专利名称：一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料及制备方法，属于陶瓷材料制备技术领域。
背景技术：
我国是一个矿业大国，矿业固体废料的积存量和年排放量十分巨大。目前，全国国有、乡镇及个体矿山企业约28万多个，堆积的尾矿总量约60亿t，每年还在以不少于3亿t 的速度增长。尾矿以自然堆积法储存于尾矿库中，不仅要侵占大量的土地，污染矿区与周边地区的环境，而且每年还需要投入大量并且是无法收回的处理资金，尾矿已成为矿山企业沉重的包褓。矿业尾矿的成功处置和利用，将对我国的可持续发展产生重大而深远的影响。 因此，如何合理有效利用尾矿资源，充分利用尾矿资源来发展节地、节能、节材、环保的新型工业产品将成为尾矿综合治理的重要发展方向。
尾矿再选是尾矿利用的重要途径之一，几乎所有的尾矿都可以通过再选从中再获取一部分有用组分。尾矿再选产业化，能够产生较好的经济效益，但再选后的尾矿一般未作进一步处理，成为二次尾矿堆存，对环境影响仍然没有减轻。利用尾砂制作建筑材料 是尾矿的第二大用途。尾矿一直以来是作为非活性材料来应用，经过几年来大量的实验研究发现，不同的金属尾矿及非金属尾矿经过不同的物理一化学改性激发后，就具备很好的水化活性，性能优越、质量稳定，与其它火山灰质等材料具有一定的相容性，并能改善产品性能。 改性后的尾砂可作为制作建筑材料的原料。尾砂充填是尾矿综合利用的第三大途径，即将选矿厂的尾矿经过适当处理后作为采矿采空区的充填材料使用。尾砂充填是实现矿山无尾生产的主要途径之一。
另一方面，多孔陶瓷材料因其特殊的孔隙结构和陶瓷本身的特殊性能，使其成为了一种性能优异，作用独特的新型多功能材料。近年来，随着多孔陶瓷在催化剂载体、过滤、 耐火材料、生物材料等领域的广泛应用，陶瓷滤料的研发得到迅猛发展。
铜矿尾矿中含有大量的硅酸盐矿物，能够作为多孔陶瓷材料形成骨架的主要组分，因此可以将其用作制备多孔陶瓷材料的原料。
目前尚无关于利用铜矿尾渣为原料并添加木质素磺酸盐为粘接剂，制备具有高强度和孔隙率的多孔陶瓷材料方面的报道。发明内容
本发明的目的是提供一种工艺过程简单、铜矿尾矿渣利用量大、无二次污染，所得多孔陶瓷材料抗压强度高、孔隙率高的铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料及制备方法。
本发明一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，配料除铜矿尾渣外还包括致孔剂、粘结剂和助熔剂，各组分的添加量占铜矿尾矿渣的质量百分比例为
致孔剂 5% 45%，
粘结剂 1% 35%，
助熔剂 1% 10%。
本发明一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，所述铜矿尾渣为硫化铜矿浮选尾渣或氧化铜矿浸出尾渣，所述铜矿尾渣中SiO2含量大于等于15%。
本发明一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，所述铜矿尾渣、致孔剂、粘结剂和助熔剂的粒度控制在5(Γ200目。
本发明一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，所述的粘结剂选自木质素磺酸盐、膨润土、 高岭土、硅酸钠、水玻璃、淀粉、石蜡、甲基丙烯酸甲脂、聚乙烯醇、羧甲基纤维素中的至少一种。
本发明一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钾或木质素磺酸钙。
本发明一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，所述的助熔剂选自石英、长石、蛇纹石、页岩、珍珠岩中的至少一种。
本发明一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，所述致孔剂选自碳粉、煤粉、锯末、淀粉、石墨、石灰石、白云石中的至少一种。
本发明一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料的制备方法，是采用下述方案实现的首先， 按设计的铜矿尾矿渣多孔陶瓷各组分配比分别取铜矿尾渣、致孔剂、粘结剂和助熔剂混合均匀，得到混合物料；将混合料模压成型，得到生坯，干燥，将干燥后的生坯加热升温至烧结温度，保温后随·炉冷却；或
将生坯加热升温至25(T600°C，保温10 30分钟后继续加热升温至60(Tl05(rC，保温1(Γ30分钟，然后继续加热升温至烧结温度，保温后随炉冷却；得到铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料；烧结温度为90(Tl300°C，烧结保温时间为30 80分钟，升温速度为2 10°C /分钟。
本发明一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料的制备方法，模压成型工艺参数为采用钢质模具，压制压力l 15MPa，压制时间f 10分钟。
本发明一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料的制备方法，烧结温度为105(Γ1180 ，使原料转化为高强度的陶瓷晶相。
本发明由于采用上述组分及工艺方法，实现了铜矿尾矿渣的资源化利用。具有以下优点
(I)本发明所用原料廉价易得，只需加入铜矿尾矿渣以及少量添加剂，可最大限度的将尾渣进行资源化利用，且所需的工艺简单，成本低。
(2)木质素磺酸盐是一种天然高分子聚合物，具有很强的分散性，能吸附在各种固体质点的表面，并进行金属离子交换作用，并且其组织结构上存在各种活性基，能产生缩合作用或与其他化合物发生氢键作用，在多孔陶瓷材料制备过程中添加可以实现增强其抗压强度的效果。因为木质素磺酸盐的应用，可以大幅度提高多孔陶瓷材料抗压强度，采用本发明方法制得的多孔陶瓷材料具有抗压强度高、孔隙率高的特点，其抗压强度可达5 25MPa， 显气孔率可达40% 65%。
(3)此发明也可应用于萤石尾矿、钾长石等其他SiO2含量大于等于15%的硅酸盐矿物尾矿为原料制备高强度多孔陶瓷材料。
(4)本发明不仅可有效利用大量的选矿尾渣，减少环境污染，变废为宝，所制备的多孔陶瓷材料可用作优良的吸附材料和过滤材料。
综上所述，本发明工艺过程简单、铜矿尾矿渣利用量大、无二次污染，所得多孔陶瓷材料抗压强度高、孔隙率高，实现了铜矿尾矿渣的资源化利用。适于工业化生产。
附图I为实施例2制备的多孔陶瓷的扫描电镜照片。
从图中可以看出所制备的样品内部结构紧密，富含三维连通且均布的气孔，三维微孔所占比例大，具有很高的比表面积，且晶粒间有玻璃相连接，使样品的内部骨架坚固。
具体实施方式
本发明由下列实施例进一步说明，但不受这些实施例的限制。实施例中所有百分数除另有规定外均指质量百分数。
实施例I
实施例I铜矿浮选尾渣为原料，高岭土为粘接剂。铜矿尾渣取之德兴铜矿尾矿坝， 对其进行XRF分析，结果见表I :
表I
权利要求
1.一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，配料除铜矿尾渣外还包括致孔剂、粘结剂和助熔剂，各组分的添加量占铜矿尾矿渣的质量百分比例为 致孔剂 5% 45%， 粘结剂 1% 35%， 助熔剂 1% 10%。
2.根据权利要求I所述的一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，其特征在于所述铜矿尾渣为硫化铜矿浮选尾渣或氧化铜矿浸出尾渣，所述铜矿尾渣中SiO2含量大于等于15%。
3.根据权利要求I或2所述的一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，其特征在于所述铜矿尾渣、致孔剂、粘结剂和助熔剂的粒度控制在5(Γ200目。
4.根据权利要求3所述的一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，其特征在于所述的粘结剂选自木质素磺酸盐、膨润土、高岭土、硅酸钠、水玻璃、淀粉、石蜡、甲基丙烯酸甲脂、聚乙烯醇、羧甲基纤维素中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，其特征在于所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钾或木质素磺酸钙。
6.根据权利要求5所述的一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，其特征在于所述的助熔剂选自石英、长石、蛇纹石、页岩、珍珠岩中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，其特征在于所述致孔剂选自碳粉、煤粉、锯末、淀粉、石墨、石灰石、白云石中的至少一种。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于首先，按设计的铜矿尾矿渣多孔陶瓷各组分配比分别取铜矿尾渣、致孔剂、粘结剂和助熔剂混合均匀，得到混合物料；将混合料模压成型，得到生坯，干燥，将干燥后的生坯加热升温至烧结温度，保温后随炉冷却；或 将生坯加热升温至25(T60(TC，保温1(Γ30分钟后继续加热升温至60(Tl05(rC，保温1(Γ30分钟，然后继续加热升温至烧结温度，保温后随炉冷却；得到铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料；烧结温度为90(Tl300°C，烧结保温时间为30 80分钟，升温速度为2 10°C /分钟。
9.根据权利要求8所述一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料的制备的方法，其特征在于模压成型工艺参数为采用钢质模具，压制压力fl5MPa，压制时间f 10分钟。
10.根据权利要求8所述一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料的制备的方法，其特征在于烧结温度为105(Tl 180°C,使原料转化为高强度的陶瓷晶相。
全文摘要
一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料，配料除铜矿尾渣外还包括致孔剂、粘结剂和助熔剂；其制备方法是以铜矿选矿尾矿骨料，添加致孔剂、粘结剂、助熔剂，加水搅拌均匀，模具压制成型，得到生坯，干燥后高温程序控温烧结，得到多孔陶瓷。本发明所用原料廉价易得，只需加入铜矿尾矿渣以及少量添加剂，可最大限度的将尾渣进行资源化利用，且所需的工艺简单，成本低。采用木质素磺酸盐作粘接剂，可以大幅度提高多孔陶瓷材料抗压强度，制得的多孔陶瓷材料抗压强度可达5~25MPa，显气孔率可达40%~65%。可有效利用大量的选矿尾渣，减少环境污染，变废为宝，所制备的多孔陶瓷材料可用作优良的吸附材料和过滤材料。本发明工艺过程简单、铜矿尾矿渣利用量大、无二次污染，所得多孔陶瓷材料抗压强度高、孔隙率高，实现了铜矿尾矿渣的资源化利用。适于工业化生产。
文档编号C04B35/00GK102924113SQ20121044699
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者曹占芳, 钟宏, 王帅, 刘广义, 李昌新 申请人:中南大学