[发明专利]一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明设计一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法，属于建筑材料技术和固体废弃物利用领域。

背景技术

我国是资源大国，钨矿资源十分丰富，钨矿在自然界的主要存在形式就是钨锰铁矿和白钨矿，其储量和产量均居世界首位，钨资源储量在全球占62.1%，而产量占世界产量90.9%。

钨尾矿是选取钨矿中的含钨矿物后排放出的固体废弃物。我国的钨资源品味很低，富矿很少，钨品味（WO₃）大于0.5%的仅占20%，从而导致选矿过程中产生大量钨尾矿。我国每年约排放40多万吨钨尾矿，大部分未被有效利用，目前钨尾矿堆存量已达1000多万吨以上，大部分钨尾矿只是堆积在钨尾矿池或填充在矿井中，这种处理方式导致地下水、土壤与空气的严重污染，来自钨尾矿中的重金属污染给人类健康造成了很大威胁。为了限制钨尾矿污染程度，提高钨尾矿利用价值，对钨尾矿的综合利用十分必要。

目前对钨尾矿的综合利用包括两方面：一方面是回收有价金属及金属矿物，主要回收的有价金属为钨、钼、铋，而金属矿物主要是萤石和石榴石。另一方面，用于制备建筑材料，主要是利用钨尾矿作为水泥的添加料。例如，中国专利（CN 103979808 A）公开了一种钨尾矿水泥混合材料及其应用，该钨尾矿水泥混合材料包括钨尾矿与生石灰，其中生石灰的添加量占钨尾矿质量的百分比0～15%，钨尾矿中石榴子石的质量百分比高于70%。钨尾矿经过机械活化和化学活化制备水泥混合材料，机械活化方法是通过超细加工分级制备钨尾矿细粉，而化学活化是加入化学激发剂，所述化学激发剂为生石灰。此水泥混合材料可用于配制满足国标要求的不同标号的矿渣硅酸盐水泥，该发明制备方法简单、易行，可提高钨尾矿的附加值，并降低水泥生产成本。

目前，国内外对于以钨尾矿为主要原料制备陶瓷的研究较少，国外有Ikramova等人以钨浮选尾矿、高岭土、耐火粘土为原料制备陶瓷砖，其中烧成温度范围为850～1050℃，吸水率为4.1～31.3%。所制备陶瓷砖的吸水率较大，力学性能较差，且钨尾矿的引入量不高，质量百分数约为46～55%。从检索到的资料来看，尚未发现利用质量百分数高达80%～90%的钨尾矿制备高强度陶瓷的文献报道。

目前，国外制备陶瓷的主要原料包括高岭土、瓷石、硅质原料、长石类原料及滑石等，而国内传统陶瓷主要采用高岭土-长石-石英三元系原料配方，不同地方原料品质参差不齐，因此许多原料开采利用率很低，不仅浪费宝贵资源，而且导致了大量尾砂堆积。在制备陶瓷中，陶瓷烧成温度一般在1100℃以上。本发明以钨尾矿为主要原料，其质量百分比高达80%～90%，降低了原料成本，弥补了陶瓷行业传统原料越来越缺乏的不足；同时，本发明涉及的以钨尾矿为主要原料的陶瓷，其烧成温度低于1100℃，可有效地降低能耗。

发明内容

本发明针对钨尾矿利用率低、陶瓷原料越来越缺乏的现实问题，充分考虑到钨尾矿中SiO₂、Al₂O₃氧化物含量高的特点，提供一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷（陶瓷板或陶瓷砖）及其制备方法。由该方法制得的陶瓷，钨尾矿利用率高，制备工艺简单，力学性能优良，且不产生二次污染。

本发明所采用的具体的技术方案如下：

本发明提供一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷及其制备方法，其特征在于该陶瓷板生坯原料组成是：钨尾矿80～90%，钠长石10～20%，外加占原料总量1～5%的粘结剂。

所述的一种以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷，其特征在于，钨尾矿为主要原料，钠长石是为了降低陶瓷板的烧结温度而引入的烧结助剂。粘结剂为水玻璃或聚乙烯醇。

所述的以钨尾矿为主要原料的高强度陶瓷，其制备方法包括以下步骤：

1、原料预处理：将钨尾矿在600～900℃煅烧1～2小时，以去除水份及易挥发的杂质并提高钨尾矿的烧结活性；

2、配合料制备：将预处理好的钨尾矿、钠长石按一定比例称量、混合、球磨，过200～300目筛，外加少量粘结剂，混合均匀，制成配合料；

3、陶瓷坯体形成：将混合均匀的配合料放入金属模具中，采用单面加压方式成型，成型压力为20～30MPa，制得陶瓷坯体体。

4、陶瓷坯体的干燥：将压制好的陶瓷坯体放入空气中自然干燥1～3小时或放入恒温在110℃的干燥箱中干燥0.5～1小时，使陶瓷坯体中的水分蒸发，并赋予坯体一定的强度。该强度值只是保证坯体运送致烧结炉所需要的强度。