弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)磚材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)磚材料的方法，屬于尾礦資源化利用技術(shù)和材料【技術(shù)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；然后將金礦尾礦配置到初始液體系中進行改性。將得到的經(jīng)過改性的金尾礦和改性初始液形成的混合體系進行養(yǎng)護，使弱酸性改性初始液與改性金尾礦進行充分反應，形成制備陶質(zhì)磚的坯料體。最后通過擠壓、電窯燒制得到陶質(zhì)磚材料。該陶質(zhì)磚材料既可作為無釉陶質(zhì)磚材料使用，表面施釉后，又可作為釉面陶質(zhì)磚材料使用。本發(fā)明能為實現(xiàn)金尾礦高效減量利用以及為陶質(zhì)磚材料尋找廉價新型資源提供一種技術(shù)方法。
【專利說明】弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)磚材料的方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)磚的方法，屬于尾礦資源化利用技術(shù)和材料【技術(shù)領域】。

【背景技術(shù)】
[0002]金礦床中金礦物的相對含量非常少，使開采過程中產(chǎn)生的尾礦量特別巨大，其對生態(tài)環(huán)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(chǎn)資源，但是對其資源化、減量化高效利用仍然是一項挑戰(zhàn)。
[0003]粘土是一種廉價材料，分布廣泛。陶質(zhì)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(chǎn)過程中浪費的數(shù)量都很大。若用本發(fā)明提供的方法生產(chǎn)陶質(zhì)磚材料，一方面能減少陶瓷磚材料的生產(chǎn)成本，減少資源浪費；另一方面也能減少廢棄尾礦對生態(tài)環(huán)境造成的危害，將其回收再利用，符合當今社會發(fā)展要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明提供弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)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(zhì)磚材料的原料組成中，為實現(xiàn)金尾礦高效減量利用以及為陶質(zhì)磚材料尋找廉價新型資源提供一種技術(shù)方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實施: 一種利用弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)磚材料的方法，其特征在于:所述方法是以弱酸性粘土與金尾礦為主要原料，采取如下步驟:
(1)改性初始液的制備:首先將水放入攪拌器中，啟動攪拌機，然后加入弱酸性粘土，弱酸性粘土與水的質(zhì)量比為5:6~25:4，用攪拌機進行勻速攪拌，充分攪拌后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(zhì)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并與弱酸性粘土物質(zhì)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(yǎng)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(yǎng)護，使改性金尾礦在改性初始液中進行反應；經(jīng)過養(yǎng)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(yǎng)護完成的坯料體，采用擠壓機擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置于避光通風處干燥待燒；
(6)陶質(zhì)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，降溫過程采用自然冷卻的方式。
[0006]所述步驟(3)中所采用的金尾礦成分由石英、碳酸鹽類礦物、硅酸鹽類礦物；金尾礦中包含有堿性礦物。
[0007]所述步驟(3)中所采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(quán)度區(qū)間。
[0008]所述步驟(1)中所采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(qū)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(jīng)過養(yǎng)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 ] 所采用的金礦尾礦主要包含碳酸鹽類礦物(如白云石、方解石等)，硅酸鹽類礦物(如白云母、鈉長石、微斜長石等)；金尾礦含有的堿性礦物，如白云母等。
[0012]優(yōu)點及效果:
(1)本發(fā)明中可將金尾礦大量配置在陶質(zhì)磚材料的原料中，能夠有效減量化利用金礦尾礦；
(2)本發(fā)明將金尾礦制成用途廣泛的陶質(zhì)磚材料，能有效資源化利用金礦尾礦；
(3)利用本發(fā)明生產(chǎn)陶質(zhì)磚材料,可極大減少其生產(chǎn)成本；
(4)利用本發(fā)明生產(chǎn)陶質(zhì)磚材料，可極大減少用于生產(chǎn)陶質(zhì)磚材料的傳統(tǒng)原料資源的浪費；
(5)本發(fā)明制作的陶質(zhì)磚材料，其吸水率為0.0920、.1887，斷裂模數(shù)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、特征和標記》)國際標準中相關(guān)技術(shù)要求；
(6)本發(fā)明陶質(zhì)磚材料既可作為無釉陶質(zhì)磚材料使用，表面施釉后，又可作為釉面陶質(zhì)磚材料使用。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】: 附圖1為本發(fā)明金尾礦特征圖，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(fā)明弱酸性粘土特征圖，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(fā)明制成的陶質(zhì)磚材料性能參數(shù)趨勢圖，包括:
3-1本發(fā)明陶質(zhì)磚材料的吸水率分布趨勢圖；
3-2本發(fā)明陶質(zhì)磚材料的斷裂模數(shù)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制作陶質(zhì)磚材料的方法，其特征在于:所述方法是以弱酸性粘土與金尾礦為主要原料，采取如下步驟:
(1)改性初始液的制備:首先將水放入攪拌器中，啟動攪拌機，然后加入弱酸性粘土，弱酸性粘土與水的質(zhì)量比為5:6~25:4，用攪拌機進行勻速攪拌，充分攪拌后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(zhì)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并與弱酸性粘土物質(zhì)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(yǎng)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(yǎng)護，使改性金尾礦在改性初始液中進行反應；經(jīng)過養(yǎng)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(yǎng)護完成的坯料體，采用擠壓機擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置于避光通風處干燥待燒 ；
(6)陶質(zhì)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，降溫過程采用自然冷卻的方式。
[0014]所述步驟(3)中所采用的金尾礦成分由石英、碳酸鹽類礦物、硅酸鹽類；金尾礦中包含有堿性礦物。
[0015]所述步驟(3)中所采用的金礦尾礦顆粒體積平均粒徑主要分布在ΙΟμmΟΟμπ?權(quán)度區(qū)間。
[0016]所述步驟(1)中所采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(qū)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(jīng)過養(yǎng)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]所采用的金礦尾礦主要包含碳酸鹽類礦物(如白云石、方解石等)，硅酸鹽類礦物(如白云母、鈉長石、微斜長石等)；金尾礦含有的堿性礦物，如白云母等。
[0020]本發(fā)明所用的金尾礦如圖1所示，附圖1為本發(fā)明金尾礦特征圖，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(fā)明所用的硅質(zhì)粘土見圖2，附圖2為本發(fā)明弱酸性粘土特征圖，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(fā)明制成的陶質(zhì)磚材料性能參數(shù)趨勢圖，包括:3-1本發(fā)明陶質(zhì)磚材料的吸水率分布趨勢圖，3-2本發(fā)明陶質(zhì)磚材料的斷裂模數(shù)分布趨勢圖。
[0023]下面以實例對本發(fā)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，然后加入紅色弱酸性粘土，弱酸性粘土與水質(zhì)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(zhì)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(yǎng)護，待該體系具有一定可塑性時，養(yǎng)護完成，將此時的混合體系作為磚坯的坯料體；采用擠壓機將坯料體擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置于避光通風處干燥待燒；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，降溫過程采用自然冷卻的方式。
[0024]燒成樣品平均吸水率達到0.1200，平均斷裂模數(shù)達到20.51N/mm2,符合GB/T4100-2006和IS013006:2012中相關(guān)技術(shù)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，然后加入紅色弱酸性粘土，弱酸性粘土與水質(zhì)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(zhì)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(yǎng)護，待該體系具有一定可塑性時，養(yǎng)護完成，將此時的混合體系作為磚坯的坯料體；采用擠壓機將坯料體擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置于避光通風處干燥待燒；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，降溫過程采用自然冷卻的方式。
[0026]燒成樣品平均吸水率達到0.0920，平均斷裂模數(shù)達到47.66N/mm2，符合GB/T4100-2006和IS013006:2012中相關(guān)技術(shù)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，然后加入青色弱酸性粘土，弱酸性粘土與水質(zhì)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(zhì)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(yǎng)護，待該體系具有一定可塑性時，養(yǎng)護完成，將此時的混合體系作為磚坯的坯料體；采用擠壓機將坯料體擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置于避光通風處干燥待燒；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，降溫過程采用自然冷卻的方式。
[0028]燒成樣品平均吸水率達到0.1639，平均斷裂模數(shù)達到26.46N/mm2，符合GB/T4100-2006和IS013006:2012中相關(guān)技術(shù)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，然后加入青色弱酸性粘土，弱酸性粘土與水質(zhì)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(zhì)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(yǎng)護，待該體系具有一定可塑性時，養(yǎng)護完成，將此時的混合體系作為磚坯的坯料體；采用擠壓機將坯料體擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置于避光通風處干燥待燒；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，降溫過程采用自然冷卻的方式。
[0030]燒成樣品平均吸水率達到0.1887，平均斷裂模數(shù)達到10.34N/mm2，符合GB/T4100-2006和IS013006:2012中相關(guān)技術(shù)要求。
[0031]實施例中所采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(如白云石、方解石等)，硅酸鹽類礦物(如白云母等)，鋁硅酸鹽類礦物(如鈉長石、微斜長石等)；金尾礦含有的堿性礦物，如白云母等。同時金尾礦中包含有堿性礦物。粒度分布在10 μm-100 μ m粒度區(qū)間。
[0032]以上是本發(fā)明的幾個實施例，但本發(fā)明的保護不局限于以上實例，如:采用的金尾礦不僅僅是本發(fā)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；用于金尾礦改性所采用的弱酸性粘土不局限于本發(fā)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(zhì)量比為1:1、:1范圍內(nèi)的其他比例，也能實現(xiàn)本發(fā)明目的。
【權(quán)利要求】
1.一種利用弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)磚材料的方法，其特征在于:所述方法是以弱酸性粘土與金尾礦為主要原料，采取如下步驟: (1)改性初始液的制備:首先將水放入攪拌器中，啟動攪拌機，然后加入弱酸性粘土，弱酸性粘土與水的質(zhì)量比為5:6~25:4，用攪拌機進行勻速攪拌，充分攪拌后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(zhì)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并與弱酸性粘土物質(zhì)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(yǎng)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(yǎng)護，使改性金尾礦在改性初始液中進行反應；經(jīng)過養(yǎng)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(yǎng)護完成的坯料體，采用擠壓機擠壓成所需尺寸的磚坯材料，置于避光通風處干燥待燒； (6)陶質(zhì)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，降溫過程采用自然冷卻的方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)磚材料的方法，其特征在于:所述步驟(3)中所采用的金尾礦成分主要包括石英、碳酸鹽類礦物、硅酸鹽類礦物；金尾礦中包含有堿性礦物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)磚材料的方法，其特征在于:所述步驟(3)中所采用的金礦尾礦顆粒體積平均粒徑主要分布在ΙΟμπ-?ΟΟμπ?粒度區(qū)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)磚材料的方法，其特征在于:所述步驟(1)中所采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(qū)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)磚材料的方法，其特征在于: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(jù)權(quán)利要求1所述的利用弱酸性粘土改性金礦尾礦制作陶質(zhì)磚材料的方法，其特征在于:所述步驟(4)中待改性尾礦-改性初始液混合體系經(jīng)過養(yǎng)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(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】黃菲, 劉睿 申請人:東北大學