變廢為寶，尾礦也能制備多孔陶瓷

發(fā)布時(shí)間 | 2021-09-08 11:50 分類(lèi) | 粉體應(yīng)用技術(shù) 點(diǎn)擊量 | 1565

稀土石英石墨干燥

導(dǎo)讀：尾礦是在礦石開(kāi)采和選礦過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)固體廢棄物。與粉煤灰、煤矸石等大宗工業(yè)固體廢棄物相比，尾礦的綜合利用技術(shù)更為復(fù)雜、難度更大。目前在我國(guó)工業(yè)固體廢棄物的綜合利用方面，尾礦的綜合...

尾礦是在礦石開(kāi)采和選礦過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)固體廢棄物。與粉煤灰、煤矸石等大宗工業(yè)固體廢棄物相比，尾礦的綜合利用技術(shù)更為復(fù)雜、難度更大。目前在我國(guó)工業(yè)固體廢棄物的綜合利用方面，尾礦的綜合利用率只有13.3%左右，相較于其它大宗工業(yè)固體廢棄物是遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后的，因此如何合理地綜合利用尾礦也受到越來(lái)越多的關(guān)注。

關(guān)于尾礦的綜合利用，利用其制備多孔陶瓷便是解決辦法之一。因?yàn)榇蠖鄶?shù)尾礦成分中含有大量的SiO₂、Al₂O₃以及其他堿金屬氧化物，可以作為制備多孔陶瓷的原料。

多孔陶瓷（左）近年來(lái)年我國(guó)尾礦生產(chǎn)及利用情況（右）

一、多孔陶瓷的制備方法及特點(diǎn)

當(dāng)前利用尾礦制備的多孔陶瓷，其制備工藝有添加造孔劑工藝、顆粒堆積工藝、有機(jī)泡沫浸漬工藝、發(fā)泡工藝等。不同的制備工藝具有不同的特點(diǎn)和適用范圍，相應(yīng)也存在一定的問(wèn)題需要研究解決。

多孔陶瓷制備工藝

（1）添加造孔劑工藝：將造孔劑與陶瓷配料按一定的比例充分混合而制備成型的，使得造孔劑在成型后的坯體中占有一定的空間，再經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)之后，造孔劑燃燒分解離開(kāi)陶瓷坯體而留下大量氣孔的一種多孔陶瓷制備工藝。

（2）顆粒堆積工藝（固態(tài)燒結(jié)工藝）：通過(guò)較大陶瓷顆粒之間的堆積形成孔隙，利用較小的陶瓷顆粒在高溫下易于生成液相使骨料粘結(jié)在一起而制備出多孔陶瓷。

（3）有機(jī)泡沫浸漬工藝：將配制好的原料充分涂抹在有機(jī)泡沫網(wǎng)狀體上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間干燥并加熱除去有機(jī)泡沫網(wǎng)狀體，從而得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多孔陶瓷的制備工藝。

（4）發(fā)泡工藝：向陶瓷骨料中加入發(fā)泡劑且在一定的條件下發(fā)泡劑反應(yīng)分解生成泡沫，泡沫經(jīng)過(guò)干燥和燒結(jié)后去除并留下氣孔，從而得到多孔陶瓷的制備工藝。

制備工藝	特點(diǎn)	常見(jiàn)的影響因素	現(xiàn)階段存在的主要問(wèn)題
添加造孔劑工藝	工藝簡(jiǎn)單，可制備出形狀復(fù)雜及各種氣孔結(jié)構(gòu)陶瓷	造孔劑的種類(lèi)和添加量	氣孔率較低，氣孔分布均勻性較差
顆粒堆積工藝	工藝簡(jiǎn)單，強(qiáng)度較高	骨料粒度大小和燒結(jié)度	氣孔率較低
有機(jī)泡沫浸漬工藝	工藝簡(jiǎn)單、成本低，可制備高氣孔率的陶瓷	有機(jī)泡沫的種類(lèi)	制品形狀和密度可能不易控制
發(fā)泡工藝	強(qiáng)度和氣孔率高，適合制備閉氣孔的陶瓷	發(fā)泡劑的種類(lèi)	工藝條件可能不易控制

不同制備工藝總結(jié)

二、利用尾礦制備多孔陶瓷

雖然尾礦是一種廢棄物，但其本身還是含有一定量的有用成份，可根據(jù)各尾礦本身的特點(diǎn)作為制備其它材料的添加料，甚至原料。因此，利用尾礦來(lái)制備多孔陶瓷，更是為尾礦的再利用提供了一種可靠的途徑，同時(shí)也降低了多孔陶瓷的制作成本。

（1）利用石墨尾礦制備多孔陶瓷

石墨尾礦的成份較為復(fù)雜，在化學(xué)成份上因尾礦的原料來(lái)源不同而有所差異，但通常含有Si、Al、Ca、Fe、Mg、Na、K、C等。其中，石墨尾礦富含大量的硅酸鹽礦物，SiO₂含量高達(dá) 35%~80%，還含有一定量的Al₂0₃和 CaO，其硅酸鹽大部分以石英狀態(tài)存在。正因?yàn)槭驳V具有較高含量的硅酸鹽等物質(zhì)，所以石墨尾礦也是一種可回收利用的二次資源。

利用石墨尾礦制備多孔陶瓷應(yīng)用

（2）利用鐵尾礦制備多孔陶瓷

鑒于金屬礦尾礦的綜合利用難度較大，其中，鐵礦作為我國(guó)開(kāi)采量最大的金屬礦。其尾礦綜合利用率卻只有7%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家。但近幾十年來(lái)，我國(guó)對(duì)鐵尾礦的綜合利用也取得了很多成果，主要體現(xiàn)在利用鐵尾礦制備燒結(jié)磚﹑免燒磚、混凝土和微晶玻璃等。

利用鐵尾礦制備多孔陶瓷應(yīng)用

（3）利用鋁土礦尾礦制備多孔陶瓷

鋁土礦尾礦主要化學(xué)成分為Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃，約占總量的80%，還有少量的 TiO₂、MgO、CaO、K₂O和Na₂O等。同時(shí)，鋁土尾礦中含有較多的粘土性礦物，因此許多特性與粘土礦物相似，其主要礦物組成為鋁硅酸鹽，這也就是許多研究者利用鋁土礦尾礦制備多孔陶瓷的原因。

利用鋁土礦尾礦制備多孔陶瓷應(yīng)用

總結(jié)

研究表明，可用于生產(chǎn)多孔陶瓷的礦業(yè)尾礦有鉬尾礦、銅尾礦、釩尾礦、鉛鋅尾礦、金尾礦、稀土尾砂、鐵尾礦、珍珠巖尾礦、蛇紋石尾礦等，隨著多孔陶瓷的應(yīng)用逐漸廣泛，近年來(lái)利用尾礦制備多孔陶瓷已受到國(guó)內(nèi)外眾多研究者的關(guān)注，并取得了較大進(jìn)展。相較于用傳統(tǒng)陶瓷原料制備多孔陶瓷，利用尾礦作為制備多孔陶瓷的原料，在一定程度上減輕了陶瓷工業(yè)原料供給的壓力。同時(shí)，也是綠色開(kāi)發(fā)、循環(huán)發(fā)展尾礦資源的一條優(yōu)良途徑，能起到變廢為寶的作用，助力國(guó)家打贏尾礦治理生態(tài)修復(fù)攻堅(jiān)戰(zhàn)。