一种利用冶金中间包覆渣生产陶瓷材料的方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及直接利用冶金中间包覆渣生产陶瓷材料的方法，属于固体废弃物资源 综合利用领域。
【背景技术】：
[0002] 中间包覆渣是冶金连铸过程，在中间包加入中间包覆盖剂进行相关的中间包冶金 后排出的固体废弃物。我国是钢铁生产大国，年产粗钢约8亿吨，而随着国家建设步伐加 快，对高品质钢材的需求量也越来越大，高品质钢材在粗钢中比例也逐步提高，在冶炼高品 质钢材，都会经过连续铸造过程，故此冶金中间包覆渣产出量也会逐步提高。
[0003] 现在关于冶金中间包覆渣的综合利用的研宄尚未提出，现用的处理方式仅为先磁 选出铁后再堆积或填埋的简单方式，而这样的处理方式，势必占用大面积的土地，同时长期 的堆积和填埋，使得中间包覆渣里面的重金属Mn、Cr等离子浸出，污染土地。
[0004] 本发明将冶金中间包覆渣作为原料应用于陶瓷材料行业，经过简单的工艺过程， 完成冶金中间包覆渣大量的消耗，生产高强度的材料，并且将重金属Mn、Cr等离子固溶于 材料的晶体中，实现冶金中间包覆渣的高效、绿色利用。
[0005] 同时，我国城镇化建设每年需要大量的非金属矿物资源，充分利用工业固体废渣 代替天然矿物资源，可以减少天然非金属矿物资源的开发，也避免过度开采带来的生态系 统破坏的风险。
【发明内容】
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[0006] 本发明人在长期的实验中发现，要能够大量利用冶金中间包覆渣并制备出具有良 好性能的陶瓷材料产品，可以同时加入部分粘土和长石的物料，使得生坯有良好的塑性，并 且可以进一步加入石英等其他陶瓷原料补充化学组分。
[0007] 本发明的目的是为了弥补对中间包覆渣高附加值利用的空缺，提供的一种有效利 用冶金中间包覆渣生产陶瓷材料的方法，该方法使冶金中间包浮渣资源得到了有效且高值 的利用，同时采用低温烧成，简单可行，有利于工业化生产，具有明显的环境、社会和经济效 益。
[0008] 一种利用冶金中间包覆渣生产陶瓷材料的方法，其特征在于：采用冶金中间包覆 渣经破碎，并配以其它配料，制备陶瓷材料，主要包括如下步骤，
[0009] a、取经过破碎处理的中间包覆澄，或者中间包覆澄与粘土、长石和石英的一种或 几种混料后作为陶瓷原料进行研磨，采用干法研磨制粉或者湿法研磨制粉工艺；
[0010] b、对所得原料粉末进行加湿或干燥，并进一步造粒、成型或直接与骨料混合后加 工成型；
[0011] C、将成型后的陶瓷材料生坯送进窑炉烧成。
[0012] 所述冶金中间包覆渣是中间包运输或冶金连铸过程形成的固体废弃物，其化学组 成的特征为 28% <Si02〈50%，12% <CaO〈26%，10% <MnO〈25%，1. 5% <Fe203〈20%，10% <(Mg0+Al203)〈35%。
[0013] 在步骤a中采用的原料各组分的重量百分配比为：冶金中间包覆渣25-100%，粘 土 0-50%、长石 0-25%，石英 0-15%。
[0014] 在步骤b将原料粉末直接与骨料混合后加工成型中，骨料为加入的河砂、粗砂、尾 矿砂、废弃陶瓷砖惰性骨料中的一种或几种混料，陶瓷原料粉末与骨料的掺入比例为原料 粉末 50-95 %，骨料 5-50 %。
[0015] 在步骤c过程中，坯体最高烧成温度为1050-1150°C。
[0016] 在步骤b中使用陶瓷原料粉末制备的陶瓷材料具有较高的抗折强度和较低的吸 水率，抗折强度值能够超过60MPa，吸水率值小于2%;在步骤b中将陶瓷原料粉末中混入骨 料并制备为陶瓷烧结砖，其抗压强度值可超过260MPa。以上制备陶瓷材料颜色呈自然黑色 或褐色，无需添加着色剂。中间包覆渣可用于生产建筑陶瓷和高强工业用陶瓷的原料，也可 以作为陶瓷增强剂添加和微晶玻璃熔块使用。
[0017] 本发明的创新之处在于，根据其组成特点，提出利用中间包覆渣制备陶瓷的新利 用方法；并通过组成设计，巧妙将有害的Mn、Fe离子转变成有利的陶瓷组分和矿相，从而能 够增加陶瓷的强度，实现高强陶瓷制备；同时利用中间包覆渣经过高温熔化和成分较均一 的特点，实现其低温节能制备。实验及应用结果证明，利用中间包覆渣制备的陶瓷抗折强度 达到甚至超过陶瓷砖国家标准35MPa的2-4倍，同时烧结温度比传统陶瓷1130-1230低约 100。。?
[0018] 本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
[0019] 1、本发明利用冶金中间包覆渣制造一种新型的陶瓷材料，该方法充分发挥了 其富含SiOdPCaO的特点，使冶金中间包覆渣得到了高效且高值的利用，其利用率达到 25-100%。
[0020] 2、本发明采用冶金中间包覆渣已经过高温熔化，成分均匀，适合低温烧成，烧成温 度为1050-1150°C，低于传统建筑陶瓷制备温度约100°C，显著减少能源消耗，有较为明显 的环境和经济效益。
[0021] 3、本发明是一种新型的高强硅钙体系陶瓷材料，同时还利用了中间包覆渣含量中 氧化锰、氧化铝、等组成特点，经过原料匹配，可制备出具有力学性能好等陶瓷材料，所有实 验得出的陶瓷具有高强度、低吸水率的优越性能，抗折强度普遍在60Mpa以上，最高可达 155. 94Mpa，吸水率普遍在0. 25%水平，最低可达0. 1%。故此中间包覆渣可用于生产建筑 陶瓷和高强工业用陶瓷的原料，也可以作为陶瓷增强剂添加和微晶玻璃熔块使用。
[0022] 4、本发明实现在上述高强度陶瓷材料基础上掺入大量廉价惰性骨料，作为制备陶 瓷烧结砖的原料，降低烧结砖成本，同时制备出的陶瓷烧结砖具有较高的抗压强度，抗压强 度值能够超过260MPa，所制备颜色呈自然黑色或褐色，无需添加昂贵的着色剂，大大降低了 烧结砖的成本。
【具体实施方式】：
[0023] 中间包覆渣成分组成如表1(采用荧光分析仪测试获得），其中实施例1-4采用中 间包覆渣1 ;实施例5-7采用中间包覆渣2。
[0024] 表1中间包覆渣成分组成
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【主权项】
1. 一种利用冶金中间包覆渣生产陶瓷材料的方法，其特征在于：采用冶金中间包覆渣 经破碎，并配以其它配料，制备陶瓷材料，主要包括如下步骤， a、 取经过破碎处理的中间包覆澄，或者中间包覆澄与粘土、长石和石英的一种或几种 混料后作为陶瓷原料进行研磨，采用干法研磨制粉或者湿法研磨制粉工艺； b、 对所得原料粉末进行加湿或干燥，并进一步造粒、成型或直接与骨料混合后加工成 型； c、 将成型后的陶瓷材料生坯送进窑炉烧成。
2. 根据权利要求1所述的一种利用冶金中间包覆渣生产陶瓷材料的方法，其特征 在于：所述冶金中间包覆渣是中间包运输或冶金连铸过程形成的固体废弃物，其化学组 成的特征为 28% <Si02〈50%，12% <CaO〈26%，10% <MnO〈25%，I. 5% <Fe203〈20%，10% 〈(MgCHAl2O3)〈35 %。
3. 根据权利要求I所述的一种利用冶金中间包覆渣生产陶瓷材料的方法，其特征在 于：在步骤a中采用的原料各组分的重量百分配比为：冶金中间包覆渣25-100%，粘土 0-50%、长石 0-25%，石英 0-15%。
4. 根据权利要求1或3所述的一种利用冶金中间包覆渣生产陶瓷材料的方法，其特征 在于：在步骤b将原料粉末直接与骨料混合后加工成型中，骨料为加入的河砂、粗砂、尾矿 砂、废弃陶瓷砖惰性骨料中的一种或几种混料，陶瓷原料粉末与骨料的掺入比例为陶瓷原 料粉末50-95 %，骨料5-50 %。
5. 根据权利要求1所述的一种利用冶金中间包覆渣生产陶瓷材料的方法，其特征在 于：在步骤c过程中，还体最高烧成温度为1050-1150°C。
6. 根据权利要求1所述的一种利用冶金中间包覆渣生产陶瓷材料的方法，其特征在 于：在步骤b中使用陶瓷原料粉末制备的陶瓷材料具有较高的抗折强度和较低的吸水率， 抗折强度值能够超过60MPa，吸水率值小于2% ;在步骤b中将陶瓷原料粉末中混入骨料 并制备为陶瓷烧结砖，抗压强度值可超过260MPa;以上制备陶瓷材料颜色呈自然黑色或褐 色，无需添加着色剂；中间包覆渣可用于生产建筑陶瓷和高强工业用陶瓷的原料，也可以作 为陶瓷增强剂添加和微晶玻璃熔块使用。
【专利摘要】一种利用冶金中间包覆渣生产陶瓷材料的方法，属于固废综合利用领域。中间包覆渣组成中28％<SiO2<50％，12％<CaO<26％，10％<MnO<25％，1.5％<Fe2O3<20％，10％<(MgO+Al2O3)<35％；陶瓷原料中，中间包覆渣占25-100％，关键配料占：粘土0-50％、长石0-25％和石英0-15％。原料经传统陶瓷工艺加工烧制获得陶瓷产品，其最高烧结温度为1050-1150℃，抗折强度值超过60MPa，吸水率值小于2％；原料中加入骨料而制备的陶瓷烧结砖抗压强度可超过260Mpa。本发明可用于生产建筑陶瓷、陶瓷烧结砖和高强度工业用陶瓷材料，也可以作为陶瓷增强剂和微晶玻璃熔块使用，生产方法简单可行，有利于工业化生产。
【IPC分类】C04B33-138
【公开号】CN104844158
【申请号】CN201510159438
【发明人】李宇, 裴德健, 张玲玲, 赵立华, 苍大强
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月3日