英粉、高岭土为原料，按照一定的质量配比混合后共混研磨，然后经过加水混合并陈化后加压成型，最后再经过高温煅烧，制备成长石质日用陶瓷。要求石墨尾矿、石英粉、高岭土的质量比为50～75:5～35:15～45。该发明制得的日用瓷具有强度高、致密性好、吸水率低、收缩率小、不易变形的特点。CN106977174A公开了一种利用石墨尾矿制备蜂窝陶瓷蓄热体的方法，其步骤如下：1)原料混合：所述混合料中各原料粉末及其质量份为：石墨尾矿粉50～85份、页岩粉5～25份、高岭土粉5～20份、钾长石粉1～10份，钠长石粉1～5份，滑石粉10～15份，碳化硅粉10～15份；2)将混合料中加入塑化剂，然后置于练泥机中捏合得到可塑泥料；3)将可塑泥料用真空练泥机练泥1～2h，随后将其切成泥段，陈腐24h，然后将陈腐好的泥段投入挤出机，挤出得到蜂窝陶瓷生坯；4)将蜂窝陶瓷生坯放入微波炉中定型处理，然后置于红外干燥箱中进行干燥，随后将干燥好的蜂窝陶瓷坯体放入梭式窑或电窑内烧制得到蜂窝陶瓷蓄热体。

但是，整体来说，目前石墨尾矿综合利用水平仍较低，石墨用量在产品中所占比例较小，产品性能不佳；并且，石墨尾矿中一般含有石墨、碳酸盐、浮选药剂等有害成分，煅烧时会产生气体，在陶瓷材料中形成气孔，影响陶瓷材料的性能，直接用石墨尾矿作陶瓷原料制备的陶瓷材料强度不高，综合性能不佳，因此，石墨尾矿不适宜直接用作陶瓷原料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法，石墨尾矿的利用率高，制得的陶瓷砖有良好的综合性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法，所述方法包括以下步骤：以石墨尾矿为原料，通过预处理、加入页岩和钾长石复配、粉磨均化、加压成型和高温煅烧的工序，制备得到陶瓷砖。

本发明以石墨尾矿为主要原料，通过预处理除去石墨尾矿中的石墨、碳酸盐、浮选药剂等有害成分，复配加入页岩和钾长石，通过粉磨均化、加压成型、高温煅烧的工艺流程，获得石墨使用量大、产品性能好、生产成本低的陶瓷砖，提高了石墨尾矿的综合利用水平。

本发明的利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法，包括以下步骤：

1)将石墨尾矿进行预处理；

2)将步骤1)预处理后的石墨尾矿与页岩、钾长石混合均匀后，进行粉磨均化得到混合物料；

3)在步骤2)粉磨后的混合物料中加水，混合均匀后陈腐；

4)将经步骤3)陈腐后的物料加压成型，干燥后制得陶瓷坯体；

5)将步骤4)得到的陶瓷坯体高温煅烧，冷却后得到所述陶瓷砖。

步骤1)中，所述预处理是指将石墨尾矿在700～950℃的高温下保温0.5～2h，例如预处理的温度为700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃，保温的时间为0.5h、1h、1.5h、2h。

步骤2)中，所述石墨尾矿、所述页岩和所述钾长石的质量比为(60～90):(5～20):(5～20)，例如所述石墨尾矿、所述页岩和所述钾长石的质量比为60:5:5、60:5:10、60:5:20、60:10:5、60:10:10、60:10:20、60:20:5、60:20:10、60:20:20、70:5:5、70:5:10、70:5:20、70:10:5、70:10:10、70:10:20、70:20:5、70:20:10、70:20:20、80:5:5、80:5:10、80:5:20、80:10:5、80:10:10、80:10:20、80:20:5、80:20:10、80:20:20、90:5:5、90:5:10、90:5:20、90:10:5、90:10:10、90:10:20、90:20:5、90:20:10、90:20:20等。

步骤2)中，所述粉磨是在球磨机中进行的，经粉磨后的所述混合物料的粒度为63～75μm，例如所述混合物料的粒度为63μm、64μm、65μm、66μm、67μm、68μm、69μm、70μm、71μm、72μm、73μm、74μm、75μm。

步骤3)中，所述混合物料与所述水的质量比为100:(1～10)，例如所述混合物料与所述水的质量比为100:1、100:2、100:3、100:4、100:5、100:6、100:7、100:8、100:9、100:10。

步骤3)中，所述陈腐的时间为24～72h，陈腐的时间决定了制得的陶瓷砖能否有良好的综合性能，例如陈腐的时间为24h、30h、36h、38h、40h、42h、45h、48h、50h、55h、60h、65h、70h、72h。

步骤4)中，所述加压成型是在压力成型机中进行的，所述压力为15～40MPa，例如压力为15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa。

步骤4)中，以陶瓷坯体的干重计，干燥后陶瓷坯体中的水分含量≤1％。

步骤5)中，所述煅烧是在马弗炉中进行的，所述煅烧的温度为1050～1200℃，例如煅烧的温度为1050℃、1060℃、1070℃、1080℃、1090℃、1100℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、1180℃、1190℃、1200℃；所述煅烧的保温时间为1～3h，例如煅烧的保温时间为1h、1.5h、2h、2.5h、3h。

作为本发明的优选方案，所述利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法包括以下步骤：

1)将石墨尾矿在700～950℃的高温下保温0.5～2h进行预处理；

2)将步骤1)预处理后的石墨尾矿与页岩、钾长石按质量比为(60～90):(5～20):(5～20)混合均匀后，置于球磨机进行粉磨均化得到混合物料，经粉磨后的所述混合物料的粒度为63～75μm；

3)在步骤2)粉磨后的混合物料中加水，所述混合物料与所述水的质量比为100:(1～10)，混合均匀后陈腐24～72h；

4)将经步骤3)陈腐后的物料置于压力成型机中在15～40MPa的压力下加压成型，干燥后制得陶瓷坯体，以陶瓷坯体的干重计，干燥后陶瓷坯体中的水分含量≤1％；

5)将步骤4)得到的陶瓷坯体置于马弗炉中1050～1200℃的温度下进行高温煅烧，保温1～3h，冷却后得到所述陶瓷砖。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法，对石墨尾矿进行了预处理，有效降低了石墨、碳酸盐、浮选药剂等有害成分，石墨尾矿的利用率高；本发明的陶瓷砖中石墨尾矿使用量相对较大，生产成本较低，石墨尾矿综合利用水平较高；本发明通过预处理、粉磨均化、加压成型、高温煅烧的工艺流程，使制得的陶瓷砖产品的综合性能相对较好，其中，烧成线收缩率为9.16～10.33％，吸水率为0.07～0.21％，显气孔率为0.16～0.78％，体积密度为2.35～2.49g/cm³，抗折强度为69.48～79.33MPa。

附图说明

图1为本发明的利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图1，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法，包括预处理、复配粉磨、陈腐、加压成型、干燥、高温煅烧的步骤。

实施例1

利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法包括以下步骤：

1)将石墨尾矿在950℃的高温下保温2h进行预处理；

2)将经步骤1)预处理后的石墨尾矿与页岩、钾长石按质量比为70:15:15混合均匀后，置于球磨机进行粉磨均化得到混合物料，经粉磨后的所述混合物料的粒度为75μm；

3)在步骤2)粉磨后的混合物料中加水，所述混合物料与所述水的质量比为100:6，混合均匀后陈腐72h；

4)将经步骤3)陈腐后的物料置于压力成型机中在30MPa的压力下加压成型，干燥后制得陶瓷坯体，以陶瓷坯体的干重计，干燥后陶瓷坯体中的水分含量≤1％；

5)将步骤4)得到的陶瓷坯体置于马弗炉中1100℃的温度下进行高温煅烧，保温2h，冷却后得到所述陶瓷砖。

实施例2

利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法包括以下步骤：

1)将石墨尾矿在900℃的高温下保温0.5h进行预处理；

2)将经步骤1)预处理后的石墨尾矿与页岩、钾长石按质量比为60:20:20混合均匀后，置于球磨机进行粉磨均化得到混合物料，经粉磨后的所述混合物料的粒度为63μm；

3)在步骤2)粉磨后的混合物料中加水，所述混合物料与所述水的质量比为100:4，混合均匀后陈腐48h；

4)将经步骤3)陈腐后的物料置于压力成型机中在40MPa的压力下加压成型，干燥后制得陶瓷坯体，以陶瓷坯体的干重计，干燥后陶瓷坯体中的水分含量≤1％；

5)将步骤4)得到的陶瓷坯体置于马弗炉中1200℃的温度下进行高温煅烧，保温1.5h，冷却后得到所述陶瓷砖。

实施例3

利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法包括以下步骤：

1)将石墨尾矿在850℃的高温下保温1.5h进行预处理；

2)将经步骤1)预处理后的石墨尾矿与页岩、钾长石按质量比为90:5:10混合均匀后，置于球磨机进行粉磨均化得到混合物料，经粉磨后的所述混合物料的粒度为65μm；

3)在步骤2)粉磨后的混合物料中加水，所述混合物料与所述水的质量比为100:5，混合均匀后陈腐60h；

4)将经步骤3)陈腐后的物料置于压力成型机中在20MPa的压力下加压成型，干燥后制得陶瓷坯体，以陶瓷坯体的干重计，干燥后陶瓷坯体中的水分含量≤1％；

5)将步骤4)得到的陶瓷坯体置于马弗炉中1150℃的温度下进行高温煅烧，保温2h，冷却后得到所述陶瓷砖。

实施例4

利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法包括以下步骤：

1)将石墨尾矿在850℃的高温下保温1h进行预处理；

2)将经步骤1)预处理后的石墨尾矿与页岩、钾长石按质量比为75:15:10混合均匀后，置于球磨机进行粉磨均化得到混合物料，经粉磨后的所述混合物料的粒度为70μm；

3)在步骤2)粉磨后的混合物料中加水，所述混合物料与所述水的质量比为100:6，混合均匀后陈腐24h；

4)将经步骤3)陈腐后的物料置于压力成型机中在25MPa的压力下加压成型，干燥后制得陶瓷坯体，以陶瓷坯体的干重计，干燥后陶瓷坯体中的水分含量≤1％；

5)将步骤4)得到的陶瓷坯体置于马弗炉中1050℃的温度下进行高温煅烧，保温2.5h，冷却后得到所述陶瓷砖。

实施例5

利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法包括以下步骤：

1)将石墨尾矿在700℃的高温下保温2h进行预处理；

2)将经步骤1)预处理后的石墨尾矿与页岩、钾长石按质量比为85:10:5混合均匀后，置于球磨机进行粉磨均化得到混合物料，经粉磨后的所述混合物料的粒度为72μm；

3)在步骤2)粉磨后的混合物料中加水，所述混合物料与所述水的质量比为100:8，混合均匀后陈腐72h；

4)将经步骤3)陈腐后的物料置于压力成型机中在30MPa的压力下加压成型，干燥后制得陶瓷坯体，以陶瓷坯体的干重计，干燥后陶瓷坯体中的水分含量≤1％；

5)将步骤4)得到的陶瓷坯体置于马弗炉中1100℃的温度下进行高温煅烧，保温3h，冷却后得到所述陶瓷砖。

实施例6

利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法包括以下步骤：

1)将石墨尾矿在800℃的高温下保温1.5h进行预处理；

2)将经步骤1)预处理后的石墨尾矿与页岩、钾长石按质量比为80:10:10混合均匀后，置于球磨机进行粉磨均化得到混合物料，经粉磨后的所述混合物料的粒度为70μm；

3)在步骤2)粉磨后的混合物料中加水，所述混合物料与所述水的质量比为100:7，混合均匀后陈腐60h；

4)将经步骤3)陈腐后的物料置于压力成型机中在40MPa的压力下加压成型，干燥后制得陶瓷坯体，以陶瓷坯体的干重计，干燥后陶瓷坯体中的水分含量≤1％；

5)将步骤4)得到的陶瓷坯体置于马弗炉中1150℃的温度下进行高温煅烧，保温1.5h，冷却后得到所述陶瓷砖。

实施例7

本实施例与实施例1的区别之处在于，步骤2)中，石墨尾矿与页岩、钾长石按质量比为90:5:5，其他均与实施例1相同。

对比例1

本对比例与实施例1的区别之处在于未经过高温煅烧预处理，其他均与实施例1相同。

对比例2

本对比例与实施例1的区别之处在于未配入页岩和钾长石，其他均与实施例1相同。

将实施例1-7与对比例1-2制得的陶瓷砖的性能进行测定，实验结果如表1所示。

表1

由表1可以看出，对比例1未经预处理，陶瓷砖的吸水率、显气孔率有所提高，体积密度和抗折强度有所降低，综合性能有所下降。对比例2未配入页岩和钾长石，陶瓷砖的吸水率、显气孔率明显提高，体积密度和抗折强度明显降低，综合性能明显下降。本发明的利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法，对石墨尾矿进行了预处理，有效降低了石墨、碳酸盐、浮选药剂等有害成分，石墨尾矿的利用率高；本发明的陶瓷砖中石墨尾矿使用量相对较大，占原料总重的60～90％，生产成本较低，石墨尾矿综合利用水平较高；本发明通过预处理、粉磨均化、加压成型、高温煅烧的工艺流程，使制得的陶瓷砖产品的综合性能相对较好，其中，烧成线收缩率为9.16～10.33％，吸水率为0.07～0.21％，显气孔率为0.16～0.78％，体积密度为2.35～2.49g/cm3，抗折强度为69.48～79.33MPa。

以上实施例仅用来说明本发明的详细方法，本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：以石墨尾矿为原料，通过预处理、加入页岩和钾长石复配、粉磨均化、加压成型和高温煅烧的工序，制备得到陶瓷砖。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)将石墨尾矿进行预处理；

2)将步骤1)预处理后的石墨尾矿与页岩、钾长石混合均匀后，进行粉磨均化得到混合物料；

3)在步骤2)粉磨后的混合物料中加水，混合均匀后陈腐；

4)将经步骤3)陈腐后的物料加压成型，干燥后制得陶瓷坯体；

5)将步骤4)得到的陶瓷坯体高温煅烧，冷却后得到所述陶瓷砖。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述预处理是指将石墨尾矿在700～950℃的高温下保温0.5～2h。

4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述石墨尾矿、所述页岩和所述钾长石的质量比为(60～90):(5～20):(5～20)；

优选地，步骤2)中，所述粉磨是在球磨机中进行的，经粉磨后的所述混合物料的粒度为63～75μm。

5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述混合物料与所述水的质量比为100:(1～10)。

6.根据权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述陈腐的时间为24～72h。

7.根据权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，步骤4)中，所述加压成型是在压力成型机中进行的，所述压力为15～40MPa。

8.根据权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，步骤4)中，以陶瓷坯体的干重计，干燥后陶瓷坯体中的水分含量≤1％。

9.根据权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，步骤5)中，所述煅烧是在马弗炉中进行的，所述煅烧的温度为1050～1200℃，所述煅烧的保温时间为1～3h。

10.根据权利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)将石墨尾矿在700～950℃的高温下保温0.5～2h进行预处理；

2)将步骤1)预处理后的石墨尾矿与页岩、钾长石按质量比为(60～90):(5～20):(5～20)混合均匀后，置于球磨机进行粉磨均化得到混合物料，经粉磨后的所述混合物料的粒度为63～75μm；

3)在步骤2)粉磨后的混合物料中加水，所述混合物料与所述水的质量比为100:(1～10)，混合均匀后陈腐24～72h；

4)将经步骤3)陈腐后的物料置于压力成型机中在15～40MPa的压力下加压成型，干燥后制得陶瓷坯体，以陶瓷坯体的干重计，干燥后陶瓷坯体中的水分含量≤1；

5)将步骤4)得到的陶瓷坯体置于马弗炉中1050～1200℃的温度下进行高温煅烧，保温1～3h，冷却后得到所述陶瓷砖。