专利名称：利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于一种建筑建材行业产品，特别是涉及利用大量的工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺。
背景技术：
矿产资源是人类生存和发展的重要物质基础之一。我国处在工业化、城市化加速发展阶段，矿产资源消耗量大，对外依存度较高。全球矿产品价格持续上涨，增加了矿产品需求企业的生产成本，同时又加大了资源安全压力。我国是矿业大国，开发利用好长期累积的大量铁尾矿，既可“变废为宝”，又可有效缓解资源和环境压力。铁尾矿是采矿企业在一定技术经济条件下排出的“废弃物”，但同时又是潜在的二次资源，当技术、经济条件允许时，可再次进行有效开发。因矿石自然品位较低，在技术及选矿工艺等因素的制约下，我国历史上铁矿资源回收率偏低，进而导致了大量铁尾矿的产生。据统计，2000年以前，我国矿山产出的尾矿总量为50.沈亿吨，其中，铁矿尾矿量为26. 14亿吨。2000年我国矿山年排放尾矿达到 6亿吨，按此推算，现有铁尾矿的总量56亿吨左右。此外，矿山尾矿堆存场所还占用了大量农田、林地，对环境也有一定污染。尤其是在国内外铁矿石价格高涨的今天，铁尾矿开发利用更具有经济可行性，使得加强铁尾矿经济评价具有重要的现实意义。可以看出，在有市场需求、政策鼓励及经济与社会效益的条件下，加强国内铁尾矿开发利用是形势发展的必然选择。目前我国有几十亿吨的铁尾矿资源，其开发利用潜力非常巨大。《中国21世纪议程》已把“尾矿的处置、管理及资源化示范工程”列入了优先领域的优先项目计划，在美国阿林斯堡召开了 “98尾矿与矿山废物会议”，在加拿大卡尔加里召开了 “第3届国际矿产与冶金工业废物处理与回收讨论会议”，这都标志着我国和国际社会已把矿山尾矿资源的开发利用和环境保护提高到相当重要的位置。多年来，国家对尾矿回收利用给予了相关的政策支持，例如《关于加强再生资源回收利用管理的通知》、《关于继续对部分资源综合利用产品等实行增值税优惠政策的通知》等。尾矿回收利用有利于资源节约集约利用，有利于资源节约型、环境友好型社会建设，属于鼓励发展的行业。铁尾矿是一种复合矿物原料，是铁矿石经加工、磁选后以泥浆状排放的矿物废料。 其成分包括化学成分和矿物成分，其主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化铝，主要含S i 02、A 1 2 0 3、F e 2 0 3、C a 0、Mg O等，还含有少量其他元素。铁矿尾矿化学成分中SW2达25 % 32 %，ITel4% 18 %，属中硅高铁型尾矿，还含有少量角闪石、绿泥石、黑云母、方解石和白云石等。它们一般都经过破碎和分级处理.颗粒较细，级配良好，有些还因经过一定程度的煅烧或化学处理而具有一定的化学活性。微晶板材，又称玻璃陶瓷，是特定组合的多种原料在特定的温控下经过微晶化热处理工艺过程形成的具有微晶体的多相复合固体材料。具有优良的理化性能，其莫氏硬度为5. 5 8，抗压强度为360 680ΜΡει，抗折强度为30 70MPa，抗冲击强度为2. 0 4. 8Kg/ cm2,光泽度为80 110°C，膨胀系数为(10 80) X 10"7/°C，吸水率<0. 05%,具有良好的耐酸碱性能，因此被广泛用作建筑装饰材料、台面板材、管材、铸件、密封件等，经抛光后的板材产品表面具有美伦美幻、感观高雅的纹理和晶莹柔和的光泽，更受到建筑设计界和业主的青睐。正是因为具有这些色泽美观、外表华丽、耐磨损、不退色、耐腐蚀、安全、环保、卫生、 自洁等特殊性能，使微晶板材成为二十一世纪天然石材和陶瓷面砖的最佳替代产品，成为国际流行的环保建筑装饰新材料，被广泛应用于中高档级宾馆、饭店、商场、写字楼、车站、 机场、住宅等建筑物中，用于内、外墙、地面、台面的装饰装潢以及市场上其它众多的中高档建筑如宾馆、商场、邮局、电信局、医院、银行、电力、城市建设等公共场所。在欧、美、俄、日国家，微晶板材的研究起步较早，微晶板材七十年代开始流行，目前只有少数工业比较先进的国家如美国、前苏联和日本能组织工业化生产，他们是用纯化学原料SiO2, Al2O3，CaO, MgO等配制而成，其生产方法主要有两种，一种是压延法，先将微晶板材原料机压成型，然后再进行晶化；另一种是水淬法，先将微晶板材原料熔化成玻璃渣料，再机压成型或利用匣钵成型，最后进行晶化。在起始阶段，产品主要使用矿渣与其它玻璃原料混合熔化后，采用压延法工艺生产制成平板结晶化玻璃，再经抛磨后，使之具有漂亮花纹的板材，用于建筑装饰。七十年代中期，日本率先研制出烧结法微晶板材并实现了工业化生产，当时由于生产工艺复杂，核心技术一直由日本人垄断，我国长期依靠进口。微晶板材采用清洁的生产技术，生产过程中不产生污染物，并可大量利用矿山尾矿、煤矸石、粉煤灰等工业和城市固体废弃物作为生产所需原料，节省自然资源，故早在 1987年就被国际环保组织认定为“可持续发展的绿色建材”。二十多年来，微晶板材以其独特优越的美感、高档质感、理化性能指标以及“安全、健康、卫生”的环保性能已被世界各国的建筑行业所认同，并广泛应用于地铁、宾馆、酒楼、机场、商业大厦等各类高级场馆中。 1998年6月，在意大利卡拉拉国际博览会和德国纽伦堡国际石材博览会上，日本NEG公司在欧洲的代理商推出了超薄型微晶板材和防滑型微晶板材，立即国际建筑业界的高度关注。近几年来，经过不懈的努力，终于克服了种种困难，研制了利用工业铁尾矿生产中高档微晶材料一微晶板材、微晶砖等等系列产品，通过添加不同的着色剂，生产出具有高性能、低成本的深色系列的尾矿微晶板材，达到了资源的再回收利用，有利于环境保护， 又提高了材料的技术含量和经济价值。解决了环境污染，改善了生态环境，为发展循环经济探索出一条资源节约的长效机制，实现了企业环境、社会环境、经济效益的共赢之路。通过铁尾矿的资源化利用，可节省原材料消耗、节约能源、保护生态环境、解决资源开发与环境保护之间的矛盾，达到环境与经济效益的双赢，真正实现矿山企业的可持续发展。这项技术的研发和应用为工业铁尾矿综合利用，建设资源节约型、环境友好型企业奠定了基础，对冶铁工业尾矿的综合利用具有重要的示范意义。
发明内容
本发明利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，利用大量工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺的目的，就是针对上述问题提供一种利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，它选用工业铁尾矿为主要原料，配以石英砂、适量重钙矿产品，可以不用或少用金属氧化物，降低熔化温度，降低晶化温度，缩短晶化保温时间，提高劳动生产率，节省能源，降低产品生产成本。本发明利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，选用的工业铁尾矿的物理性质颗粒直径0. 088 0. 5毫米，比重2. 7 2. 9，容重0. 8 1. 0，熔点1180 1250°C， 主要化学成分是无机的非金属硅铝酸盐、硫酸盐、铁的氧化物、钙的氧化物，其中包括Si02、Fe203>Fe0,CaO,Na2O、li20、Mg0 等，其化学成份为 Si0J8. 68%, Al2034. 24%, Fe2O3 16. 86% , CaO 21. 78%，Na2O 0. 6%，k200. 54%, Mg07. 58%, TiO2O. 18%,灼减量 12. 10% 等，它是中硅、 高钙、高铁，对微晶板材组成比较有利。本发明利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，其配方和生产工艺
包括下列步骤
1.混合原料将原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均勻
铁尾矿粉粒度0. 08 -一 0. 5mm18 --45%重钙粉粒度0. 1 j 2. 2mm5 ‘ 20%石英砂粒度0. 1 -一 0. 3mm35 50%工业纯碱2 5. 5%工业硼砂0 --3%工业氧化铝3 --6%工业碳酸钡1 --6%工业氧化锌0 --5%澄清剂0 --1%着色剂0 --3%
注其中所说的着色剂包括Cr203、CoO, CuO、氧化镍、氧化亚镍、氧化铁、氧化锰、镉红、 镉黄、硒粉等对微晶板材具有着色效果的原料；但工业铁尾矿中本身所含有的氧化铁和氧化亚铁比较高，一般不需要添加着色剂，这样就充分利用工业铁尾矿中本身所含有的铁的氧化物作为着色剂；
2.高温熔化将上述混合原料放入玻璃熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度1440 1550 0C ；
3.水淬使玻璃液流入水槽内，水淬成直径0 6mm的颗粒料；
4.装模将上述粒料装入模具内；
5.加热晶化将上述布好粒料的模具放入晶化窑炉内加热晶化，晶化温度700 1160°C，晶化保温时间10 80分钟；
6.出窑在晶化窑内退火，退火至温度150 250°C，时间3 10小时，出窑冷却；
7.脱模出窑冷却，把模具内的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板区域，待加工；
8.加工处理对微晶毛板进行研磨、抛光、切割，包装为成品，待售。本产品生产工艺采用水淬烧结晶化法，水淬烧结晶化法是将特定的配合原料熔化成玻璃液流出，经水淬压片后，成为特定范围细度的小颗粒，然后干燥铺放在特制耐火材料模具上，进入晶化窑炉，完成热处理受控晶化过程而成为微晶毛板，出窑冷却后，再进行磨抛处理，切割包装为成品。本生产工艺独到之处是应用了表面玻璃粒料预处理工艺和多阶段工序的受控晶化热处理工艺新技术，并使用国内外先进水准的热工界面柔性调整控制系统技术，最大限度地缩小了在窑内燃烧过程中的各个阶段性温差，确保形成产品的最低可控制平整度指标，并使得产品表面晶纹和立体效果达到最佳状态，从而使产品各项综合性能指标得到大幅度提高。
图1为本发明利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺流程图。由原料1、混合2、熔化3、水淬4、入模5、晶化处理6、出窑7、检验8、磨抛9、切割10、检验11、包装12、成品13组成。 用本发明利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，生产的微晶板材，该种微晶板材的机械性能及理化指标为
比重2. 6 ‘ 2. 75耐酸率>98%莫式硬度6. 0 ‘ 8. 5光泽度>90光泽单位抗拉强度320 ‘ 420mpa吸水率<0.05%抗折强度38 ‘62 mpa耐碱率>96%
本发明利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，主要是充公利用大量工业铁尾矿为主要原料，配以石英砂和适量的重钙，可不用和少用金属氧化物，大大降低原料成本，降低晶化温度和缩短晶化时间，可连续生产，从而提高生产效率，产量提高，节省能源， 提高企业经济效益。下面结合实施例做进一步描述 实施例一
铁尾矿粉 39. 59% 重钙粉 6. 58% 石英砂38.90%
工业碳酸钡 3. 13% 工业纯碱 4. 76% 工业硼砂 1. 44% 工业氧化锌 1.2% 工业氧化铝4.20% 澄清剂0.2%
将上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化炉内经1480°C温度熔化成玻璃液，再经水淬成6 mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1120°C进行晶化，晶化保温时间55分钟，然后退火冷却，冷却至200°C，时间7小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到褐黑色微晶板材成品。实施例二
铁尾矿粉 30.44% 重钙粉 10.43% 石英砂42. 30%
工业碳酸钡 3. 44% 工业纯碱 4. 19% 工业硼砂 1. 47% 工业氧化锌 3.0% 工业氧化铝4.23% 澄清剂0.5%
将上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化炉内经1500°C温度熔化成玻璃液，再经水淬成6 mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1140°C进行晶化，晶化保温时间50分钟，然后退火冷却，冷却至200°C，时间8小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到黑褐色微晶板材成品。实施例三
铁尾矿粉 20.81% 重钙粉 15. 51% 石英砂46.90%
工业碳酸钡 4.55% 工业纯碱 4.23% 工业硼砂 1.21% 工业氧化锌 1.2% 工业氧化铝5. % 澄清剂0.3%
将上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化炉内经1550°C温度熔化成玻璃液，再经水淬成6 mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1150°C进行晶化，晶化保温时间45分钟，然后退火冷却，冷却至200°C，时间9小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到深褐青色微晶板材成品。
权利要求
1.利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于包括下列步骤 (1).混合原料将原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均勻铁尾矿粉粒度0. 08 0. 5mm18 ‘ 45%重钙粉粒度0. 1 2. 2mm5 --20%石英砂粒度ο. ι -j 0. 3mm35 ‘ 50%工业纯碱2 ^ 5. 5%工业硼砂0 ^ 3%工业氧化铝3 ^ 6%工业碳酸钡1 ^ 6%工业氧化锌0 ^ 5%澄清剂0 ^ 1%着色剂0 ^ 3%其中所说的着色剂包括Cr203、Co0、Cu0、氧化镍、氧化亚镍、氧化铁、氧化锰、镉红、镉黄、 硒粉等对微晶板材具有着色效果的原料；但工业铁尾矿中本身所含有的氧化铁和氧化亚铁比较高，一般不需要添加着色剂，这样就充分利用工业铁尾矿中本身所含有的铁的氧化物作为着色剂；(2).高温熔化将上述混合原料放入玻璃熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度1440 1550 0C ；(3).水淬使玻璃液流入水槽内，水淬成直径0 6mm的颗粒料；(4).装模将上述粒料装入模具内；(5).加热晶化将上述布好粒料的模具放入晶化窑炉内加热晶化，晶化温度700 1160°C，晶化保温时间10 80分钟；(6).出窑在晶化窑内退火，退火至温度150 250°C，时间3 10小时，出窑冷却；(7).脱模出窑冷却，把模具内的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板区域，待加工；(8).加工处理对微晶毛板进行研磨、抛光、切割，包装为成品，待售。
2.根据权利要求1所述的利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于调色剂主要为铁的氧化物，其它着色剂如Cr203、CoO, CuO、氧化亚镍、氧化镍、氧化锰、镉红、镉黄、硒粉可加、少加或不加。
3.根据权利要求1所述的利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于水淬烧结晶化法是将特定的配合原料熔化成玻璃液流出，经水淬压片后，成为特定范围细度的小颗粒，然后干燥铺放在特制耐火材料模具上，进入晶化窑炉，完成热处理受控晶化过程而成为微晶毛板，出窑冷却后，再进行磨抛处理，切割包装为成品；本生产工艺独到之处是应用了表面玻璃粒料预处理工艺和多阶段工序的受控晶化热处理工艺新技术，并使用国内外先进水准的热工界面柔性调整控制系统技术，最大限度地缩小了在窑内燃烧过程中的各个阶段性温差，确保形成产品的最低可控制平整度指标，并使得产品表面晶纹和立体效果达到最佳状态，从而使产品各项综合性能指标得到大幅度提高。
4.根据权利要求1所述的利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于其生产工艺流程是由原料1、混合2、熔化3、水淬4、入模5、晶化处理6、出窑7、检验.8、磨抛9、切割10、检验U、包装12、成品13组成。
5.利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，生产的微晶板材，结构主晶相为 β 一娃灰石，该种微晶板材的机械性能及理化指标为比重2. 6 ‘ 2. 75耐酸率>98%莫式硬度6. 0 ‘ 8. 5光泽度>90光泽单位抗拉强度320 ‘ 420mpa吸水率<0.05%抗折强度38 ‘62 mpa耐碱率>96% ο
全文摘要
本发明利用工业铁尾矿生产微晶板材的配方和生产工艺，配方除工业铁尾矿外还包括石英砂(或粉)、重钙砂(或粉)、工业氧化铝、工业纯碱、工业碳酸钡、澄清剂及着色剂，其主要生产工艺是将上述原料混拌均匀，放入熔化窑炉内经1440~1550℃熔化成玻璃液，再经水淬成0~6mm颗粒，装入模具后进入晶化窑内经850~1160℃晶化烧成，晶化保温时间10~80分钟，然后退火出窑，经脱模、研磨、抛光、切割、包装后即得系列深色微晶板成品，本发明充分利用大量工业铁尾矿资源，具有节省能源，成本低，晶化温度低，晶化时间短，生产效率高，产品合格率高特点。
文档编号C03B32/02GK102557449SQ20111043853
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月25日 优先权日2011年12月25日
发明者梁东成, 赵保华, 赵玉岭, 邹辞阳 申请人:淄博钰晶新型材料科技有限公司