CN102765931B - 一种利用钢渣湿法磁选尾泥制备陶瓷材料的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用钢渣湿法磁选尾泥制备陶瓷材料的方法，属于资源综合利用和环境保护领域。尾泥干料(换算成干基)占混合原料干料(换算成干基)的质量百分比为5%～68%，相应配料各组分干料(换算成干基)占混合原料干料的质量百分比为：粘土15%～35%，长石5～25%，叶腊石5～30%，石英0.1～8%等；直接将湿尾泥与相应配料加入球磨机内进行粉磨混匀，然后经混合料通过干燥造粒和压制成型工艺，或者将混合原料通过挤压成型工艺后，进一步入窑并在1100～1250℃内烧制获得陶瓷制品。本方法由于借助钢铁厂深度选铁工艺，获得粒度、含铁量、含水量满足陶瓷原料需要的尾泥浆料，大大降低了传统陶瓷利用冶金渣的高能耗、低效率制备过程。

Description

一种利用钢渣湿法磁选尾泥制备陶瓷材料的方法

技术领域：

本发明涉及直接利用钢渣湿法磁选尾泥制备陶瓷材料的方法，属于资源综合利用和环境保护领域。

背景技术：

我国是钢铁生产大国，年产粗钢约6亿吨，作为炼钢过程的副产物，年产生钢渣量达到几千万吨。目前尚未找到大规模资源化合理利用钢渣资源的有效途径，我国钢渣的利用率仍低于30％。

回收钢渣中的铁质原料是目前钢铁厂处理钢渣的主要方法，这通常通过干法破碎磁选的工艺实现。然而，由于钢渣中铁的赋存形态复杂，需要将钢渣粉磨至较小粒度才能达到理想效果。为此，近来出现大量将干法粉磨的钢渣进一步进行湿法粉磨和磁选的工艺，这大大提高了钢渣中铁质原料的回收率。然而，湿磨后的钢渣湿法磁选尾泥因含大量水而使其用作水泥原料的活性大大降低，同时还需要烘干而消耗大量能量，因此钢渣湿法磁选尾泥比传统干法选铁的钢渣尾渣更加难以利用，并同时存在更严重的环境污染问题。

陶瓷行业原料短缺使得利用工矿业固体废弃物成为扩大陶瓷原料的一条有效途径。专利公开号CN1548398提出采用选铁粉尾矿、炼钢废渣及废弃陶瓷的一种或两种为骨料，进行了炼钢废渣应用于墙地砖生产的研究探索，但原料混练加工效果差，原料中存在的铁质极易影响产品的性能。专利公开号CN101386528A提供了一种利用钢渣生产陶瓷砖的方法，其生产陶瓷的工艺可行，但是该工艺以传统块状钢渣或粗颗粒的选铁尾渣为原料，需要对钢渣进行粉磨、除铁等预处理，而钢渣易磨性差，铁的赋存形态复杂，这大大增加了陶瓷厂原料预处理的能耗和成本，也加大了生产过程中除铁的难度和效率，因此尚未推广和应用。

可见，从钢渣陶瓷制备过程来看，存在钢渣易磨性差和粉磨能耗高、含铁量多和选铁效率低、湿磨耗水等问题；而从钢渣湿法磁选尾泥特点来看，具有与普通钢渣相近的组成，但具有更细的粒度(平均粒径达到数十微米)、含铁量少(经过深度磁选)、具有一定水分(通过压滤机可控)。因此，这些特点正好有利于降低陶瓷材料制备过程的能耗和成本。

在陶瓷制备的组成体系中，专利公开号CN101386528A提出了在钢渣陶瓷原料加入大量滑石矿物，制备适合钢渣制备的透辉石体系陶瓷的方法。由于钢渣湿法磁选尾泥中含镁量较少，透辉石需要外加含镁矿物，如滑石，这导致陶瓷中钢渣湿法磁选尾泥利用量受到限制。而将钢渣湿法磁选尾泥制备成硅灰石体系陶瓷或者钙长石体系陶瓷(含有较多的Ca较少的Mg)是提高其利用量的有效方法。

可见，建立冶金行业钢渣回收铁质原料工艺与陶瓷行业钢渣陶瓷制备的链接工艺，实现将钢铁厂深度回收铁质的钢渣尾泥作为原料制备陶瓷材料，无疑是大规模资源化、高附加值、环保利用钢渣资源的有效途径。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用钢渣湿法磁选尾泥的陶瓷材料及制备方法，实现钢铁行业与陶瓷行业的资源生态链接，该方法具有明显的社会、经济和环境效益。

本发明的具体技术方案，包括以下步骤：

通过控制钢渣湿法细磨过程获得尾泥粒度为250目筛筛余小于15%，通过控制尾泥悬浮液压滤过程形成含水率为40%～85%的尾泥浆料；

然后，将湿尾泥与相应配料加入球磨机内进行粉磨混匀，尾泥干料占混合原料干料的质量百分比为5%～68%；相应配料各组分干料占混合原料干料的质量百分比为：粘土15%～35%，长石5%～25%，叶腊石5～30%，石英0.1～8%，并添加0.01～0.5%的增强剂、0.1～1%的解凝剂。原料在球磨机内粉磨混匀至250目筛筛余小于1%。

进一步将混合原料经过干燥制粉并压制成型制成所需形状，或者将混合原料直接经挤压成型工艺制成所需形状；将成型后的陶瓷坯体烧制获得陶瓷制品，坯体入窑烧成的温度为1100～1250℃。

本发明具有以下优点：

(1)通过借助钢铁厂越来越多采用的钢渣分级破碎磁选以及细磨深度回收铁质的工艺，获得具有恰当粒度的尾泥，并作为陶瓷原料，无需额外粉磨细碎过程；避免了陶瓷行业传统利用易磨性差的冶金渣而需要的高能耗粉磨过程。

(2)尾泥已经过深度回收铁质，可减轻陶瓷行业除铁的负担；避免陶瓷行业中铁质在陶瓷制备过程产生的诸多问题。

(3)不同于传统的陶瓷原料制备过程，添加部分矿物原料进入陶瓷生产工序，可实现钢铁行业与陶瓷行业的资源直接“绿色”链接。

(4)不同透辉石体系钢渣陶瓷，采用硅灰石或者钙长石体系可充分利用钢渣湿法磁选尾泥高钙低镁的特点，增加钢渣在陶瓷中的掺入量。

具体实施方式：

实施例1

首先将排出的含水尾泥压滤至含水率65%，测试250目筛筛余为1.0%，在含水率65%的尾泥浆料中，添加粘土、叶腊石、石英、长石等，各组分配比为：泥料(换算成干基)34%，粘土20%，长石16%，叶腊石25%，石英5%，并加入0.05%的羟甲基纤维素钠、0.3%的三聚磷酸钠，将配制好的混合浆料进行球磨混合，过筛，干燥制粉备用。压制成型的坯体经干燥后，进入加热设备中烧结，烧成温度为1140℃。烧成后制品的抗压强度为382MPa，抗弯强度为79.50MPa，显微硬度6.52GPa。

实施例2

首先将排出的含水尾泥压滤至含水率75%，测试250目筛筛余为1.7%，在含水率75%的浆料中，添加粘土、叶腊石、石英、长石，各组分配比为：泥料(换算成干基)34%，粘土15%，长石16%，叶腊石30%，石英5%，并加入0.1%的羟甲基纤维素钠、0.9%的三聚磷酸钠，将配制好的混合浆料进行球磨混合，干燥制粉备用。压制成型的坯体经干燥后，进入加热设备中烧结，烧成温度为1140℃。烧成后制品的抗压强度为155MPa，抗弯强度为70.28MPa，显微硬度6.02GPa。

实施例3

制备步骤同实施例1中所述。直接在含水率50%，250目筛筛余为9.2%的浆料中，添加粘土、叶蜡石、石英、长石等，各组分配比为：泥料(换算成干基)60%，粘土16%，长石9%，叶腊石12%，石英3%，并加入0.2%的羟甲基纤维素钠、0.9%的三聚磷酸钠，将配制好的混合浆料进行球磨混合，过筛，干燥制粉备用。压制成型的坯体经干燥后，进入加热设备中烧结，烧成温度为1155℃。烧成后制品的抗压强度为283MPa，抗弯强度为68.13MPa，显微硬度6.46GPa。

实施例4

制备步骤同实施例1中所述。直接在含水率55%，250目筛筛余为6.9%的浆料中，添加粘土、叶腊石、石英、长石，各组分配比为：泥料(换算成干基)50%，粘土19%，长石12%，叶腊石15%，石英4%，并加入0.2%的羟甲基纤维素钠、0.9%的三聚磷酸钠，将配制好的混合浆料进行球磨，过筛，干燥制粉备用。压制成型的坯体经干燥后，进入加热设备中烧结，烧成温度为1150℃。烧成后制品的抗压强度为169MPa，抗弯强度为61.07MPa，显微硬度5.76GPa。

实施例5

制备步骤同实施例1中所述。直接在含水率85%，250目筛筛余为1.0%的浆料中，添加粘土、叶腊石、石英、长石，各组分配比为：泥料(换算成干基)5%，粘土35%，长石25%，叶腊石27%，石英8%，并加入0.3%的羟甲基纤维素钠、0.5%的三聚磷酸钠，将配制好的混合浆料进行球磨，过筛，干燥制粉备用。压制成型的坯体经干燥后，进入加热设备中烧结，烧成温度为1160℃。烧成后制品的抗压强度为140MPa，抗弯强度为43.16MPa，显微硬度4.37GPa。

实施例6

制备步骤同实施例1中所述。直接在含水率45%，250目筛筛余为2.3%的浆料中，添加粘土、叶腊石、石英、长石，各组分配比为：泥料(换算成干基)68%，粘土14%，长石8%，叶腊石9.5%，石英0.5%，并加入0.1%的羟甲基纤维素钠、0.9%的三聚磷酸钠，将配制好的混合浆料进行球磨，过筛，干燥制粉备用。压制成型的坯体经干燥后，进入加热设备中烧结，烧成温度为1165℃。烧成后制品的抗压强度为138MPa，抗弯强度为48.77MPa，显微硬度4.78GPa。

Claims (1)

1.一种利用钢渣湿法磁选尾泥的陶瓷材料制备方法，其特征在于：原料为钢厂磁选回收铁质后的尾泥、粘土、叶腊石、长石、石英，各原料的干料占总混合料质量百分比分别为：尾泥5～68%、长石7～25%、叶腊石5～30%、粘土15～35%、石英0.1～8%，并添加0.01～0.5%的增强剂、0.1～1%的解凝剂；尾泥粒度为250目筛筛余0.1%～10%，尾泥含水率为50～75%；将原料按比例加入球磨机内进行粉磨混匀，原料在球磨机内粉磨混匀至250目筛筛余小于1%；将混合原料通过干燥造粒和压制成型工艺，或者将混合原料通过挤压成型工艺制成所需形状，将成型后的陶瓷坯体入窑后在1100～1250℃烧制获得陶瓷制品。