一种利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法与流程

本发明属于工业固废资源化综合利用技术领域，涉及一种制备陶瓷原料的方法，具体涉及一种利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法。

背景技术：

石墨尾矿是由石墨矿产资源经过开采、选矿后排出的尾矿，目前的处置方式大多是随意抛置于矿山周围的尾矿库中或排放于矿山周围的河沟中。我国石墨绝大部分品位较低(＜10％)，以目前我国每年石墨精矿仅100万吨来计算，每年排放的石墨尾矿超过千万吨。大量的石墨尾矿堆积不仅污染周围环境，同时石墨尾矿中存留的化学试剂和经长期日晒雨淋、分化、溶融过程释放的有毒矿物成分会随雨水渗入地下水，污染周围水资源。除此之外，堆积露天的石墨尾矿在起风时会形成沙尘暴，污染大气环境。目前，我国大力倡导要开展尾矿大宗工业固废的综合利用，提高既有尾矿资源的综合利用水平。因此，合理综合利用石墨尾矿，既符合国家工业生产节能减排的方针，又响应了保护环境防污染的号召，势在必行。

目前，石墨尾矿综合利用的最主要途径是做建筑材料。cn106365672a公开了一种利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，该方法以石墨尾矿为原料，经过预处理、混合搅拌、浇注、发气、静停、预养护、切割、蒸压养护等方法制得高性能蒸压加气混凝土砌块。该发明提供的利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，利用石墨尾矿制备新型节能墙体材料，不仅能解决石墨尾矿作为固体废物堆积的问题，而且成功地制备出的高性能蒸压加气混凝土砌块可用于墙体自保温系统，提高建筑围护结构保温隔热性能，从而降低建筑能耗。cn107417213a公开了一种采用石墨尾矿渣制备的抹灰砂浆，由如下质量份数比的组分制造而成：石墨尾砂600～800份；水泥100～300份；粉煤灰10～160份；阴离子表面活性剂0.1～1份；非离子型纤维素混合醚0.1～1份。本发明利用石墨尾矿渣制备预拌抹灰砂浆，减少天然河砂和机制砂的消耗量，实现了石墨尾矿渣在抹灰砂浆制备过程中的高附加值利用。

同时，石墨尾矿在陶瓷领域也有一定的应用。cn102399080a公开了一种综合利用石墨尾矿的方法。该发明以石墨尾矿、石英粉、高岭土为原料，按照一定的质量配比混合后共混研磨，然后经过加水混合并陈化后加压成型，最后再经过高温煅烧，制备成长石质日用陶瓷。要求石墨尾矿、石英粉、高岭土的质量比为50～75:5～35:15～45。该发明制得的日用瓷具有强度高、致密性好、吸水率低、收缩率小、不易变形的特点。cn106977174a公开了一种利用石墨尾矿制备蜂窝陶瓷蓄热体的方法，其步骤如下：1)原料混合：所述混合料中各原料粉末及其质量份为：石墨尾矿粉50～85份、页岩粉5～25份、高岭土粉5～20份、钾长石粉1～10份，钠长石粉1～5份，滑石粉10～15份，碳化硅粉10～15份；2)将混合料中加入塑化剂，然后置于练泥机中捏合得到可塑泥料；3)将可塑泥料用真空练泥机练泥1～2h，随后将其切成泥段，陈腐24h，然后将陈腐好的泥段投入挤出机，挤出得到蜂窝陶瓷生坯；4)将蜂窝陶瓷生坯放入微波炉中定型处理，然后置于红外干燥箱中进行干燥，随后将干燥好的蜂窝陶瓷坯体放入梭式窑或电窑内烧制得到蜂窝陶瓷蓄热体。

石墨尾矿的主要成分sio2、al2o3、k2o，与粘土类陶瓷原料成分相似，所以，陶瓷原料是石墨尾矿综合利用的重要方向之一。然而，石墨尾矿中一般sio2的含量偏高，al2o3、k2o的含量偏低，属于一种脊性原料；且石墨尾矿中一般含有少量的石墨，煅烧时会产生气体，在陶瓷原料中形成气孔，影响陶瓷原料的性能，直接用石墨尾矿作陶瓷原料制备的陶瓷原料强度不高，综合性能不佳，因此，石墨尾矿不适宜直接用作陶瓷原料。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法，制得的陶瓷原料成分均一、性能稳定、可塑性指标高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法，所述方法包括以下步骤：

将石墨尾矿经分级、干法除杂、加高岭土、钾长石复配、粉磨均化和再分级工序，得到陶瓷原料。

需要说明的是，本发明所指的陶瓷原料就是用来制备陶瓷的原料。

本发明以石墨尾矿为主要原料，分级后通过干法除杂将石墨尾矿中的石墨除去，采用复配的方法加入高岭土、钾长石来提高al2o3、k2o的含量，并最终通过粉磨均化的方法获得粒度合适、性能稳定的陶瓷原料。

本发明的利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法，所述方法包括以下步骤：

1)将石墨尾矿进行分级，得到粗粒级产物和细粒级产物；

2)将步骤1)分级后的粗粒级产物进行干法除杂；

3)将步骤2)干法除杂后的粗粒级产物与步骤1)分级后的细粒级产物混合，形成除杂后的石墨尾矿；

4)将高岭土、钾长石复配入步骤3)得到的除杂后的石墨尾矿中，形成混合物料；

5)将步骤4)得到的混合物料进行粉磨均化得到粉体；

6)将步骤5)粉磨均化后的粉体进行再分级，粗粒级粉末返回步骤4)，重复步骤4)、步骤5)和步骤6)，得到的细粒级粉末为所述陶瓷原料。

步骤1)中，所述分级的粒度为74～150μm，例如分级的粒度为74μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm。

步骤2)中，所述干法除杂是将粗粒级产物置于气流分级机中用气流吹扫除杂。

所述气流分级机的转速为500～1000r/min，例如气流分级机的转速为500r/min、600r/min、700r/min、800r/min、900r/min、1000r/min。

步骤4)中，所述混合物料按重量份计，包括50～80份的石墨尾矿、1～30份的高岭土和1～30份的钾长石，例如石墨尾矿的重量份可以为50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份，高岭土的重量份为1份、5份、10份、15份、20份、25份、30份，钾长石的重量份为1份、5份、10份、15份、20份、25份、30份。

步骤5)中，所述粉磨是在球磨机中进行的。

优选地，所述粉磨的时间为10～30min，例如粉磨的时间为10min、15min、20min、25min、30min。

步骤6)中，所述再分级的粒度为45～63μm，例如分级的粒度为45μm、46μm、48μm、50μm、52μm、53μm、55μm、56μm、58μm、60μm、63μm。

作为本发明的优选方案，所述利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法包括以下步骤：

1)将石墨尾矿进行分级，得到粗粒级产物和细粒级产物，所述分级的粒度为74～150μm；

2)将步骤1)分级后的粗粒级产物置于气流分级机中用气流吹扫进行干法除杂，所述气流分级机的转速为500～1000r/min；

3)将步骤2)干法除杂后的粗粒级产物与步骤1)分级后的细粒级产物混合，形成除杂后的石墨尾矿；

4)将1～30份的高岭土、1～30份的钾长石复配入50～80份的步骤3)得到的除杂后的石墨尾矿中，形成混合物料；

5)将步骤4)得到的混合物料置于球磨机中进行粉磨均化10～30min，得到粉体；

6)将步骤5)粉磨均化后的粉体进行再分级，所述再分级的粒度为45～63μm，粗粒级粉末返回步骤4)，重复步骤4)、步骤5)和步骤6)，得到的细粒级粉末为所述陶瓷原料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法，通过对石墨尾矿进行干法除杂，有效去除了石墨，提高了石墨尾矿的使用性能；本发明的陶瓷原料中在石墨尾矿中复配了高岭土、钾长石，通过分级、除杂、复配粉磨、再分级的工艺流程，使制得的陶瓷原料成分均一、性能稳定、价格低廉、可塑性指标高，其中，d50为39.2～42.8μm，al2o3含量为17.81～23.04％，k2o含量为1.32～3.91％，可塑性指标为93～113mm·n。

附图说明

图1为本发明的利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图1，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法，包括以下步骤：将石墨尾矿经分级、干法除杂、加高岭土、钾长石复配、粉磨均化和再分级的工序。

实施例1

本实施例的利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法，包括以下步骤：

1)将石墨尾矿进行分级，得到粗粒级产物和细粒级产物，所述分级的粒度为150μm；

2)将步骤1)分级后的粗粒级产物进行干法除杂，其中气流分级机转速为600r/min；

3)将步骤2)干法除杂后的粗粒级产物与步骤1)分级后的细粒级产物混合，形成除杂后的石墨尾矿；

4)将20份的高岭土、15份的钾长石复配入50份的步骤3)得到的除杂后的石墨尾矿中，形成混合物料；

5)将步骤4)得到的混合物料置于球磨机中进行粉磨均化30min，得到粉体；

6)将步骤5)粉磨均化后的粉体进行再分级，所述再分级的粒度为63μm，粗粒级粉末返回步骤4)，重复步骤4)、步骤5)和步骤6)，得到的细粒级粉末为所述陶瓷原料。

实施例2

本实施例的利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法，包括以下步骤：

1)将石墨尾矿进行分级，得到粗粒级产物和细粒级产物，所述分级的粒度为74μm；

2)将步骤1)分级后的粗粒级产物进行干法除杂，其中气流分级机转速为700r/min；

3)将步骤2)干法除杂后的粗粒级产物与步骤1)分级后的细粒级产物混合，形成除杂后的石墨尾矿；

4)将15份的高岭土、20份的钾长石复配入65份的步骤3)得到的除杂后的石墨尾矿中，形成混合物料；

5)将步骤4)得到的混合物料置于球磨机中进行粉磨均化10min，得到粉体；

6)将步骤5)粉磨均化后的粉体进行再分级，所述再分级的粒度为45μm，粗粒级粉末返回步骤4)，重复步骤4)、步骤5)和步骤6)，得到的细粒级粉末为所述陶瓷原料。

实施例3

本实施例的利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法，包括以下步骤：

1)将石墨尾矿进行分级，得到粗粒级产物和细粒级产物，所述分级的粒度为120μm；

2)将步骤1)分级后的粗粒级产物进行干法除杂，其中气流分级机转速为800r/min；

3)将步骤2)干法除杂后的粗粒级产物与步骤1)分级后的细粒级产物混合，形成除杂后的石墨尾矿；

4)将25份的高岭土、5份的钾长石复配入70份的步骤3)得到的除杂后的石墨尾矿中，形成混合物料；

5)将步骤4)得到的混合物料置于球磨机中进行粉磨均化20min，得到粉体；

6)将步骤5)粉磨均化后的粉体进行再分级，所述再分级的粒度为50μm，粗粒级粉末返回步骤4)，重复步骤4)、步骤5)和步骤6)，得到的细粒级粉末为所述陶瓷原料。

实施例4

本实施例的利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法，包括以下步骤：

1)将石墨尾矿进行分级，得到粗粒级产物和细粒级产物，所述分级的粒度为80μm；

2)将步骤1)分级后的粗粒级产物进行干法除杂，其中气流分级机转速为900r/min；

3)将步骤2)干法除杂后的粗粒级产物与步骤1)分级后的细粒级产物混合，形成除杂后的石墨尾矿；

4)将10份的高岭土、30份的钾长石复配入60份的步骤3)得到的除杂后的石墨尾矿中，形成混合物料；

5)将步骤4)得到的混合物料置于球磨机中进行粉磨均化15min，得到粉体；

6)将步骤5)粉磨均化后的粉体进行再分级，所述再分级的粒度为45μm，粗粒级粉末返回步骤4)，重复步骤4)、步骤5)和步骤6)，得到的细粒级粉末为所述陶瓷原料。

实施例5

本实施例的利用石墨尾矿制备陶瓷原料的方法，包括以下步骤：

1)将石墨尾矿进行分级，得到粗粒级产物和细粒级产物，所述分级的粒度为150μm；

2)将步骤1)分级后的粗粒级产物进行干法除杂，其中气流分级机转速为500r/min；

3)将步骤2)干法除杂后的粗粒级产物与步骤1)分级后的细粒级产物混合，形成除杂后的石墨尾矿；

4)将15份的高岭土、15份的钾长石复配入70份的步骤3)得到的除杂后的石墨尾矿中，形成混合物料；

5)将步骤4)得到的混合物料置于球磨机中进行粉磨均化25min，得到粉体；

6)将步骤5)粉磨均化后的粉体进行再分级，所述再分级的粒度为50μm，粗粒级粉末返回步骤4)，重复步骤4)、步骤5)和步骤6)，得到的细粒级粉末为所述陶瓷原料。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于，未经过干法除杂，其他均与实施例1相同。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于，石墨尾矿未配入高岭土与钾长石，其他均与实施例1相同。

将实施例1-5与对比例1-2制得的陶瓷原料的性能进行测定，实验结果如表1所示。

表1

本发明中，所述可塑性是指具有一定细度和分散度的陶瓷材料加适量水调和均匀，成为含水率一定的塑性材料，在外力作用下能获得任意形状而不产生裂缝或破坏，并在外力作用停止后仍能保持该形状的能力。可塑性能的高低直接影响到陶瓷材料的成型和干燥过程。

由表1可以看出，对比例1未经干法除杂处理，虽然陶瓷原料的al2o3含量、k2o含量、产品粒度变化不大，但其可塑性指标有所降低；对比例2石墨尾矿经过干法提纯，但配入高岭土与钾长石的比例不合适，陶瓷原料al2o3含量、k2o含量降低明显，且可塑性指标也明显降低。

以上实施例仅用来说明本发明的详细方法，本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。