專利名稱：一種利用鋼渣濕法磁選尾泥制備陶瓷材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直接利用鋼渣濕法磁選尾泥制備陶瓷材料的方法，屬于資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)是鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)，年產(chǎn)粗鋼約6億噸，作為煉鋼過程的副產(chǎn)物，年產(chǎn)生鋼渣量達(dá)到幾千萬(wàn)噸。目前尚未找到大規(guī)模資源化合理利用鋼渣資源的有效途徑，我國(guó)鋼渣的利用率仍低于30%。回收鋼渣中的鐵質(zhì)原料是目前鋼鐵廠處理鋼渣的主要方法，這通常通過干法破碎磁選的工藝實(shí)現(xiàn)。然而，由于鋼渣中鐵的賦存形態(tài)復(fù)雜，需要將鋼渣粉磨至較小粒度才能達(dá)到理想效果。為此，近來(lái)出現(xiàn)大量將干法粉磨的鋼渣進(jìn)一步進(jìn)行濕法粉磨和磁選的工藝，這 大大提高了鋼渣中鐵質(zhì)原料的回收率。然而，濕磨后的鋼渣濕法磁選尾泥因含大量水而使其用作水泥原料的活性大大降低，同時(shí)還需要烘干而消耗大量能量，因此鋼渣濕法磁選尾泥比傳統(tǒng)干法選鐵的鋼渣尾渣更加難以利用，并同時(shí)存在更嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。陶瓷行業(yè)原料短缺使得利用工礦業(yè)固體廢棄物成為擴(kuò)大陶瓷原料的一條有效途徑。專利公開號(hào)CN1548398提出采用選鐵粉尾礦、煉鋼廢渣及廢棄陶瓷的一種或兩種為骨料，進(jìn)行了煉鋼廢渣應(yīng)用于墻地磚生產(chǎn)的研究探索，但原料混練加工效果差，原料中存在的鐵質(zhì)極易影響產(chǎn)品的性能。專利公開號(hào)CN101386528A提供了一種利用鋼渣生產(chǎn)陶瓷磚的方法，其生產(chǎn)陶瓷的工藝可行，但是該工藝以傳統(tǒng)塊狀鋼渣或粗顆粒的選鐵尾渣為原料，需要對(duì)鋼渣進(jìn)行粉磨、除鐵等預(yù)處理，而鋼渣易磨性差，鐵的賦存形態(tài)復(fù)雜，這大大增加了陶瓷廠原料預(yù)處理的能耗和成本，也加大了生產(chǎn)過程中除鐵的難度和效率，因此尚未推廣和應(yīng)用?？梢?，從鋼渣陶瓷制備過程來(lái)看，存在鋼渣易磨性差和粉磨能耗高、含鐵量多和選鐵效率低、濕磨耗水等問題；而從鋼渣濕法磁選尾泥特點(diǎn)來(lái)看，具有與普通鋼渣相近的組成，但具有更細(xì)的粒度(平均粒徑達(dá)到數(shù)十微米)、含鐵量少(經(jīng)過深度磁選)、具有一定水分(通過壓濾機(jī)可控)。因此，這些特點(diǎn)正好有利于降低陶瓷材料制備過程的能耗和成本。在陶瓷制備的組成體系中，專利公開號(hào)CN101386528A提出了在鋼渣陶瓷原料加入大量滑石礦物，制備適合鋼渣制備的透輝石體系陶瓷的方法。由于鋼渣濕法磁選尾泥中含鎂量較少，透輝石需要外加含鎂礦物，如滑石，這導(dǎo)致陶瓷中鋼渣濕法磁選尾泥利用量受到限制。而將鋼渣濕法磁選尾泥制備成硅灰石體系陶瓷或者鈣長(zhǎng)石體系陶瓷(含有較多的Ca較少的Mg)是提高其利用量的有效方法?？梢姡⒁苯鹦袠I(yè)鋼渣回收鐵質(zhì)原料工藝與陶瓷行業(yè)鋼渣陶瓷制備的鏈接工藝，實(shí)現(xiàn)將鋼鐵廠深度回收鐵質(zhì)的鋼渣尾泥作為原料制備陶瓷材料，無(wú)疑是大規(guī)模資源化、高附加值、環(huán)保利用鋼渣資源的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用鋼渣濕法磁選尾泥的陶瓷材料及制備方法，實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)與陶瓷行業(yè)的資源生態(tài)鏈接，該方法具有明顯的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。本發(fā)明的具體技術(shù)方案，包括以下步驟通過控制鋼渣濕法細(xì)磨過程獲得尾泥粒度為250目篩篩余小于15%，通過控制尾泥懸浮液壓濾過程形成含水率為40% 85%的尾泥漿料；然后，將濕尾泥與相應(yīng)配料加入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉磨混勻，尾泥干料占混合原料干料的質(zhì)量百分比為5% 68% ;相應(yīng)配料各組分干料占混合原料干料的質(zhì)量百分比為粘土15% 35%，長(zhǎng)石5% 25%，葉臘石5 30%，石英O. I 8%，并添加O. 01 O. 5%的增強(qiáng)劑、
O.I 1%的解凝劑。原料在球磨機(jī)內(nèi)粉磨混勻至250目篩篩余小于1%。進(jìn)一步將混合原料經(jīng)過干燥制粉并壓制成型制成所需形狀，或者將混合原料直接經(jīng)擠壓成型工藝制成所需形狀；將成型后的陶瓷坯體燒制獲得陶瓷制品，坯體入窯燒成的溫度為1100 1250。。。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)通過借助鋼鐵廠越來(lái)越多采用的鋼渣分級(jí)破碎磁選以及細(xì)磨深度回收鐵質(zhì)的工藝，獲得具有恰當(dāng)粒度的尾泥，并作為陶瓷原料，無(wú)需額外粉磨細(xì)碎過程；避免了陶瓷行業(yè)傳統(tǒng)利用易磨性差的冶金渣而需要的高能耗粉磨過程。(2)尾泥已經(jīng)過深度回收鐵質(zhì)，可減輕陶瓷行業(yè)除鐵的負(fù)擔(dān)；避免陶瓷行業(yè)中鐵質(zhì)在陶瓷制備過程產(chǎn)生的諸多問題。(3)不同于傳統(tǒng)的陶瓷原料制備過程，添加部分礦物原料進(jìn)入陶瓷生產(chǎn)工序，可實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)與陶瓷行業(yè)的資源直接“綠色”鏈接。(4)不同透輝石體系鋼渣陶瓷，采用硅灰石或者鈣長(zhǎng)石體系可充分利用鋼渣濕法磁選尾泥高鈣低鎂的特點(diǎn)，增加鋼渣在陶瓷中的摻入量。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I首先將排出的含水尾泥壓濾至含水率65%，測(cè)試250目篩篩余為I. 0%，在含水率65%的尾泥漿料中，添加粘土、葉臘石、石英、長(zhǎng)石等，各組分配比為泥料(換算成干基)34%，粘土 20%，長(zhǎng)石16%，葉臘石25%，石英5%，并加入O. 05%的羥甲基纖維素鈉、O. 3%的三聚磷酸鈉，將配制好的混合漿料進(jìn)行球磨混合，過篩，干燥制粉備用。壓制成型的坯體經(jīng)干燥后，進(jìn)入加熱設(shè)備中燒結(jié)，燒成溫度為1140°C。燒成后制品的抗壓強(qiáng)度為382MPa，抗彎強(qiáng)度為79. 50MPa,顯微硬度6. 52GPa。實(shí)施例2首先將排出的含水尾泥壓濾至含水率75%，測(cè)試250目篩篩余為I. 7%，在含水率75%的漿料中，添加粘土、葉臘石、石英、長(zhǎng)石，各組分配比為泥料(換算成干基)34%，粘土15%，長(zhǎng)石16%，葉臘石30%，石英5%，并加入O. 1%的羥甲基纖維素鈉、O. 9%的三聚磷酸鈉，將配制好的混合漿料進(jìn)行球磨混合，干燥制粉備用。壓制成型的坯體經(jīng)干燥后，進(jìn)入加熱設(shè)備中燒結(jié)，燒成溫度為1140°C。燒成后制品的抗壓強(qiáng)度為155MPa，抗彎強(qiáng)度為70. 28MPa，顯微硬度 6. 02GPa。實(shí)施例3
制備步驟同實(shí)施例I中所述。直接在含水率50%，250目篩篩余為9. 2%的漿料中，添加粘土、葉蠟石、石英、長(zhǎng)石等，各組分配比為泥料(換算成干基)60%，粘土 16%，長(zhǎng)石9%，葉臘石12%，石英3%，并加入O. 2%的羥甲基纖維素鈉、O. 9%的三聚磷酸鈉，將配制好的混合漿料進(jìn)行球磨混合，過篩，干燥制粉備用。壓制成型的坯體經(jīng)干燥后，進(jìn)入加熱設(shè)備中燒結(jié)，燒成溫度為1155°C。燒成后制品的抗壓強(qiáng)度為283MPa，抗彎強(qiáng)度為68. 13MPa，顯微硬度6.46GPa。實(shí)施例4制備步驟同實(shí)施例I中所述。直接在含水率55%，250目篩篩余為6. 9%的漿料中，添加粘土、葉臘石、石英、長(zhǎng)石，各組分配比為泥料(換算成干基)50%，粘土 19%，長(zhǎng)石12%，葉臘石15%，石英4%，并加入O. 2%的羥甲基纖維素鈉、O. 9%的三聚磷酸鈉，將配制好的混 合漿料進(jìn)行球磨，過篩，干燥制粉備用。壓制成型的坯體經(jīng)干燥后，進(jìn)入加熱設(shè)備中燒結(jié)，燒成溫度為1150°C。燒成后制品的抗壓強(qiáng)度為169MPa，抗彎強(qiáng)度為61.07MPa，顯微硬度5. 76GPa。實(shí)施例5制備步驟同實(shí)施例I中所述。直接在含水率85%，250目篩篩余為I. 0%的漿料中，添加粘土、葉臘石、石英、長(zhǎng)石，各組分配比為泥料(換算成干基)5%，粘土 35%，長(zhǎng)石25%，葉臘石27%，石英8%，并加入O. 3%的羥甲基纖維素鈉、O. 5%的三聚磷酸鈉，將配制好的混合漿料進(jìn)行球磨，過篩，干燥制粉備用。壓制成型的坯體經(jīng)干燥后，進(jìn)入加熱設(shè)備中燒結(jié)，燒成溫度為1160°C。燒成后制品的抗壓強(qiáng)度為140MPa，抗彎強(qiáng)度為43. 16MPa，顯微硬度4. 37GPa。實(shí)施例6制備步驟同實(shí)施例I中所述。直接在含水率45%，250目篩篩余為2. 3%的漿料中，添加粘土、葉臘石、石英、長(zhǎng)石，各組分配比為泥料(換算成干基)68%，粘土 14%，長(zhǎng)石8%，葉臘石9. 5%，石英O. 5%，并加入O. 1%的羥甲基纖維素鈉、O. 9%的三聚磷酸鈉，將配制好的混合漿料進(jìn)行球磨，過篩，干燥制粉備用。壓制成型的坯體經(jīng)干燥后，進(jìn)入加熱設(shè)備中燒結(jié)，燒成溫度為1165°C。燒成后制品的抗壓強(qiáng)度為138MPa，抗彎強(qiáng)度為48. 77MPa，顯微硬度
4.78GPa。
權(quán)利要求
1.一種利用鋼渣濕法磁選尾泥制備陶瓷材料的方法，其特征在于原料為鋼廠磁選回收鐵質(zhì)后的尾泥、粘土、葉臘石、長(zhǎng)石、石英，各原料的干料占總混合料質(zhì)量百分比分別為尾泥5 68%、粘土 15 35%、葉臘石5 30%、長(zhǎng)石5 25%、石英O. I 8%，并添加O. 01 O.5%的增強(qiáng)劑、O. I 1%的解凝劑；尾泥粒度為250目篩篩余小于15%，尾泥含水率為40 85% ;將原料按比例加入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉磨混勻，原料在球磨機(jī)內(nèi)粉磨混勻至250目篩篩余小于1% ;將混合原料通過干燥造粒和壓制成型工藝，或者將混合原料通過擠壓成型工藝制成所需形狀，將成型后的陶瓷坯體入窯后在1100 1250°C內(nèi)燒制獲得陶瓷制品。
2.如權(quán)利要求I所述的利用鋼渣濕法磁選尾泥制備陶瓷材料的方法，其特征在于所述的尾泥粒度為250目篩篩余O. 1% 10%。
3.如權(quán)利要求I所述的利用鋼渣濕法磁選尾泥制備陶瓷材料的方法，其特征在于所述的尾泥含水率為50% 75%。
4.如權(quán)利要求I所述的利用鋼渣濕法磁選尾泥制備陶瓷材料的方法，其特征在于所述的尾泥干料占混合原料干料的質(zhì)量百分比為25% 60%，粘土 15% 35%，長(zhǎng)石7% 25%，葉臘石5 30%,石英O. I 8%。
全文摘要
一種利用鋼渣濕法磁選尾泥制備陶瓷材料的方法，屬于資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。尾泥干料(換算成干基)占混合原料干料(換算成干基)的質(zhì)量百分比為5%～68%，相應(yīng)配料各組分干料(換算成干基)占混合原料干料的質(zhì)量百分比為粘土15%～35%，長(zhǎng)石5～25%，葉臘石5～30%，石英0.1～8%等；直接將濕尾泥與相應(yīng)配料加入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉磨混勻，然后經(jīng)混合料通過干燥造粒和壓制成型工藝，或者將混合原料通過擠壓成型工藝后，進(jìn)一步入窯并在1100～1250℃內(nèi)燒制獲得陶瓷制品。本方法由于借助鋼鐵廠深度選鐵工藝，獲得粒度、含鐵量、含水量滿足陶瓷原料需要的尾泥漿料，大大降低了傳統(tǒng)陶瓷利用冶金渣的高能耗、低效率制備過程。
文檔編號(hào)C04B33/138GK102765931SQ20121027644
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者劉曉明, 唐奇, 張玲玲, 李宇, 艾仙斌, 蒼大強(qiáng), 顧曉朦 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)