[发明专利]一种基于高碱性铜尾矿的轻质高强陶粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于高碱性铜尾矿的轻质高强陶粒及其制备方法。该陶粒的原料按照重量份包括：高碱性铜尾矿55～100份，抛光渣0～35份，调节剂0～20份，发泡剂0～0.6份。通过将铜尾矿、抛光渣、调节剂与发泡剂水磨造粒后，经预烧、烧结与冷却得到。本发明首次以高碱性铜尾矿为主要原料制备的陶粒，针对不同的使用场景，可通过配合比及烧制工艺的调整实现其堆积密度、筒压强度与吸水率的可控调整。同时，铜尾矿和抛光渣作为属于工业废弃物，本发明使用铜尾矿和抛光渣制备陶粒，解决其堆存及处理难等问题的同时，可降低陶粒生产成本，提升其经济附加值。

技术领域

本发明属于固体废弃物处理与资源化利用技术领域，具体涉及一种基于高碱性铜尾矿的轻质高强陶粒及其制备方法。

背景技术

铜尾矿又称为铜尾砂，是由自然铜矿石经破碎、粉磨和精选等工艺处理后排出的低附加值固体废弃物，主要分布于安徽、河南、江西等省份。据有关部门统计，截至2014年我国铜尾矿的堆存总量高达30亿吨，并以每年约3亿吨的增量继续增长，占全国尾矿总量的20％左右。

我国铜尾矿的年综合利用率仅为8.2％，远低于国外水平，大量的铜尾矿因无法有效利用而只能选择尾矿库坝堆存的方式处理。铜尾矿的堆存不仅会侵占土地资源，激化人地矛盾，严重破坏当地生态环境，同时尾矿库坝还存在溃坝的风险，容易引起地质灾害，限制当地经济发展，严重危害当地人民群众的生命财产安全。因此，拓展铜尾矿的资源化综合利用途径，提高其综合利用率，对于中国铜矿行业的绿色化发展具有重要的意义。

陶粒是一种在回转窑中经发泡生产的轻骨料。它具有球状的外形，表面光滑而坚硬，内部呈蜂窝状，有密度小、热导率低、强度高的特点。陶粒具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、抗碱集料反应性优异等。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种基于高碱性铜尾矿的轻质高强陶粒及其制备方法，具体采用以下的技术方案：

一种基于高碱性铜尾矿的轻质高强陶粒，所述原料按照重量份包括：高碱性铜尾矿55～100份，抛光渣0～35份，调节剂0～20份，发泡剂0～0.6份；所述高碱性铜尾矿为K₂O、Na₂O、CaO和MgO的质量百分数总和≥12％的铜尾矿。

高碱性铜尾矿在化学成分上与粘土类物质类似(一般K₂O、Na₂O、CaO和MgO的质量百分数总和≥12％，称之为高碱性铜尾矿)，SiO₂和Al₂O₃含量较高，可以在高温下形成玻璃质熔体，赋予陶粒强度；此外，高碱性铜尾矿中含有较高含量的氧化钾、氧化钙与氧化铁等熔剂氧化物在焙烧时起助熔作用，还可以降低液相生成的温度。根据上述特点，本发明以高碱性铜尾矿为主要原料，通过粉磨及烧制等工艺制备轻质高强陶粒，以实现陶粒成本的降低及高碱性铜尾矿的再利用的目的。

优选地，在上述原料中，高碱性铜尾矿中的组成按照质量百分数如下：55％～65％SiO₂、13％～18％Al₂O₃、7％～10％K₂O，4％～6％CaO、1～3％MgO、0.1％～0.3％Na₂O和3％～5％Fe₂O₃。抛光渣中的组成按照质量百分数如下：65％～72％SiO₂、17％～22％Al₂O₃和0.5～4％SiC。

优选地，在上述原料中，发泡剂为纳米碳化硅。高碱性铜尾矿≤400目，抛光渣≤400目，调节剂≤400目。掺合料为矿粉和粉煤灰中的至少一种。

本发明还提供了一种上述轻质高强陶粒的制备方法，包括以下步骤：将高碱性铜尾矿、抛光渣、调节剂与发泡剂水磨均匀，随后造粒成球，将料球烘干后经预烧、烧结与冷却，得到轻质高强陶粒。