金钼尾矿用于陶瓷原料的研究与评价_马小鹏
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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
*
Байду номын сангаас
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
U 2. 5 8
3 9. 5
1 3 9 5
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 。