本发明涉及固废处理
技术领域：
，具体涉及一种利用石墨尾矿制备轻质陶瓷砖的方法。
背景技术：
：我国现在石墨尾矿堆存量巨大，且每年仍在快速增长，对石墨尾矿进行开发利用势在必行。目前对石墨尾矿的开发利用已有少量的研究，比如利用石墨尾矿组分与陶瓷原料必要组分相似的特点以石墨尾矿为主要原料制备陶瓷砖。然而，一方面石墨尾矿中残余的石墨、以及碳酸盐等杂质组分对陶瓷砖的力学性能有一定的不利影响，另一方面传统陶瓷砖的产品附加值较低、大规模开发利用潜力不高。cn109626957a公开了一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法，该方法具有石墨尾矿添加比例高、能耗少的特点，所制备的陶瓷仿古砖具有附加值高、艺术效果好的优点。虽然该方法中石墨尾矿的添加比例较高，但是其制备的仿古砖应用范围有限，不利于大范围推广，同时也没有考虑尾矿中杂质对仿古砖可能造成的影响。cn102795837a公开了一种石墨矿尾渣复合陶瓷砖及烧结工艺，该发明是利用石墨矿尾渣含有较多的低熔组份、烧失量和收缩率小、适合低温快烧的特点，作为主要原材料，低成本制造广场用陶瓷砖和人行道低温砖，为石墨尾矿找到了一条较好的利用途径,解决了石墨矿尾渣的环保问题，变废为宝、化害为利，使资源得到循环利用，具有很好的推广价值的好方法。上述发明虽然都对石墨尾矿进行了利用但是综合利用水平仍较低，进一步地，石墨尾矿中残余的石墨、以及碳酸盐等杂质组分对陶瓷砖的力学性能有一定的不利影响，同时传统陶瓷砖的产品附加值较低、大规模开发利用潜力不高。技术实现要素：鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用石墨尾矿制备轻质陶瓷砖的方法，通过本发明提供的制备方法所制备的轻质陶瓷砖，不仅力学性能良好，同时保温性能优异，可作为建筑保温材料、吸音材料、隔音材料、墙隔材料等，产品附加值大大提高。为达此目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供了一种利用石墨尾矿制备轻质陶瓷砖的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将石墨尾矿、高岭土、长石及添加剂进行混合，混合后进行球磨，得到粉料；(2)将步骤(1)得到的粉料加入模具进行成型，成型后进行煅烧，得到轻质陶瓷砖。本发明一方面利用石墨尾矿组分与陶瓷原料必要组分相似的特点，比如sio2、al2o3及k2o等，利用石墨尾矿做主要原料制备陶瓷材料；另一方面充分结合石墨尾矿中残留石墨、碳酸盐、浮选药剂等有害组分在高温煅烧时会产生气体、形成气孔的特点，通过进一步添加少量的添加剂制备孔隙率高、保温性能好的轻质陶瓷砖，同时其不仅力学性能良好，同时保温性能优异，可作为建筑保温材料、吸音材料、隔音材料、墙隔材料等，产品附加值大大提高。作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述石墨尾矿的质量百分比为40-70％，所述高岭土的质量百分比为15-30％，所述长石的质量百分比为15-30％，所述石墨尾矿、高岭土及长石的质量百分比的和为100％。本发明中，所述石墨尾矿的质量百分比为40-70％，例如可以是40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。本发明中，所述高岭土的质量百分比为15-30％，例如可以是15％、18％、20％、22％、24％、26％、28％或30％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。本发明中，所述长石的质量百分比为15-30％，例如可以是15％、18％、20％、22％、24％、26％、28％或30％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述添加剂包括碳化硅、碳粉或碳酸钙中的1种或至少2种的组合，例如可以是碳化硅和碳粉的组合、碳粉和碳酸钙的组合，碳酸钙和碳化硅的组合等，但不限于所列举的组合，该范围内其他未列举的组合同样适用。作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述添加剂的添加量为石墨尾矿、高岭土及长石总质量的0.1-5％，例如可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、2％、3％、4％或5％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述球墨包括干法球墨或湿法球墨。优选地，所述球墨为干法球墨，所述粉料的粒度≤74μm，例如可以是74μm、73μm、72μm、71μm、70μm、69μm、68μm、67μm、66μm、65μm、64μm、63μm、62μm、61μm、60μm等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述球墨为湿法球墨，湿法球墨中矿浆颗粒的磨制≤74μm，然后烘干，烘干后破碎至≤150μm，作为粉料。作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述成型为加压成型。作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述加压成型的压力为1-5mpa，例如可以是1mpa、1.4mpa、1.8mpa、2.2mpa、2.6mpa、3mpa、3.4mpa、3.8mpa、4.2mpa、4.6mpa或5mpa等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述成型的时间为5-20s，例如可以是5s、6s、7s、8s、9s、10s、11s、12s、13s、14s、15s、16s、17s、18s、19s或20s等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述煅烧的温度为1050-1200℃，例如可以是1050℃、1060℃、1070℃、1080℃、1090℃、1100℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、1180℃、1190℃或1200℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(3)所述煅烧的时间为0.5-3h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：(1)将石墨尾矿、高岭土、长石及添加剂进行混合，混合后进行球磨，得到粉料；其中，步骤(1)所述石墨尾矿的质量百分比为40-70％，所述高岭土的质量百分比为15-30％，所述长石的质量百分比为15-30％，所述石墨尾矿、高岭土及长石的质量百分比的和为100％；所述添加剂包括碳化硅、碳粉或碳酸钙中的1种或至少2种的组合；所述添加剂的添加量为石墨尾矿、高岭土及长石总质量的0.1-5％；所述球墨包括干法球墨或湿法球墨；所述球墨为干法球墨，所述粉料的粒度≤74μm；所述球墨为湿法球墨，湿法球墨中矿浆颗粒的磨制≤74μm，然后烘干，烘干后破碎至≤150μm，作为粉料；(2)将步骤(1)得到的粉料加入模具中并在1-5mpa下进行加压成型5-20s，成型后在1050-1200℃下进行煅烧0.5-3h，得到轻质陶瓷砖。与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：(1)本发明提供的方法利用石墨尾矿组分与陶瓷原料必要组分相似的特点，并结合石墨尾矿中残留石墨、碳酸盐、浮选药剂等有害组分在高温煅烧时会产生气体、形成气孔的特点，通过进一步添加少量的添加剂剂制备孔隙率高、保温性能好的轻质陶瓷砖，其容重最低为680kg/m3。(2)利用本发明提供的方法所制备的轻质陶瓷砖不仅力学性能良好，同时保温性能优异，可作为建筑保温材料、吸音材料、隔音材料、墙隔材料等，产品附加值大大提高。具体实施方式为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：实施例1本实施例中所用石墨尾矿来自黑龙江，含有少量的方解石(8％-15％)；本实施例提供了一种利用石墨尾矿制备轻质陶瓷砖的方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将石墨尾矿、高岭土、长石及添加剂进行混合，混合后进行球磨，得到粉料；其中，所述石墨尾矿、高岭土及长石的质量百分比分别为55％、25％及20％；所述添加剂包括碳化硅；所述添加剂的添加量为石墨尾矿、高岭土及长石总质量的1％；所述球墨为湿法球墨，湿法球墨中矿浆颗粒的磨制≤74μm，然后烘干，烘干后破碎至≤100μm，作为粉料；(2)将步骤(1)得到的粉料加入模具中并在5mpa下进行加压成型15s，成型后在1100℃下进行煅烧2.5h，得到轻质陶瓷砖。所述轻质陶瓷砖的容重、破坏强度及断裂模数的测试结果详见表1。实施例2本实施例中所用石墨尾矿来自黑龙江，含有少量的方解石(8％-15％)；本实施例提供了一种利用石墨尾矿制备轻质陶瓷砖的方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将石墨尾矿、高岭土、长石及添加剂进行混合，混合后进行球磨，得到粉料；其中，所述石墨尾矿、高岭土及长石的质量百分比分别为40％、35％及25％；所述添加剂包括碳粉；所述添加剂的添加量为石墨尾矿、高岭土及长石总质量的3％；所述球墨为干法球墨，所述粉料的粒度≤74μm；(2)将步骤(1)得到的粉料加入模具中并在2mpa下进行加压成型6s，成型后在1200℃下进行煅烧0.6h，得到轻质陶瓷砖。所述轻质陶瓷砖的容重、破坏强度及断裂模数的测试结果详见表1。实施例3本实施例中所用石墨尾矿来自黑龙江，含有少量的方解石(8％-15％)；本实施例提供了一种利用石墨尾矿制备轻质陶瓷砖的方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将石墨尾矿、高岭土、长石及添加剂进行混合，混合后进行球磨，得到粉料；其中，所述石墨尾矿、高岭土及长石的质量百分比分别为70％、20％及10％；所述添加剂包括碳酸钙；所述添加剂的添加量为石墨尾矿、高岭土及长石总质量的0.5％；所述球墨为湿法球墨，湿法球墨中矿浆颗粒的磨制≤74μm，然后烘干，烘干后破碎至≤150μm，作为粉料；(2)将步骤(1)得到的粉料加入模具中并在4mpa下进行加压成型20s，成型后在1180℃下进行煅烧1h，得到轻质陶瓷砖。所述轻质陶瓷砖的容重、破坏强度及断裂模数的测试结果详见表1。实施例4本实施例中所用石墨尾矿来自新疆，不含方解石、且长石含量较高(≥20％)；本实施例提供了一种利用石墨尾矿制备轻质陶瓷砖的方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将尾矿、高岭土、长石及添加剂进行混合，混合后进行球磨，得到粉料；其中，所述石墨尾矿、高岭土及长石的质量百分比分别为55％、30％及15％；所述添加剂包括碳化硅及碳酸钙；所述添加剂的添加量为石墨尾矿、高岭土及长石总质量的4％；所述球墨为干法球墨，所述粉料的粒度≤74μm；(2)将步骤(1)得到的粉料加入模具中并在1.2mpa下进行加压成型12s，成型后在1120℃下进行煅烧2h，得到轻质陶瓷砖。所述轻质陶瓷砖的容重、破坏强度及断裂模数的测试结果详见表1。实施例5本实施例中所用石墨尾矿来自河南，方解石含量很高(≥25％)；本实施例提供了一种利用石墨尾矿制备轻质陶瓷砖的方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将尾矿、高岭土、长石及添加剂进行混合，混合后进行球磨，得到粉料；其中，所述石墨尾矿、高岭土及长石的质量百分比分别为65％、25％及15％；所述添加剂包括碳化硅及碳粉；所述添加剂的添加量为石墨尾矿、高岭土及长石总质量的0.2％；所述球墨为干法球墨，所述粉料的粒度≤74μm；(2)将步骤(1)得到的粉料加入模具中并在1mpa下进行加压成型10s，成型后在1060℃下进行煅烧1.8h，得到轻质陶瓷砖。所述轻质陶瓷砖的容重、破坏强度及断裂模数的测试结果详见表1。对比例1与实施例1的区别仅在于，没有添加实施例1中的添加剂。所述轻质陶瓷砖的容重、破坏强度及断裂模数的测试结果详见表1。上述实施例和对比例中容重、破坏强度及断裂模数的检测标准参考《gb/t3810-2016陶瓷砖试验方法》，导热系数的检测标准参考《gb/t10294-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》。表1各实施例和对比例中轻质陶瓷砖的测试指标容重/kg/m3导热系数/w/(m·k)破坏强度/n断裂模数/mpa实施例19100.071115010.5实施例28200.068128012.8实施例311300.07810309.1实施例48400.072136013.7实施例56800.06210709.5对比例113700.95141014.3综合上述实施例和对比例的结果可以发现，本发明通过对石墨尾矿自有组分及性质的充分利用，通过添加少量的添加剂制备孔隙率高、保温性能好的轻质陶瓷砖。进一步地，所制备的轻质陶瓷砖不仅力学性能良好，同时保温性能优异，可作为建筑保温材料、吸音材料、隔音材料、墙隔材料等，产品附加值大大提高。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。当前第1页12