[发明专利]一种泡沫注凝成形-低温烧结制备铁尾矿多孔陶瓷的方法

说明书

本发明公开了一种泡沫注凝成形‑低温烧结制备铁尾矿多孔陶瓷的方法。通过球磨法将铁尾矿粉和去离子水混合均匀，配制成料浆；将有机单体、交联剂和分散剂注入料浆中继续球磨；在球磨后的料浆中添加发泡剂和稳泡剂，通过高速机械搅拌使料浆发泡；将引发剂和催化剂注入发泡料浆中，搅拌均匀后将料浆倒入模具内凝胶成形，再进行脱模、干燥；将干燥后的多孔坯体放入马弗炉中，在低于1120℃的温度下进行烧结，得到铁尾矿多孔陶瓷。使用本方法制备多孔陶瓷，固废利用率高，可有效缓解铁尾矿对环境的危害，而且所制备的多孔陶瓷具有孔隙率高、孔径小且分布均匀、成形参数可控、烧结温度低等优点，并具有良好的物理性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，特指一种以铁尾矿为原料制备多孔陶瓷的方法。更具体地说，本发明涉及一种用泡沫注凝成形-低温烧结工艺制备铁尾矿多孔陶瓷的方法。

背景技术

铁尾矿是铁矿石经过选矿工艺选取铁精矿后排放的固体废弃物。我国的粗钢产量多年来稳居世界第一，随着钢铁产能的增加，对铁矿石的需求不断加大，产生的铁尾矿也日益增多。根据国家发改委发布的《中国资源综合利用年度报告(2014)》，截止到2013年底我国尾矿累积堆存量为146亿吨，当年尾矿产量高达16.5亿吨，其中铁尾矿占50.9％。长期以来，铁尾矿因成分复杂且受地理位置影响较大、传统尾矿制品附加值低等原因，其利用率很低，除少量铁尾矿应用于建筑材料和回填矿山采空区以外，其余铁尾矿均筑坝堆存，不仅增加了钢铁生产企业的成本，而且破坏了堆场的周边环境，导致钢铁企业的安全环保压力剧增，已成为影响钢铁工业可持续发展的棘手问题。

以北京为例，北京西北部山区矿产资源丰富，其中铁矿主要分布在密云境内。通过实地调查，近年来密云地区每年净增铁尾矿约100万吨，其中完全无法回收利用的泥状细颗粒铁尾矿占35％。铁尾矿的大量堆存不仅占用宝贵的土地资源，破坏植被，而且已经威胁到北京重要水源地密云水库的水质，存在着巨大的安全隐患。

本发明以铁矿石精选后的细颗粒铁尾矿为原料，通过泡沫注凝成形-低温烧结工艺制备铁尾矿多孔陶瓷，具有固废利用率高、多孔陶瓷孔隙率可调、烧结温度低、力学性能好等优点，规模化应用后可加快铁尾矿的利用步伐，缓解铁尾矿对生态环境造成的压力。

在建筑材料方面，目前铁尾矿的主要利用途径为生产建筑用砖及混凝土。例如发明专利“一种铁尾矿生产加气混凝土砌块方法”(申请号201510297640.8)以选矿过程中产生的铁尾矿为原料，加入合适比例的硅砂、水泥、生石灰、石膏、水和铝粉膏生产混凝土砌块。发明专利“一种耐水性能优良的低硅铁尾矿免蒸块及制备方法”(申请号201510332088.1)以铁尾矿和固化剂为原料，添加硬脂酸乳液或硬脂酸钠乳液及三乙醇胺，通过陈化、轮碾、加压成形、养护等步骤制得耐水性优良的低硅铁尾矿免蒸砖。发明专利“一种掺铁尾矿超轻珍珠岩保温板及其制备方法”(申请号201510636119.2)以珍珠岩、胶凝材料、铁尾矿、激发剂、水等为原料，通过混料、成型、脱模、养护等工艺制备超轻珍珠岩保温板。发明专利“一种铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法”(申请号201410438728.2)将铁尾矿添加至熟料中，细磨后制得铁尾矿硅酸盐水泥。发明专利“用高硅铁尾矿制造低膨胀微晶玻璃的方法”(申请号201610029118.6)以铁尾矿、石英砂、氧化铝及碳酸锂等为原料制备高硅铁尾矿微晶玻璃。但上述发明中所用铁尾矿原料均为粗颗粒铁尾矿，泥状细颗粒铁尾矿难以应用，且铁尾矿只是原料中的一部分，有的甚至使用量很少。为进一步提高铁尾矿的利用率，解决细颗粒铁尾矿目前完全无法利用的难题，寻找更为适合的应用点无疑是一条行之有效的途径。