[发明专利]一种铜矿尾矿渣多孔陶瓷材料及制备方法

说明书

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袱。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－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50~200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250~600℃，保温10~30分钟后继续加热升温至600~1050℃，保温10~30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900~1300℃，烧结保温时间为30~80分钟，升温速度为2~10℃/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1~15MPa，压制时间1~10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1050~1180℃，使原料转化为高强度的陶瓷晶相。