本发明属于磷化工技术领域,具体涉及一种利用白云石质磷尾矿制备镁钙质耐火材料的制备方法。
背景技术:
我国是磷矿石资源大国,其储量非常庞大,约占全球磷矿石资源的30%,排在世界第二位,仅次于摩洛哥和西撒哈拉地区,我国已查明磷矿石资源储量约为176亿吨,折算成标矿105亿吨,其中富磷矿资源(p2o5≥30%)的储量约为16.6亿吨(标矿17.6亿吨)。虽然我国磷矿资源丰富,但磷矿品位总体偏低,在生产磷产品时需通过浮选提高磷矿品位,从而达到生产磷产品要求,在此过程中不可避免地产生大量磷尾矿。
我国的磷矿资源“丰而不富”,加之在磷矿业发展的过程中暴露出了开采技术低下等问题,导致每年产生达700万吨以上的磷尾矿固体废弃物。这些磷尾矿利用率低,长期堆放占用土地资源,同时部分还会随着雨水流入河流污染水体,对生态环境造成极大的破坏。污泥主要来源于湖泊以及污水处理厂产生的固体沉淀物。污泥中含有大量的重金属、病菌等,已然成为水域生态平衡发展的阻碍,而迄今污泥主要处理技术为填埋,土地堆放等,这些方法难以从本质上解决污泥潜在的危害。
技术实现要素:
本发明的目的在于,提供一种利用白云石质磷尾矿制备镁钙质耐火材料的制备方法。本发明获得了体积密度高、常温抗压强度好的镁钙质耐火材料,具有制备工艺简单,易操作,主要以磷尾矿为主要原料,解决磷尾矿利用率低的问题,以及减少磷尾矿对环境带来的危害。
本发明的技术方案:一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法,包括以下步骤:
(1)将磷尾矿破碎至粒径小于10μm以下后与碳化硅在高能球磨机上球磨后煅烧得到混合物1;
(2)将混合物1、硅氧化物及粉煤灰在高能球磨机上球磨后煅烧得到耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、硅氧化物、粉煤灰的质量比为40-50:10-15:10-15:20-30。
高能球磨机上球磨转速为1200转/分钟-1300转/分钟。
步骤(1)中煅烧温度为1200-1400℃,煅烧时间为1-3h。
步骤(2)中煅烧温度为1400-1600℃,煅烧时间为1-3h。
硅氧化物为二氧化硅和/或一氧化硅。为二氧化硅和一氧化硅时,两者的质量比为1:5-10。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明对白云石质磷尾矿处理的基础上,通过配料和煅烧条件的调整,获得了体积密度高,常温抗压强度好的镁钙质耐火材料。本发明主要以磷尾矿为主要原料,解决磷尾矿利用率低的问题,以及减少磷尾矿对环境带来的危害。
本发明的磷尾矿的主要成分为碳酸镁钙(camg(co3)2),将磷尾矿进行破碎后再与碳化硅进行高能球磨,增大磷尾矿与碳化硅的比表面积。在进行煅烧的过程中,碳酸镁钙中的大量的碳酸根在形成co2时,产生的空气,能够使高能球磨后的碳化硅补充进来,进而提高磷尾矿烧结后的性能。
本发明用磷矿通过浮选后剩下的尾渣,长期堆放在尾矿库的磷尾矿对环境造成了严重的威胁。湖北某地区磷尾矿的主要矿物为碳酸镁钙(camg(co3)2),其cao含量达到28.955,mgo含量达到15.38%,预煅烧的磷尾矿达到了制备镁钙质耐火材料的标准。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法,按下述步骤进行制备:
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm,加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1200℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1200℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得煅烧磷尾矿;
将煅烧磷尾矿、二氧化硅、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1400℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1400℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、硅氧化物、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、15kg、25kg。
实施例2
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法,按下述步骤进行制备:
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm,加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1300℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1300℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得煅烧磷尾矿;
将煅烧磷尾矿、二氧化硅、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1500℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1500℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、硅氧化物、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、15kg、25kg。
实施例3
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法,按下述步骤进行制备:
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm,加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1400℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1400℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得煅烧磷尾矿;
将煅烧磷尾矿、二氧化硅、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1600℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1600℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、硅氧化物、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、15kg、25kg。
实施例4
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法,按下述步骤进行制备:
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm,加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1200℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1200℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得煅烧磷尾矿;
将煅烧磷尾矿、二氧化硅、一氧化硅、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1400℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1400℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、二氧化硅、一氧化硅、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、2.5kg、12.5kg、25kg。
实施例5
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法,按下述步骤进行制备:
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm,加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1200℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1200℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得煅烧磷尾矿。
磷尾矿、碳化硅的质量分别为40kg、12kg。
实施例6
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法,按下述步骤进行制备:
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm,加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1200℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1200℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得煅烧磷尾矿;
将煅烧磷尾矿、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1400℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1400℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、25kg。
实施例7
一种采用磷尾矿制备耐火材料的方法,按下述步骤进行制备:
将磷尾矿经干燥后破碎至粒径小于10μm,加入碳化硅在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1200℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1200℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得煅烧磷尾矿;
将煅烧磷尾矿、一氧化硅、粉煤灰在高能球磨机上以1200转/分钟研磨1h,再在1400℃下进行煅烧,预煅烧的升温速率为8℃/min,升温至1400℃后,保温60min,自然冷却到室温取出,得磷尾矿制备耐火材料。
磷尾矿、碳化硅、硅氧化物、粉煤灰的质量分别为40kg、12kg、15kg、25kg。
实验证明:
申请人对实施例1-7制得镁钙质耐火材料进行了性能检测,性能检测包括有体积密度为,抗压强度,5次风冷后的余压强度,余压保持率(余压保持率=余压强度÷抗压强度),具体的检测结果如下所示:
镁钙质耐火材料的“抗热震性能”指标由“5次风冷后的余压强度”来体现镁钙质耐火材料抗热震性能的好坏。
5次风冷后的余压强度具体如下所述:
试样急热过程:将镁钙质耐火材料试样,放入预加热至200~300℃的干燥箱内保持2h。将加热炉预加热至950±10℃保温15min后,迅速将试样移入炉膛内。立即关闭炉门,炉温下降不应大于50℃。5min内将炉温升至950±10℃。试样在此温度下保持30min。
试样的急冷过程:将试样迅速从炉膛内取出,用冷空气吹5min。
重复以上冷热交替实验5次,试样在热冷交替的过程中,严禁发生碰撞、摔裂等外力损伤。最后测定镁钙质耐火材料的抗压强度,即为5次风冷后的余压强度。
表1性能检测结果