銅尾礦除鐵預處及其在瓷磚生產中使用性能研究

王保寶,李玉文

（中條山集團陶瓷科技有限公司，運城 043700）

1 前言

銅尾礦是在銅選礦過程中產生的工業廢渣。作為我國重要的銅生產基地之一、華北地區最大的銅聯合企業，山西中條山集團光是銅礦峪礦年產銅尾礦就達900萬噸。中條山集團于2013 年開始聯合國內知名科研機構、專業院校進行了銅尾礦制陶項目研究，項目經小試、中試，建成了一條日產2.6 萬平米全拋釉地磚、一條日產3.5 萬平米內墻磚生產線，實現了銅尾礦綜合利用制備建筑陶瓷產業化。

充分利用銅尾礦特性，通過配方調試、調整燒成曲線等一系列生產試驗，逐步提高了銅尾礦在生產中的利用率（銅尾礦占比達到30%左右），但因銅尾礦特性導致生產的產品白度較差，產品檔次定位不高，附加值低，創立自有產品品牌、打造企業形象困難，同時導致摻量無法進一步提高。所以，目前亟需通過對尾礦進行預加工來提升產品檔次，增加尾礦用量，解決企業發展瓶頸問題。

2 銅尾礦性質

通過對銅尾礦成分分析，銅尾礦可作為陶瓷原料中的長石類和石英類原料。但鐵含量過高，因為鐵的燒成溫度低，且燒成過程會發生顏色變化，一直是陶瓷生產過程中危害最大的化學成分。把如何降低尾礦中鐵含量為尾礦加工作為突破口來進行試驗。

表2 銅尾礦顆粒級配

石英類原料和長石類原料在陶瓷原料中硬度最高，在球磨制漿過程中要球磨至細度要求所需時間較長，同時還造成能源成本增加、球磨內襯和球石損耗較大。而尾礦粒徑較小，若能提高原料中銅尾礦的摻量，還可以節約部分生產成本。

表3 銅尾礦中鐵成分礦物分析結果

通過對鐵成分的礦物分析，鐵成分中非磁性鐵、若磁性鐵占比大，選用一般的磁性設備無法有效吸附去除，需要使用磁性高的設備進行除鐵。

3 銅尾礦除鐵試驗

首先采用陶瓷生產中普通的選鐵設備進行試驗驗證除鐵效果，使用陶瓷生產中原料漿料、粉料和釉料中除鐵器進行除鐵。除鐵器內除鐵元件為永磁磁棒（磁力強度10000 高斯左右），選用其中的磁棒在實驗室對尾礦進行除鐵后結果如表4 所示。

通過除鐵器除鐵后，銅尾礦中鐵含量降低至接近3%，但對產品白度并未產生實質影響，達不到預期效果。

通過聯系一些設備廠家，采用磁力強度更高的電磁除鐵設備對銅尾礦進行除鐵試驗小試，通過試驗后尾礦中鐵含量顯著下降，同時白度提升明顯（表5），小試試驗可以達到預期效果。

表5 電磁除鐵器除鐵效果

隨后對高強電磁除鐵設備除鐵效果進行中試試驗來進行驗證，并分析多次除鐵后的試驗結果。

表6 電磁除鐵器多次除鐵效果

通過多次除鐵試驗，在經過兩次除鐵后銅尾礦白度提升明顯，且鐵含量降低至1%以下，鈣、鎂、鉀元素降低，除鐵后的尾礦可作為石英類原料的同時代替部分長石類原料；銅尾礦經過三次除鐵后白度提升幅度大、效果較好，鐵含量降低至0.5%以下，成為較為優質的石英類原料，四次除鐵效果和三次除鐵效果尾礦后成分相差不大，說明經過三次除鐵后繼續使用電磁除鐵對銅尾礦降低鐵含量的影響效果開始降低，繼續進行除鐵已無實際意義。

表7 電磁除鐵器多次除鐵后配方效果（1200℃）

通過對比試驗（表3.4），使用兩次除鐵的銅尾礦試驗配方白度顯著提高。

4 結論及產生效益分析

綜上，說明通過高強電磁除鐵設備能夠有效的降低銅尾礦中鐵的含量從而提升產品白度。尾礦經兩次除鐵后可作為石英類、長石類原料摻加使用，但經過三次以上除鐵的銅尾礦不可作為長石類，在使用時需要注意。

尾礦除鐵后將提高尾礦用量，符合國家大力倡導綠色、環保、低碳循環發展的戰略背景。處理后的尾礦能夠提升產品檔次，提高產品附加值。同時處理后的尾礦還可作為優質原料對外出售。

使用尾礦可降低生產成本，提高企業競爭力。尾礦除鐵后作為優質原料還可和其它廢渣配合爭取達到增值稅即征即退的標準，在陶瓷行業冷冬中提升企業活力。