川南硫铁矿浮选尾渣用作陶瓷原料初探

摘 要:本文探讨了用川南硫铁矿浮选尾渣制备陶瓷砖的可行性。实验表明,在陶瓷坯料中,硫铁矿浮选尾渣的使用比例可达40%。

关键词:硫铁矿;浮选尾渣;陶瓷原料

1 硫铁矿浮选尾渣介绍

硫铁矿浮选尾渣属于硫铁矿选矿后的副产物(呈深灰色),硫铁矿浮选工艺需将原矿研磨到100目以上,浮选产生的尾渣经压滤后因水分(在30%左右)和细度问题而造成堆放难度大,严重污染环境,难以达到环保要求,所以必须加以综合利用,以满足循环经济的要求。

川南硫铁矿浮选尾渣主要含高岭土,其次还有少量的锐钛矿型二氧化钛、硫化亚铁等杂质。其中锐钛矿型二氧化钛晶体夹裹在片状的高岭土之间,影响其物理性能,同时由于少量硫化亚铁的存在,影响其白度。尾渣的化学组成见表1;尾渣的细度分布情况见表2。

2试 验

2.1原材料

由于只对尾渣进行陶瓷原料应用的可行性初步探讨,除尾渣外,只选用长石、石英、黑泥三种典型的陶瓷原料进行试验。原料的化学组成见表3。

2.2样品制备工艺流程

原料处理配料球磨干燥造粒干压成形烧成试样检测。

2.3样品性能检测

(1) 外观颜色:肉眼观察。

(2) 吸水率:称取样品干重(W1)和沸水煮30min后样品的湿重(W2),按公式(1)计算:

吸水率=(W2-W1)/W1×100% (1)

(3) 抗折强度:采用TZS-4000型数显陶瓷弯曲强度试验机进行检测。

(4) 收缩率:量取样品烧成前的尺寸(L1)和烧成后的尺寸(L2),按公式(2)计算:

收缩率=(L1-L2)/L1×100%(2)

(5) 体积密度:称取样品干重(W1),用阿基米德法测定样品体积(V),按公式(3)计算:

体积密度=W1/V×100% (3)

2.4试验设计

采用L9(43)正交表设计试验,表头设计见表4,试验的试样编号及配方见表5。

2.5试验的样品性能

(1) 1180℃保温60min烧成后,样品性能见表6。

(2) 1260℃保温60min烧成后,样品性能见表7。

3结果分析

对正交试验得到的样品性能(1180℃保温60min烧成样品的吸水率、强度、收缩率、体积密度、白度)数据进行处理,再分别对样品的各种性能进行数据的极差分析,得到四种原料对陶瓷材料性能影响的初步规律及尾渣用量的初步判定。

3.1吸水率(烧结程度、耐火度)分析

吸水率(烧结程度、耐火度)分析见表8。由表8分析可知:对吸水率影响最大的原料是石英,因此减少石英含量,有利于降低陶瓷的吸水率,陶瓷更易烧结。尾渣和长石对吸水率的影响次之,而黑泥的影响很小。

3.2抗折强度分析

抗折强度分析见表9,分析可知:石英对强度的影响最大,尾渣和长石次之,黑泥的影响最小。可见,减少石英含量有利于强度的提高。

3.3烧成收缩率分析

烧成收缩率分析见表10,从表10分析可知,石英、长石对烧成收缩有一定影响,尾渣和黑泥影响不大。长石多、石英少,样品的烧成收缩大。

3.4体积密度分析

体积密度分析见表11,分析可知:石英、长石对体积密度有一定影响,尾渣和黑泥影响不大。长石多、石英少,体积密度大。

3.5 白度分析

白度分析见表12,分析可知,长石对陶瓷白度影响最大,减少长石含量有利于提高白度,其它三种原料影响不明显。

3.6最佳陶瓷配方

以强度和吸水率为主要考虑的性能指标,参考白度、密度和烧成收缩等性能,得出在此正交试验条件下的最佳陶瓷配方为:尾渣40%、长石50%、石英5%、黑泥5%。

3.7最佳陶瓷配方的烧成温度范围

按尾渣40%、长石50%、石英5%、黑泥5%的配方制备坯料,在不同温度下(相隔50℃)烧成样品,测定样品的吸水率,见表13。试验表明,含尾渣40%的陶瓷其烧成范围可大于50℃。

4 结 论

(1) 川南硫铁矿浮选尾渣基本上可以用于陶瓷墙地砖的生产;

(2) 尾渣在陶瓷中的用量可以达到40%左右;

(3) 由于用尾渣作原料制备的陶瓷砖白度较低,因此尾渣适用于对白度要求不高的釉面砖、仿古砖、石材陶瓷复合板等产品的坯料中。