川南硫鐵礦浮選尾渣用作陶瓷原料初探

摘 要:本文探討了用川南硫鐵礦浮選尾渣制備陶瓷磚的可行性。實(shí)驗(yàn)表明，在陶瓷坯料中，硫鐵礦浮選尾渣的使用比例可達(dá)40%。

關(guān)鍵詞:硫鐵礦;浮選尾渣;陶瓷原料

1 硫鐵礦浮選尾渣介紹

硫鐵礦浮選尾渣屬于硫鐵礦選礦后的副產(chǎn)物(呈深灰色)，硫鐵礦浮選工藝需將原礦研磨到100目以上，浮選產(chǎn)生的尾渣經(jīng)壓濾后因水分(在30%左右)和細(xì)度問題而造成堆放難度大，嚴(yán)重污染環(huán)境，難以達(dá)到環(huán)保要求，所以必須加以綜合利用，以滿足循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。

川南硫鐵礦浮選尾渣主要含高嶺土，其次還有少量的銳鈦礦型二氧化鈦、硫化亞鐵等雜質(zhì)。其中銳鈦礦型二氧化鈦晶體夾裹在片狀的高嶺土之間，影響其物理性能，同時由于少量硫化亞鐵的存在，影響其白度。尾渣的化學(xué)組成見表1;尾渣的細(xì)度分布情況見表2。

2試 驗(yàn)

2.1原材料

由于只對尾渣進(jìn)行陶瓷原料應(yīng)用的可行性初步探討，除尾渣外，只選用長石、石英、黑泥三種典型的陶瓷原料進(jìn)行試驗(yàn)。原料的化學(xué)組成見表3。

2.2樣品制備工藝流程

原料處理→配料→球磨→干燥造粒→干壓成形→燒成→試樣檢測。

2.3樣品性能檢測

(1) 外觀顏色:肉眼觀察。

(2) 吸水率:稱取樣品干重(W1)和沸水煮30min后樣品的濕重(W2)，按公式(1)計(jì)算:

吸水率=(W2-W1)/W1×100% (1)

(3) 抗折強(qiáng)度:采用TZS-4000型數(shù)顯陶瓷彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢測。

(4) 收縮率:量取樣品燒成前的尺寸(L1)和燒成后的尺寸(L2)，按公式(2)計(jì)算:

收縮率=(L1-L2)/L1×100%(2)

(5) 體積密度:稱取樣品干重(W1)，用阿基米德法測定樣品體積(V)，按公式(3)計(jì)算:

體積密度=W1/V×100% (3)

2.4試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用L9(43)正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)，表頭設(shè)計(jì)見表4，試驗(yàn)的試樣編號及配方見表5。

2.5試驗(yàn)的樣品性能

(1)1180℃保溫60min燒成后，樣品性能見表6。

(2) 1260℃保溫60min燒成后，樣品性能見表7。

3結(jié)果分析

對正交試驗(yàn)得到的樣品性能(1180℃保溫60min燒成樣品的吸水率、強(qiáng)度、收縮率、體積密度、白度)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再分別對樣品的各種性能進(jìn)行數(shù)據(jù)的極差分析，得到四種原料對陶瓷材料性能影響的初步規(guī)律及尾渣用量的初步判定。

3.1吸水率(燒結(jié)程度、耐火度)分析

吸水率(燒結(jié)程度、耐火度)分析見表8。由表8分析可知:對吸水率影響最大的原料是石英，因此減少石英含量，有利于降低陶瓷的吸水率，陶瓷更易燒結(jié)。尾渣和長石對吸水率的影響次之，而黑泥的影響很小。

3.2抗折強(qiáng)度分析

抗折強(qiáng)度分析見表9，分析可知:石英對強(qiáng)度的影響最大，尾渣和長石次之，黑泥的影響最小。可見，減少石英含量有利于強(qiáng)度的提高。

3.3燒成收縮率分析

燒成收縮率分析見表10，從表10分析可知，石英、長石對燒成收縮有一定影響，尾渣和黑泥影響不大。長石多、石英少，樣品的燒成收縮大。

3.4體積密度分析

體積密度分析見表11，分析可知:石英、長石對體積密度有一定影響，尾渣和黑泥影響不大。長石多、石英少，體積密度大。

3.5白度分析

白度分析見表12，分析可知，長石對陶瓷白度影響最大，減少長石含量有利于提高白度，其它三種原料影響不明顯。

3.6最佳陶瓷配方

以強(qiáng)度和吸水率為主要考慮的性能指標(biāo)，參考白度、密度和燒成收縮等性能，得出在此正交試驗(yàn)條件下的最佳陶瓷配方為:尾渣40%、長石50%、石英5%、黑泥5%。

3.7最佳陶瓷配方的燒成溫度范圍

按尾渣40%、長石50%、石英5%、黑泥5%的配方制備坯料，在不同溫度下(相隔50℃)燒成樣品，測定樣品的吸水率，見表13。試驗(yàn)表明，含尾渣40%的陶瓷其燒成范圍可大于50℃。

4 結(jié) 論

(1) 川南硫鐵礦浮選尾渣基本上可以用于陶瓷墻地磚的生產(chǎn);

(2) 尾渣在陶瓷中的用量可以達(dá)到40%左右;

(3) 由于用尾渣作原料制備的陶瓷磚白度較低，因此尾渣適用于對白度要求不高的釉面磚、仿古磚、石材陶瓷復(fù)合板等產(chǎn)品的坯料中。