弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法

2023-12-04 09:19:26 2

弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法，屬於尾礦資源化利用技術和材料【技術領域】。通過將弱酸性粘土與水的固-液混合體系常溫靜置一定時間，形成改性尾礦的初始液；然後將金礦尾礦配置到初始液體系中進行改性。將得到的經過改性的金尾礦和改性初始液形成的混合體系進行養護，使弱酸性改性初始液與改性金尾礦進行充分反應，形成製備陶質磚的坯料體。最後通過擠壓、電窯燒製得到陶質磚材料。該陶質磚材料既可作為無釉陶質磚材料使用，表面施釉後，又可作為釉面陶質磚材料使用。本發明能為實現金尾礦高效減量利用以及為陶質磚材料尋找廉價新型資源提供一種技術方法。
【專利說明】弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚的方法，屬於尾礦資源化利用技術和材料【技術領域】。

【背景技術】
[0002]金礦床中金礦物的相對含量非常少，使開採過程中產生的尾礦量特別巨大，其對生態環境以及人們的生活造成極大危害。尾礦又是一種特殊的礦產資源，但是對其資源化、減量化高效利用仍然是一項挑戰。
[0003]粘土是一種廉價材料，分布廣泛。陶質磚材料在日常生活、城市建設等方面用途廣泛，其原料使用量和生產過程中浪費的數量都很大。若用本發明提供的方法生產陶質磚材料，一方面能減少陶瓷磚材料的生產成本，減少資源浪費；另一方面也能減少廢棄尾礦對生態環境造成的危害，將其回收再利用，符合當今社會發展要求。


【發明內容】

[0004]發明目的:本發明提供弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法，通過弱酸性粘土改性金尾礦，將金尾礦大比例配置在陶質磚材料的原料組成中，為實現金尾礦高效減量利用以及為陶質磚材料尋找廉價新型資源提供一種技術方法。
[0005]技術方案:本發明通過以下技術方案實施: 一種利用弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法，其特徵在於:所述方法是以弱酸性粘土與金尾礦為主要原料，採取如下步驟:
(1)改性初始液的製備:首先將水放入攪拌器中，啟動攪拌機，然後加入弱酸性粘土，弱酸性粘土與水的質量比為5:6~25:4，用攪拌機進行勻速攪拌，充分攪拌後弱酸性粘土與水的固-液混合體系，即得改性初始液；
(2)改性初始液的靜置:將步驟(1)獲得的改性初始液常溫靜置3飛小時，溶出其中有效組分，獲得pH=6~7的弱酸性改性初始液；
(3)金尾礦的改性:將弱酸性改性初始液放入攪拌器中，啟動攪拌機，將金尾礦以均勻速率緩慢加入弱酸性改性初始液中，金尾礦與弱酸性粘土按照質量比為1:1、:1加入，用攪拌機進行勻速攪拌，使金尾礦顆粒充分均勻分散其中並與弱酸性粘土物質充分接觸，獲得「改性尾礦-改性初始液」混合體系；
(4)改性尾礦-改性初始液混合體系的養護:將步驟(3)獲得的改性尾礦-改性初始液混合體系進行常溫靜置養護，使改性金尾礦在改性初始液中進行反應；經過養護的改性尾礦-改性初始液混合體系形成磚坯的坯料體；
(5)磚坯的成型方法:養護完成的坯料體，採用擠壓機擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置於避光通風處乾燥待燒；
(6)陶質磚材料的燒制方法:將磚坯在室溫條件下放入電窯中，燒成溫度為860°C~1150°C，保持均勻的升溫速率，降溫過程採用自然冷卻的方式。
[0006]所述步驟(3)中所採用的金尾礦成分由石英、碳酸鹽類礦物、矽酸鹽類礦物；金尾礦中包含有鹼性礦物。
[0007]所述步驟(3)中所採用的金礦尾礦顆粒體積平均粒徑主要分布在10 μ m~1ΟΟ μ m權度區間。
[0008]所述步驟(1)中所採用的弱酸性粘土顆粒粒徑主要分布在0.Ιμπm~1Ομm和100 μ m~1ΟΟΟ μ m兩個粒度區間。
[0009]所述步驟(1)和步驟(3)中攪拌機的攪拌過程貫穿始終。
[0010]所述步驟(4)中待改性尾礦-改性初始液混合體系經過養護過程至體系具有可塑性時，得到的材料即為磚坯的坯料體。
[0011 ] 所採用的金礦尾礦主要包含碳酸鹽類礦物(如白雲石、方解石等)，矽酸鹽類礦物(如白雲母、鈉長石、微斜長石等)；金尾礦含有的鹼性礦物，如白雲母等。
[0012]優點及效果:
(1)本發明中可將金尾礦大量配置在陶質磚材料的原料中，能夠有效減量化利用金礦尾礦；
(2)本發明將金尾礦製成用途廣泛的陶質磚材料，能有效資源化利用金礦尾礦；
(3)利用本發明生產陶質磚材料,可極大減少其生產成本；
(4)利用本發明生產陶質磚材料，可極大減少用於生產陶質磚材料的傳統原料資源的浪費；
(5)本發明製作的陶質磚材料，其吸水率為0.0920、.1887，斷裂模數為
10.34~47.66N/mm2 符合 GB/T4100-2006《陶瓷磚》國家標準和 IS013006:2012 ((Ceramictiles——Definit1ns, classificat1n, characteristics and marking)) (IS013006:2012《陶瓷磚一定義、分類、特徵和標記》)國際標準中相關技術要求；
(6)本發明陶質磚材料既可作為無釉陶質磚材料使用，表面施釉後，又可作為釉面陶質磚材料使用。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】: 附圖1為本發明金尾礦特徵圖，包括:
1-1矽卡巖型金尾礦XRD譜圖；
1-2韌性剪切帶型金尾礦XRD譜圖；
1-3砂卡巖型金尾礦粒度分布圖；
1-4韌性剪切帶型金尾礦粒度分布圖；
附圖2為本發明弱酸性粘土特徵圖，包括:
2-1紅色弱酸性粘土XRD譜圖；
2-2青色弱酸性粘土 XRD譜圖；
2-3紅色弱酸性粘土粒度分布圖；
2-4青色弱酸性粘土粒度分布圖；
附圖3為本發明製成的陶質磚材料性能參數趨勢圖，包括:
3-1本發明陶質磚材料的吸水率分布趨勢圖；
3-2本發明陶質磚材料的斷裂模數分布趨勢圖.【具體實施方式】:
一種利用弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法，其特徵在於:所述方法是以弱酸性粘土與金尾礦為主要原料，採取如下步驟:
(1)改性初始液的製備:首先將水放入攪拌器中，啟動攪拌機，然後加入弱酸性粘土，弱酸性粘土與水的質量比為5:6~25:4，用攪拌機進行勻速攪拌，充分攪拌後弱酸性粘土與水的固-液混合體系，即得改性初始液；
(2)改性初始液的靜置:將步驟(1)獲得的改性初始液常溫靜置3飛小時，溶出其中有效組分，獲得pH=6~7的弱酸性改性初始液；
(3)金尾礦的改性:將弱酸性改性初始液放入攪拌器中，啟動攪拌機，將金尾礦以均勻速率緩慢加入弱酸性改性初始液中，金尾礦與弱酸性粘土按照質量比為1:1、:1加入，用攪拌機進行勻速攪拌，使金尾礦顆粒充分均勻分散其中並與弱酸性粘土物質充分接觸，獲得「改性尾礦-改性初始液」混合體系；
(4)改性尾礦-改性初始液混合體系的養護:將步驟(3)獲得的改性尾礦-改性初始液混合體系進行常溫靜置養護，使改性金尾礦在改性初始液中進行反應；經過養護的改性尾礦-改性初始液混合體系形成磚坯的坯料體；
(5)磚坯的成型方法:養護完成的坯料體，採用擠壓機擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置於避光通風處乾燥待燒 ；
(6)陶質磚材料的燒制方法:將磚坯在室溫條件下放入電窯中，燒成溫度為8600C~1150°C，保持均勻的升溫速率，降溫過程採用自然冷卻的方式。
[0014]所述步驟(3)中所採用的金尾礦成分由石英、碳酸鹽類礦物、矽酸鹽類；金尾礦中包含有鹼性礦物。
[0015]所述步驟(3)中所採用的金礦尾礦顆粒體積平均粒徑主要分布在ΙΟμmΟΟμπ?權度區間。
[0016]所述步驟(1)中所採用的弱酸性粘土顆粒粒徑主要分布在0.ΙμmΟμπ?和100 μ mΟΟΟ μ m兩個粒度區間。
[0017]所述步驟(1)和步驟(3)中攪拌機的攪拌過程貫穿始終。
[0018]所述步驟(4)中待改性尾礦-改性初始液混合體系經過養護過程至體系具有可塑性時，得到的材料即為磚坯的坯料體。
[0019]所採用的金礦尾礦主要包含碳酸鹽類礦物(如白雲石、方解石等)，矽酸鹽類礦物(如白雲母、鈉長石、微斜長石等)；金尾礦含有的鹼性礦物，如白雲母等。
[0020]本發明所用的金尾礦如圖1所示，附圖1為本發明金尾礦特徵圖，包括:1-1矽卡巖型金尾礦XRD譜圖，1-2韌性剪切帶型金尾礦XRD譜圖，1-3矽卡巖型金尾礦粒度分布圖，1-4韌性剪切帶型金尾礦粒度分布圖。
[0021]本發明所用的矽質粘土見圖2，附圖2為本發明弱酸性粘土特徵圖，包括:2-1紅色弱酸性粘土 XRD譜圖，2-2青色弱酸性粘土 XRD譜圖，2-3紅色弱酸性粘土粒度分布圖，
2-4青色弱酸性粘土粒度分布圖。
[0022]附圖3為本發明製成的陶質磚材料性能參數趨勢圖，包括:3-1本發明陶質磚材料的吸水率分布趨勢圖，3-2本發明陶質磚材料的斷裂模數分布趨勢圖。
[0023]下面以實例對本發明進行詳細說明:實施例1:
首先將適量的水放入攪拌器中，啟動攪拌機，然後加入紅色弱酸性粘土，弱酸性粘土與水質量比為25:4，用攪拌機進行勻速攪拌，形成弱酸性粘土與水的固-液混合體系，即改性初始液；將改性初始液常溫靜置3-5小時，獲得pH=6~7的弱酸性改性初始液；將弱酸性改性初始液放入攪拌器中，啟動攪拌機，將矽卡巖型金尾礦以均勻速率緩慢加入弱酸性改性初始液中，金尾礦與弱酸性粘土質量比為1:1，用攪拌機進行勻速攪拌，用弱酸性改性初始液對金尾礦進行改性，獲得「改性尾礦-改性初始液」混合體系；攪拌機攪拌過程貫穿始終。將「改性尾礦-改性初始液」混合體系進行常溫靜置養護，待該體系具有一定可塑性時，養護完成，將此時的混合體系作為磚坯的坯料體；採用擠壓機將坯料體擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置於避光通風處乾燥待燒；將磚坯在室溫條件下放入電窯中，燒成溫度為8600C~1150°C，保持均勻的升溫速率，降溫過程採用自然冷卻的方式。
[0024]燒成樣品平均吸水率達到0.1200，平均斷裂模數達到20.51N/mm2,符合GB/T4100-2006和IS013006:2012中相關技術要求。
[0025]實施例2:
首先將適量的水放入攪拌器中，啟動攪拌機，然後加入紅色弱酸性粘土，弱酸性粘土與水質量比為5:2，用攪拌機進行勻速攪拌，形成弱酸性粘土與水的固-液混合體系，即改性初始液；將改性初始液常溫靜置3-5小時，獲得pH=6~7的弱酸性改性初始液；將弱酸性改性初始液放入攪拌器中，啟動攪拌機，將矽卡巖型金尾礦以均勻速率緩慢加入弱酸性改性初始液中，金尾礦與弱酸性粘土質量比為7:3，用攪拌機進行勻速攪拌，用弱酸性改性初始液對金尾礦進行改性， 獲得「改性尾礦-改性初始液」混合體系；攪拌機攪拌過程貫穿始終。將「改性尾礦-改性初始液」混合體系進行常溫靜置養護，待該體系具有一定可塑性時，養護完成，將此時的混合體系作為磚坯的坯料體；採用擠壓機將坯料體擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置於避光通風處乾燥待燒；將磚坯在室溫條件下放入電窯中，燒成溫度為8600C~1150°C，保持均勻的升溫速率，降溫過程採用自然冷卻的方式。
[0026]燒成樣品平均吸水率達到0.0920，平均斷裂模數達到47.66N/mm2，符合GB/T4100-2006和IS013006:2012中相關技術要求。
[0027]實施例3:
首先將適量的水放入攪拌器中，啟動攪拌機，然後加入青色弱酸性粘土，弱酸性粘土與水質量比為2:1，用攪拌機進行勻速攪拌，形成弱酸性粘土與水的固-液混合體系，即改性初始液；將改性初始液常溫靜置3-5小時，獲得pH=6~7的弱酸性改性初始液；將弱酸性改性初始液放入攪拌器中，啟動攪拌機，將韌性剪切帶型金尾礦以均勻速率緩慢加入弱酸性改性初始液中，金尾礦與弱酸性粘土質量比為4:1，用攪拌機進行勻速攪拌，用弱酸性改性初始液對金尾礦進行改性，獲得「改性尾礦-改性初始液」混合體系；攪拌機攪拌過程貫穿始終。將「改性尾礦-改性初始液」混合體系進行常溫靜置養護，待該體系具有一定可塑性時，養護完成，將此時的混合體系作為磚坯的坯料體；採用擠壓機將坯料體擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置於避光通風處乾燥待燒；將磚坯在室溫條件下放入電窯中，燒成溫度為8600C~1150°C，保持均勻的升溫速率，降溫過程採用自然冷卻的方式。
[0028]燒成樣品平均吸水率達到0.1639，平均斷裂模數達到26.46N/mm2，符合GB/T4100-2006和IS013006:2012中相關技術要求。
[0029]實施例4:
首先將適量的水放入攪拌器中，啟動攪拌機，然後加入青色弱酸性粘土，弱酸性粘土與水質量比為5:6，用攪拌機進行勻速攪拌，形成弱酸性粘土與水的固-液混合體系，即改性初始液；將改性初始液常溫靜置3-5小時，獲得pH=6~7的弱酸性改性初始液；將弱酸性改性初始液放入攪拌器中，啟動攪拌機，將韌性剪切帶型金尾礦以均勻速率緩慢加入弱酸性改性初始液中，金尾礦與弱酸性粘土質量比為9:1，用攪拌機進行勻速攪拌，用弱酸性改性初始液對金尾礦進行改性，獲得「改性尾礦-改性初始液」混合體系；攪拌機攪拌過程貫穿始終。將「改性尾礦-改性初始液」混合體系進行常溫靜置養護，待該體系具有一定可塑性時，養護完成，將此時的混合體系作為磚坯的坯料體；採用擠壓機將坯料體擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置於避光通風處乾燥待燒；將磚坯在室溫條件下放入電窯中，燒成溫度為8600C~1150°C，保持均勻的升溫速率，降溫過程採用自然冷卻的方式。
[0030]燒成樣品平均吸水率達到0.1887，平均斷裂模數達到10.34N/mm2，符合GB/T4100-2006和IS013006:2012中相關技術要求。
[0031]實施例中所採用的矽卡巖型金尾礦、韌性剪切帶型金尾礦主要包含碳酸鹽類礦物(如白雲石、方解石等)，矽酸鹽類礦物(如白雲母等)，鋁矽酸鹽類礦物(如鈉長石、微斜長石等)；金尾礦含有的鹼性礦物，如白雲母等。同時金尾礦中包含有鹼性礦物。粒度分布在10 μm-100 μ m粒度區間。
[0032]以上是本發明的幾個實施例，但本發明的保護不局限於以上實例，如:採用的金尾礦不僅僅是本發明提及的矽卡巖型、韌性剪切帶型金尾礦，還可以是其他類型的金尾礦；用於金尾礦改性所採用的弱酸性粘土不局限於本發明提及的紅色、青色弱酸性粘土，還可以是其他類型的弱酸性粘土 ；金尾礦與弱酸性粘土質量比為1:1、:1範圍內的其他比例，也能實現本發明目的。
【權利要求】
1.一種利用弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法，其特徵在於:所述方法是以弱酸性粘土與金尾礦為主要原料，採取如下步驟: (1)改性初始液的製備:首先將水放入攪拌器中，啟動攪拌機，然後加入弱酸性粘土，弱酸性粘土與水的質量比為5:6~25:4，用攪拌機進行勻速攪拌，充分攪拌後弱酸性粘土與水的固-液混合體系，即得改性初始液； (2)改性初始液的靜置:將步驟(1)獲得的改性初始液常溫靜置3飛小時，溶出其中有效組分，獲得pH=6~7的弱酸性改性初始液； (3)金尾礦的改性:將弱酸性改性初始液放入攪拌器中，啟動攪拌機，將金尾礦以均勻速率緩慢加入弱酸性改性初始液中，金尾礦與弱酸性粘土按照質量比為1:1、:1加入，用攪拌機進行勻速攪拌，使金尾礦顆粒充分均勻分散其中並與弱酸性粘土物質充分接觸，獲得「改性尾礦-改性初始液」混合體系； (4)改性尾礦-改性初始液混合體系的養護:將步驟(3)獲得的改性尾礦-改性初始液混合體系進行常溫靜置養護，使改性金尾礦在改性初始液中進行反應；經過養護的改性尾礦-改性初始液混合體系形成磚坯的坯料體； (5)磚坯的成型方法:養護完成的坯料體，採用擠壓機擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置於避光通風處乾燥待燒； (6)陶質磚材料的燒制方法:將磚坯在室溫條件下放入電窯中，燒成溫度為8600C~1150°C，保持均勻的升溫速率，降溫過程採用自然冷卻的方式。
2.根據權利要求1所述的利用弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法，其特徵在於:所述步驟(3)中所採用的金尾礦成分主要包括石英、碳酸鹽類礦物、矽酸鹽類礦物；金尾礦中包含有鹼性礦物。
3.根據權利要求1所述的利用弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法，其特徵在於:所述步驟(3)中所採用的金礦尾礦顆粒體積平均粒徑主要分布在ΙΟμπ-?ΟΟμπ?粒度區間。
4.根據權利要求1所述的利用弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法，其特徵在於:所述步驟(1)中所採用的弱酸性粘土顆粒粒徑主要分布在0.Ιμπ-?Ομπ?和100 μ π-?ΟΟΟ μ m兩個粒度區間。
5.根據權利要求1所述的利用弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法，其特徵在於:所述步驟(1)和步驟(3)中攪拌機的攪拌過程貫穿始終。
6.根據權利要求1所述的利用弱酸性粘土改性金礦尾礦製作陶質磚材料的方法，其特徵在於:所述步驟(4)中待改性尾礦-改性初始液混合體系經過養護過程至體系具有可塑性時，得到的材料即為磚坯的坯料體。
【文檔編號】C04B33/132GK104177066SQ201410323794
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】黃菲, 劉睿 申請人:東北大學