金钼尾矿用于陶瓷原料的研究与评价_马小鹏

１ 钼尾矿作为陶瓷原料的适应性分析
１． １ 表观呈色
樊家渠土 （ 对比用粘土 ）
１． ２． ３ 烧成性能
， 马小鹏 （ 硕士 ， 教授级高级工程师 ； 主要从事陶瓷工艺技术及色釉料的研发工作 。 １ ９ ５ ９－ ） ＊ 作者简介 ：
·１ 研究与开发 ） ｅ ｒ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ２ ０ １ ７年０ ２月 ８ · 陶 瓷 Ｃ 科技篇 （
筑材料放射性核 素 限 量 》 中 Ａ 级 装 饰 材 料 的 要 求， 不 会使人体受到环境的损害 。
表 ６ 钼尾矿放射性检测结果
０－６ １
／ Ｂ Ｋ ｑ ｇ ｈ Ｔ
３ ２ ２ ０ ４ Ｋ ２ ６ ２ ａ Ｒ
内照射指数 Ｉ ｒ ａ ７ ４． ８ ０． ３ ７
外照射指数 Ｉ ｒ ０． ６ ８
（ ） １ 中国建材集团咸阳陶瓷研究设计院 陕西 咸阳 ７ １ ２ ０ ０ ０ （ ） ２ 金堆城钼业集团有限公司 陕西 渭南 ７ １ ４ １ ０ ２
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摘 要 对金堆城钼尾矿进行了各项物理化学性能测试及 制 瓷 试 验 。 深 入 地 研 究 了 金 钼 尾 矿 对 烧 成 陶 瓷 砖 的 有 利 因 素 和不良影响 ， 给出了针对金钼尾矿的评价结论 ； 论证了金钼尾矿最佳使用量的确定方法 ； 并利 用 金 钼 尾 矿 成 功 试 制 出 外 墙 砖、 广场砖和内墙砖 。 关键词 金钼尾矿 测试 评价 制瓷试验 （ ） 中图分类号 ： ＴＱ １ ７ ４． ４＋２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ２－２ ８ ７ ２ ２ ０ １ ７ ０ ２－０ ０ １ ７－０ ６
DOI:10.19397/j.cnki.ceramics.2017.02.003
钼尾矿表观呈浅灰色粉末状 ， 可用作陶瓷原料 ， 粒
前言
金堆城 钼 业 公 司 成 立 于 １ 经过近６ ９ ５ ８ 年， ０年的 连续生产和规模扩大 ， 现如今已经成为亚洲最大的钼 但在向社会贡献钼金属产品的同时 ， 也带来了 业集团 ， 大量的尾矿 。 据调研 数 据 显 示 ， 钼矿石中金属钼含量 经选矿后尾矿粉末中残留钼含量约为原 约为０． １ ３ ５％ ， ， 有的十分之一 。 现今公司每天产出钼尾矿４ 万ｔ 每年 ， ， 产出约为 １ 目前尾矿库存量已达 ２． 库 ３ ５ ０ 万ｔ ６ 亿ｔ 地有 ３ 处 ， 占地面积约 ３ ５ 公顷 。 国内目前与金堆城具 有相近规模的公司还有 ３ 家 ， 地处河南栾川 、 浙江青田 和吉林大黑山 。 这 ４ 家企业年产尾 矿 量 超 过 ４ ０ ０ ０万 ， 因此变废为宝 、 重新利用的重要性和迫切性可见一 ｔ 斑 。 若将钼尾矿看作 生 产 陶 瓷 用 的 原 料 基 地 ， 无疑是 一座超大型矿山 ； 从绿色发展 、 环境保护 、 社会安全 、 资 源循环利用角度看 ， 研究利用钼尾矿同样十分重要 。
１． ２． ２ 部分陶瓷物理性能 钼尾矿原料部分陶瓷物理性能如表 ２ 所示 。 它与 如樊家渠土） 相 比， 生坯强 陶瓷常用的高岭石类 原 料 （ 度低 、 可塑性差 ， 但干燥收缩小 。
表 ２ 钼尾矿原料部分物理性能 干燥收缩率 （ ％） 钼尾矿原料 ０． １ ５ ４． ７ ０ 干燥强度 （ ） ＭＰ ａ ０． ９ １ １． ３ ７ 可塑性 指数 ３． ８ １ ５． ６ ０
度适宜无需破碎加 工 ； 尾 矿 堆 积 松 散， 易 取 装 运； 无异 无着色 、 不污染用具 ， 与天然矿石粉没有区别 。 味、 １． ２ 性能测定 １． ２． １ 酸碱度 钼尾矿酸碱度测 定 结 果 如 表 １ 所 示 ， 测试结果表 明为中性 ， 对泥浆性能不会产生影响 。
表 １ 钼尾矿酸碱度测定结果 混合液中尾矿含量 （ ％） 酸碱度 （ Ｈ） ｐ １ ０ ７ ３ ０ ７ ６ ０ ７
２ 试制陶瓷砖试验
·２ 研究与开发 ） ｅ ｒ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ２ ０ １ ７年０ ２月 ０ · 陶 瓷 Ｃ 科技篇 （
原料混合调配 ， 选取 的 坯 用 配 合 原 料 名 称 及 成 分 如 表 釉用原料及成分如表 ８ 所示 ， 釉用原料中除矿 ７ 所示 ；
科技篇 （ 研究与开发 ） ２ ０ １ ７年０ ２ 月 陶 瓷 Ｃ ｅ ｒ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ７· · １
金钼尾矿用于陶瓷原料的研究与评价
马小鹏１ 康智勇１ 杨中英１ 翟军浩１ 杨 松１ 严芳玲２ 王 彧２ 罗建海２ 刘彦英２
１． ２． ６ 矿物组成
钼尾矿矿物组成 Ｘ Ｒ Ｄ 分析结果见图 １。
图 １ 钼尾矿矿物组成 Ｘ Ｒ Ｄ 分析结果
石英 ５ 绢云母 ２ 钾长 ９％ 、 ５％ 、 钼尾矿矿物含量为 ： 石 ９％ 、 绿 泥 石 ３％ 、 黄 铁 矿 １％ 、 辉 钼 矿 １％ 、 方解石 １％ 。 矿物分析结果表明 ， 钼尾矿是以石英为主矿相 、 绢 云母为次矿相 、 同时含有少量钾长石 、 绿泥石的混合矿 体结构 。
表 ５ 钼尾矿原料化学成分 （ 质量 ％ ） Ｓ ｉ Ｏ２ ７ ３． ８ ５ Ａ ｌ ２Ｏ ３ ８． ６ ７ Ｆ ｅ ２Ｏ ３ ４． ６ ６ Ｔ ｉ Ｏ２ ０． ５ ４ Ｃ ａ Ｏ ２． １ ６ Ｍ Ｏ ｇ １． ７ ０ Ｋ ２Ｏ ４． ３ ９ Ｎ ａ ２Ｏ ０． ４ ３ 烧失 ２． ７ ６ 总量 ９ ９． １ ６
钼尾矿原料烧成性能如表 ３ 所示 。 由测试数据可以看出 ： 钼尾矿烧结范围窄 ， 烧成线 收缩率变化大 。
表 ３ 钼尾矿原料烧成性能 烧成温度 （ ℃） １ ０ ０ ０ １ ０ ７ ０ １ ２ ０ １ １ ５ ０ １ 烧成线收缩率 （ ％） ０． １ ２ １． ４ ０ ３． １ ６ ７． ０ ４ 吸水率 （ ％） １ ７． ２ １ １ ５． ９ ４ １ ０． ８ ８ ３． ９ ５
１． ２． ４ 粒度分布 钼尾矿原料粒度分布与含量结果如表 ４ 所示 。 由 测试数据可以看出 ： 钼尾矿在粒度大小方面占有优势 ， 细度完全可以满足入磨要求 ， 不但节约了加工时间 ， 且 节能效果明显 。 １． ２． ５ 化学成分 钼 钼尾 矿 原 料 化 学 成 分 如 表 ５ 所 示 。 结 果 表 明 ： 氧化铁含量偏高 ， 熔剂成分含 尾矿中氧化铝含量偏低 ， 量较高 ， 但烧失量较小 。
表 ７ 坯用原料化学成分 （ 质量 ％ ） 钼尾矿 Ｓ ｉ Ｏ２ Ａ ｌ ２Ｏ ３ Ｔ Ｆ ｅ ２Ｏ ３ Ｔ ｉ Ｏ２ Ｃ ａ Ｏ Ｍ Ｏ ｇ Ｋ ２Ｏ Ｎ ａ ２Ｏ 烧失 总量 ７ ３． ８ ５ ８． ６ ７ ４． ６ ６ ０． ５ ４ ２． １ ６ １． ７ ０ ４． ３ ９ ０． ４ ３ ２． ７ ６ ９ ９． １ ６ 泾阳土 ４ １． ６ ２ ４ ０． ９ １ ０． ６ ７ １． ５ ９ ０． ２ ３ ０． １ ７ ２． ４ ８ ０． １ ５ １ ２． ２ ９ １ ０ ０． １ １ １＃ 青矸 ６ ７． ０ ７ ２ １． ４ ０ １． ７ ４ ０． ９ ８ ０． ３ ４ ０． １ ８ １． ５ １ ０． １ ６ ６． ８ ６ １ ０ ０． ２ ４ 钾长石 ６ ８． ０ ６ １ ７． ３ １ ０． ８ ９ ０． ０ １ ０． ５ ５ ０． ０ １ ９． ６ ７ ２． ８ ９ ０． ３ １ ９ ９． ７ ０ 石英 ９ ７． ８ ５ ０． ５ ３ ０． ９ ６ ０． ０ ５ ０． １ ０ ０． １ ０ ０． ０ １ ０． ０ １ ０． ３ １ １ ０ ０． ０ ２ 透辉石粉 ４ ６． ７ ７ ０． ５ ６ ０． ６ ６ ０． ０ ２ １ ９． ５ ６ １ ８． ４ ６ ０． ０ １ ０． ０ １ １ ３． ６ １ ９ ９． ６ ６ 铝矾土 ９． ０ １ ８ ３． ７ ５ １． ２ ０ ３． ０ ２ ０． ４ ８ ０． ２ ０ ２． １ ８ ０． ０ １ ０． ０ １ ９ ９． ８ ６
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１． ３ 钼尾矿作为陶瓷原料的适应性分析 ３． １ 钼尾矿作为陶瓷原料的优缺点 １． 钼尾矿原料外观呈灰白色 ， 酸碱度为中性 ， 粒度适 宜可直接入磨使用 ； 钼 尾 矿 是 低 可 塑 性、 低 干 燥 强 度， 烧结范围小 ， 给素坯强度和烧成控制带来难度 ； 其较小 的干燥收缩有利于坯 体 快 速 干 燥 ； 其化学成分中氧化 铁含量高 ， 氧化铝含量低 ， 不利于生产白色且尺寸较大 的瓷砖 ， 难于大量使用 ； 钼尾矿是以石英云母类为主的 矿物 ， 对制瓷工艺并无不利影响 ； 钼尾矿受热后在１ １ ２ 在４ 在５ ℃ 脱去吸附水 ， ８ ８℃ 失去羟基物 ， ７ １℃ 发生石 英体积变化 ， 在１ 此过程没有发 ３ ６℃ 有新物相生 成 ， ０ 生急剧变化 ， 对成瓷机理并无明显影响 。 综合以上特性 ， 该原料可用于建筑陶瓷产品生产 ， 适合于生产外墙砖 、 内 墙 砖、 道 路 广 场 砖 产 品， 但不适 于生产浅色 （ 白色 ） 坯体和尺寸较大的产品 。 ３． ２ 钼尾矿作为陶瓷原料替代作用 １． 它可以起到脊性 原 料 的 作 用 ， 减少生坯干燥收缩 率； 可以起到熔剂原 料 的 作 用 ， 降 低 烧 成 温 度； 可以起 到着色氧化物的作用 ， 使坯体烧成后自然呈色 ； 还兼有 石英长石的功效 ， 为坯体烧成增添了有用成分 。 ２． １ 陶瓷砖配方设计与钼尾矿添加量确定原则 确定原则 ： 废弃物 ① 符合国家资源循环利用政策 ， 可获得税收优惠 ， 因此钼尾 在配比中添加量 ≥３ ０％ 时 ， 矿添加量不应少于 ３ ０％ ； ② 可满足 ３ 种 类 型 陶 瓷 砖 化 学成分要 求 ， 道路和广场砖 Ｓ ｉ Ｏ ０％ 左 ２ 含量控制在７ 右， 外墙砖和施釉地砖 Ａ ｌ ０％ 以 上 ； ２Ｏ ３ 含量控制在２ ｉ Ｏ２ 含 量 控 制 在 ６ ５％ ～７ ０％ ， Ａ ｌ Ｓ ２Ｏ ３ 含 量 控 制 在 内墙砖 Ｓ ６％ ～２ ０％ ； ｉ Ｏ ５％ 左 右 ， １ ２ 含 量 控 制 在 ６ ｌ ５％ 左 右 ； Ａ ③可满足烧成基本物性 ２Ｏ ３ 含量控制在 １ 吸水率满足 要求 ， 道路和广场砖 设 计 全 收 缩 率 ＜８％ ， 外 墙 砖 设 计 全 收 缩 率 ＜６． 炻瓷 质 要 求 ０． ５％ ～３％ ； 吸水率满足细炻质要求 ３％ ～６％ ； 内墙砖设计全 ５％ ， 吸水率满足陶质要求 １ 收缩率 ＜１． ５％ ， ０％ ～２ ０％ 。 在满足上述性能后 ， 尽量提高钼尾矿掺加量 ， 可降 低烧成温度 ， 选用其他低成本添加料 ， 降低综合成本 。 ２ 其他配合原料 ２． 单一钼尾矿原料 无 法 生 产 陶 瓷 砖 坯 ， 必须与其他
科技篇 （ 研究与开发 ） ０ １ ７年０ ２ 月 陶 瓷 Ｃ ｅ ｒ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ２ ９· · １
图 ２ 钼尾矿差热分析图
１． ２． ８ 放射性 放射性测定结果如表 ６ 所示 。 建 经检测 内 外 照 射 指 数 均 低 于 Ｇ Ｂ ６ ５ ６ ６－２ ０ １ ０《
表 ４ 钼尾矿原料粒度分布与含量 目数 （ 目） 网孔范围 （ ｍｍ） 含量 （ ｗ ｔ ％） ＋４ ０ ０． ３ ７ １． ６ ９ －４ ０＋８ ０ ０． ３ ７ ０～０． １ ７ ５ ３ ８． １ １ －８ ０＋１ ４ ０ ０． １ ７ ５～０． １ １ ４ ９． ５ ４ －１ ４ ０＋２ ５ ０ ０． １ １ ４～０． ０ ６ １ １ ２． ７ ７ －２ ５ ０＋３ ０ ０ ０． ０ ６ １～０． ０ ４ ９ ６． ２ ５ －３ ０ ０ ０． ０ ４ ９ ３ １． ６ ４
１． ２． ７ 差热分析 钼尾矿差热分析结果见图 ２。 由差热 、 失重分析曲线可以看出 ： 在５ ７ １℃ 时有石 英晶型转化 ， 在１ ０ ３ ６ ℃ 有 新 晶 体 生 成。 随 着 温 度 的 升高 ， 原料失重变化 平 缓 时 ， 未 出 现 剧 烈 尖 峰， 对预防 开裂或有利 。