本發(fā)明屬于利用固體工業(yè)廢渣制備用于建筑內(nèi)墻或地面等場所的導(dǎo)電陶瓷制品的方法,涉及一種硫鐵礦燒渣制備導(dǎo)電陶瓷制品的方法。制得的導(dǎo)電陶瓷制品特別適用于制備導(dǎo)電防靜電材料、建筑導(dǎo)電發(fā)熱內(nèi)墻磚或地面磚,也可用于其它需要低電阻率特性各類應(yīng)用中。
背景技術(shù):
硫鐵礦燒渣是采用硫鐵礦制備硫酸或硫磺過程中所排出的一種廢渣。我國硫鐵礦資源豐富,占世界總儲量的10%,居第三位,僅川南、滇北、黔西的原六盤水經(jīng)濟(jì)區(qū)煤系硫鐵礦資源儲量就達(dá)65 億噸,遠(yuǎn)景儲量400 億噸以上,但我國硫鐵礦多以中低品位為主,平均地質(zhì)品位17.68%。我國中低品位硫鐵礦常規(guī)利用為洗選成硫精砂作硫酸生產(chǎn)原料,但大量選礦尾礦渣的堆存對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民身體健康造成了嚴(yán)重的危害,對周圍水域等環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。同時硫精砂每生產(chǎn)1 噸硫酸大約排放0.7 噸的硫鐵礦燒渣,當(dāng)前,我國每年排放幾百萬至上千萬噸的燒渣,排放量相當(dāng)大,其有效利用一直期待技術(shù)突破?,F(xiàn)有公司、企業(yè)或科研院所成功開發(fā)了用中低品位硫鐵礦直接生產(chǎn)硫磺、硫酸新技術(shù),與傳統(tǒng)技術(shù)相比其不需要選礦等工藝,解決了尾礦排放的環(huán)境壓力,但其燒渣的排放量更大。該燒渣,鐵品位低不能用做煉鐵原料,生產(chǎn)固體污水處理劑以及氧化鐵紅等因需求量少而使得燒渣的消耗量不大,用作水泥輔助配料及替代鐵礦石做水泥燒成用礦化劑應(yīng)用不廣。因此,如何高效低成本、大規(guī)模地利用中低品位硫鐵礦燒渣更是制約中低品位硫鐵礦直接利用新技術(shù)推廣應(yīng)用瓶頸。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的旨在利用硫鐵礦制酸后排出的高鐵硫鐵礦燒渣制備附加值高的導(dǎo)電陶瓷制品,其可以用于發(fā)熱采暖地面或防靜電等場所,節(jié)能減排。本發(fā)明提出一種利用固體工業(yè)廢棄物硫鐵礦燒渣為主要原料制備導(dǎo)電陶瓷制品的方法,本發(fā)明制得的導(dǎo)電陶瓷制品,不僅成本低廉,變廢為寶,而且能夠大量消耗燒渣,沒有二次排放污染。
本技術(shù)用工業(yè)廢渣硫鐵礦燒渣制備導(dǎo)電陶瓷制品,其具備較高的力學(xué)性質(zhì),較高的導(dǎo)電性及較好的電阻率穩(wěn)定性。既具備結(jié)構(gòu)材料的特點(diǎn)又具備導(dǎo)電性,同時還具備機(jī)敏特性。該導(dǎo)電陶瓷制品不僅可以作為建筑結(jié)構(gòu)材料,而且可以用于電工、防電磁干擾、電磁屏蔽、工業(yè)防靜電、電加熱器、電力設(shè)備接地工程和鋼筋陰極保護(hù),是一種多功能智能制品。
本發(fā)明的內(nèi)容是:一種硫鐵礦燒渣制備導(dǎo)電陶瓷制品的方法,包括下列步驟:
a、預(yù)處理:將硫鐵礦燒渣和礦化劑為螢石或NaHCO3 或磷石膏, 分別磨粉為粒徑
≤ 0.1mm 的粉體,還原劑為煤粉或焦炭或石油焦, 將還原劑磨粉為粒徑≤ 0.1mm 的粉體;b、配料:按硫鐵礦燒渣:還原劑為10 :0.5 ~ 1.5 的質(zhì)量比例混合,按照硫鐵礦燒渣和還原劑的混合物摻入質(zhì)量比為0% ~ 8% 的礦化劑;c、混合:將硫鐵礦燒渣、還原劑及礦化劑的共同混合物在磨機(jī)中混磨至勃氏比300-500m2/kg,使其充分混合均勻,制得混合料;d、成型:將混合料在壓力下成型為所設(shè)計的形狀,得到成型樣;e、焙燒:將成型樣置于高溫爐內(nèi)焙燒,以4 ~ 6℃ /min 的升溫速率,升溫到800℃,保溫60 ~ 120min ;再以3 ~ 5℃ /min 升溫至1250 ~ 1450℃,保溫30 ~ 240min ;f、制成品:將焙燒后試樣隨爐冷卻至常溫取出,即制得導(dǎo)電陶瓷制品。
本發(fā)明的硫鐵礦燒渣的化學(xué)組成與含量可以不受限制。
采用本發(fā)明的制備工藝可實現(xiàn)導(dǎo)電陶瓷制品的電阻率在0.6Ω·m 以上,抗壓強(qiáng)度在5MPa ~ 120MPa 范圍內(nèi)可調(diào)。且硫鐵礦燒渣用量大于80%。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有下列特點(diǎn)和有益效果:
(1)本發(fā)明制備的導(dǎo)電陶瓷制品采用的是工業(yè)廢棄物——硫鐵礦燒渣,且用量大于80%,變廢為寶,成本低廉,滿足國家節(jié)能減排要求;
(2)本發(fā)明制備的導(dǎo)電陶瓷制品具有較低的電阻率,較高的強(qiáng)度、尺寸外型可選,可用于防靜電、地面發(fā)熱等場所,用途廣且性能良好;
(3)本發(fā)明制備導(dǎo)電陶瓷制品的反應(yīng)及導(dǎo)電機(jī)理如下:首先在還原氣氛下,C 以及由C與O2 不充分反應(yīng)形成的CO 與硫鐵礦燒渣中的Fe2O3 反應(yīng),將Fe2O3 還原為FeO、Fe3O4 以及Fe 而導(dǎo)電;其次在反應(yīng)的高溫下,由于還原物質(zhì)以及其它組分作用而使Fe2O3 形成缺陷而導(dǎo)電;最后在反應(yīng)的高溫下煤粉過量形成未反應(yīng)完的焦炭而具有的石墨微晶結(jié)構(gòu)而導(dǎo)電;這三種作用協(xié)同導(dǎo)電而較大的降低電阻率從而制得導(dǎo)電材料;在高溫及礦化劑的作用下,成型樣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成莫來石等高強(qiáng)礦物大幅度增加制品強(qiáng)度,從而制得低電阻率高強(qiáng)的導(dǎo)電陶瓷制品;
(4)本發(fā)明制備工藝簡單,容易操作,實用性強(qiáng)。
具體實施方式
下面給出的實施例擬對本發(fā)明作進(jìn)一步說明,但不能理解為是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制,該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整,仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實施例1:
一種硫鐵礦燒渣制備導(dǎo)電陶瓷制品的方法,包括如下步驟:
a、預(yù)處理:將硫鐵礦燒渣磨粉至粒徑≤ 0.1mm ;煤粉為市售的粒徑≤ 0.1mm 的粉體;煤粉的工業(yè)分析為揮發(fā)份19.38%,固定碳61.51%、水分0.59%,灰分18.51% ;百分比為質(zhì)量百分比例,后同;硫鐵礦燒渣的主要組成成分和質(zhì)量百分比例為:SiO2 30.47% ,Al2O3 25.82% ,F(xiàn)e2O328.38% ;后同;b、配料:按硫鐵礦燒渣:還原劑煤粉為10 :1 的質(zhì)量比例混合,稱取3.5kg 混合物;c、混合:將硫鐵礦燒渣、還原劑煤粉的共同混合物在磨機(jī)中混磨至勃氏比表面積為450m2/kg,使其充分混合均勻,制得混合料;d、成型:稱取混合料20g,放入一個直徑25mm 的成型模具中,在抗壓實驗機(jī)下以200 N/S 的速度,目標(biāo)壓力30MPa,保壓時間60 S 進(jìn)行壓制成型,得成型長徑比為20/25 的成型樣;e、、焙燒:將成型樣置于還原氣氛的高溫爐內(nèi)焙燒,以5℃ /min 的升溫速率,升溫到800℃,再保溫焙燒60min,再以3℃ /min 升溫至1250℃,保溫120min ;f、制成品:將焙燒后導(dǎo)電樣在還原氣氛下隨爐冷卻至常溫取出,即制得導(dǎo)電陶瓷制品。
經(jīng)檢測,制得的導(dǎo)電陶瓷制品的電阻率為2.6 Ω·m,強(qiáng)度為17MPa。
實施例2 :
一種硫鐵礦燒渣制備導(dǎo)電陶瓷制品的方法,包括如下步驟:
a、預(yù)處理:將硫鐵礦燒渣磨粉至≤ 0.1mm ;煤粉為市售的粒徑≤ 0.1mm 的粉體;
b、配料:按硫鐵礦燒渣:還原劑煤粉為10 :1 的質(zhì)量比例混合,稱取3.5kg 混合物;c、混合:將硫鐵礦燒渣、還原劑煤粉的共同混合物在磨機(jī)中混磨至勃氏比表面積為450m2/kg,使其充分混合均勻,制得混合料;d、成型:稱取混合料20g,放入一個直徑25mm 的成型模具中,在抗壓實驗機(jī)下以200 N/S 的速度,目標(biāo)壓力30MPa,保壓時間60 S 進(jìn)行壓制成型,得成型長徑比為20/25 的成型樣;e、焙燒:將成型樣置于還原氣氛的高溫爐內(nèi)焙燒,以5℃ /min 的升溫速率,升溫到800℃,再保溫焙燒60min,再以3℃ /min 升溫至1350℃,保溫120min ;f、制成品:將焙燒后導(dǎo)電樣在還原氣氛下隨爐冷卻至常溫取出,即制得導(dǎo)電陶瓷制品。經(jīng)檢測,制得的導(dǎo)電陶瓷制品的電阻率為3.2 Ω·m,抗壓強(qiáng)度為48MPa。