技術背景
石墨作為一種兼具高導電性、高導熱性、耐酸堿腐蝕和潤滑等多種特性的重要非金屬礦物材料,在眾多工業領域有著廣泛的應用。近年來,隨著我國工業技術的快速發展,石墨的需求量與日俱增。而石墨開采過程中排放的尾礦大量堆積,造成了占用土地、污染水體和土壤等環境危害并具有潰壩的巨大安全隱患。據統計,每生產1t石墨產品平均需要排放石墨尾礦20t左右。目前我國有大小石墨尾礦庫100多座,且平均服役年限僅為5年。這些尾礦庫對礦區安全形成巨大威脅。石墨尾礦的資源化利用是解決上述問題的主要途徑之一。
目前,國內外利用石墨尾礦的主要途徑是制備燒結磚、免燒磚等建筑材料。部分石墨尾礦在石墨礦廢棄后作回填材料使用。其中制備燒結磚是大量回收利用石墨尾礦的途徑。但是在燒制燒結磚時,含有石墨尾礦的坯料燒成溫度區間較小,對燒成制度影響較大,工藝要求嚴格。燒結磚中石墨尾礦的用量只能占到總質量的30%左右,且燒結磚的銷售半徑直接影響尾礦的利用量。
目前,制備日用陶瓷的主要原材料為優質粘土、長石、石英等天然礦物。石墨尾礦主要礦物成分為微斜長石、石英、白云母,并含少量閃石、赤鐵礦、綠泥石和選礦殘留的石墨。石墨尾礦中還含有部分浮選藥劑,包括氫氧化鈣和黃藥、煤油等。
成果簡介
國內某研究團隊以石墨尾礦為主要原料,配以少量石英粉和高嶺土,經過混合磨細、半干壓成型、坯料干燥、陶瓷燒成等工序,成功制得長石質陶瓷。
該技術通過以下措施實現了石墨尾礦的綜合利用:
?。?)將石墨尾礦、石英粉、高嶺土按照質量比為50~75∶5~35∶15~45的比例稱量后混合均勻,在球磨機中球磨分散,使混合物的細度達到200目~600目;
(2)將研磨好的物料與水按照質量比為100∶20~35的比例混合均勻后陳化24~72h,然后在壓力成型機中成型,制得陶瓷坯料。成型壓力為10~25MPa;
(3)將陶瓷坯料在干燥機中干燥至含水率小于坯料質量的1.0%;
?。?)將干燥后的坯料進行煅燒,燒成溫度為1030℃~1100℃。煅燒后均勻降溫,即得長石質日用陶瓷。
日用陶瓷樣品主要性能
項目 |
指標 |
破壞強度(N) |
1176.2 |
斷裂模數(N/m2) |
34.13 |
吸水率(%) |
0.45 |
收縮率(%) |
0.17 |
變形率(%) |
0.03 |
技術優勢
本技術可以將石墨尾礦全部加以利用并去除尾礦中殘留的、對環境有害的浮選有機藥劑,達到石墨尾礦資源化利用的目的。
本技術所制備的日用瓷具有強度高、致密性好、吸水率低、收縮率小、不易變形的特點,可以作為日用陶瓷產品使用。
本技術所制備的日用瓷由于利用了石墨尾礦中的長石、云母、石英等有效成分,且尾礦的細度已經達到80目,減少了研磨成本,因此其生產成本較普通日用瓷大大降低。
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