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一種利用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法

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一種利用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001] 本發(fā)明涉及直接利用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法,屬于固體廢棄物資源 綜合利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】:
[0002] 中間包覆渣是冶金連鑄過(guò)程,在中間包加入中間包覆蓋劑進(jìn)行相關(guān)的中間包冶金 后排出的固體廢棄物。我國(guó)是鋼鐵生產(chǎn)大國(guó),年產(chǎn)粗鋼約8億噸,而隨著國(guó)家建設(shè)步伐加 快,對(duì)高品質(zhì)鋼材的需求量也越來(lái)越大,高品質(zhì)鋼材在粗鋼中比例也逐步提高,在冶煉高品 質(zhì)鋼材,都會(huì)經(jīng)過(guò)連續(xù)鑄造過(guò)程,故此冶金中間包覆渣產(chǎn)出量也會(huì)逐步提高。
[0003] 現(xiàn)在關(guān)于冶金中間包覆渣的綜合利用的研宄尚未提出,現(xiàn)用的處理方式僅為先磁 選出鐵后再堆積或填埋的簡(jiǎn)單方式,而這樣的處理方式,勢(shì)必占用大面積的土地,同時(shí)長(zhǎng)期 的堆積和填埋,使得中間包覆渣里面的重金屬M(fèi)n、Cr等離子浸出,污染土地。
[0004] 本發(fā)明將冶金中間包覆渣作為原料應(yīng)用于陶瓷材料行業(yè),經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的工藝過(guò)程, 完成冶金中間包覆渣大量的消耗,生產(chǎn)高強(qiáng)度的材料,并且將重金屬M(fèi)n、Cr等離子固溶于 材料的晶體中,實(shí)現(xiàn)冶金中間包覆渣的高效、綠色利用。
[0005] 同時(shí),我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)每年需要大量的非金屬礦物資源,充分利用工業(yè)固體廢渣 代替天然礦物資源,可以減少天然非金屬礦物資源的開(kāi)發(fā),也避免過(guò)度開(kāi)采帶來(lái)的生態(tài)系 統(tǒng)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明人在長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),要能夠大量利用冶金中間包覆渣并制備出具有良 好性能的陶瓷材料產(chǎn)品,可以同時(shí)加入部分粘土和長(zhǎng)石的物料,使得生坯有良好的塑性,并 且可以進(jìn)一步加入石英等其他陶瓷原料補(bǔ)充化學(xué)組分。
[0007] 本發(fā)明的目的是為了彌補(bǔ)對(duì)中間包覆渣高附加值利用的空缺,提供的一種有效利 用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法,該方法使冶金中間包浮渣資源得到了有效且高值 的利用,同時(shí)采用低溫?zé)?,?jiǎn)單可行,有利于工業(yè)化生產(chǎn),具有明顯的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效 益。
[0008] 一種利用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法,其特征在于:采用冶金中間包覆 渣經(jīng)破碎,并配以其它配料,制備陶瓷材料,主要包括如下步驟,
[0009] a、取經(jīng)過(guò)破碎處理的中間包覆澄,或者中間包覆澄與粘土、長(zhǎng)石和石英的一種或 幾種混料后作為陶瓷原料進(jìn)行研磨,采用干法研磨制粉或者濕法研磨制粉工藝;
[0010] b、對(duì)所得原料粉末進(jìn)行加濕或干燥,并進(jìn)一步造粒、成型或直接與骨料混合后加 工成型;
[0011] C、將成型后的陶瓷材料生坯送進(jìn)窯爐燒成。
[0012] 所述冶金中間包覆渣是中間包運(yùn)輸或冶金連鑄過(guò)程形成的固體廢棄物,其化學(xué)組 成的特征為 28% <Si02〈50%,12% <CaO〈26%,10% <MnO〈25%,1. 5% <Fe203〈20%,10% <(Mg0+Al203)〈35%。
[0013] 在步驟a中采用的原料各組分的重量百分配比為:冶金中間包覆渣25-100%,粘 土 0-50%、長(zhǎng)石 0-25%,石英 0-15%。
[0014] 在步驟b將原料粉末直接與骨料混合后加工成型中,骨料為加入的河砂、粗砂、尾 礦砂、廢棄陶瓷磚惰性骨料中的一種或幾種混料,陶瓷原料粉末與骨料的摻入比例為原料 粉末 50-95 %,骨料 5-50 %。
[0015] 在步驟c過(guò)程中,坯體最高燒成溫度為1050-1150°C。
[0016] 在步驟b中使用陶瓷原料粉末制備的陶瓷材料具有較高的抗折強(qiáng)度和較低的吸 水率,抗折強(qiáng)度值能夠超過(guò)60MPa,吸水率值小于2%;在步驟b中將陶瓷原料粉末中混入骨 料并制備為陶瓷燒結(jié)磚,其抗壓強(qiáng)度值可超過(guò)260MPa。以上制備陶瓷材料顏色呈自然黑色 或褐色,無(wú)需添加著色劑。中間包覆渣可用于生產(chǎn)建筑陶瓷和高強(qiáng)工業(yè)用陶瓷的原料,也可 以作為陶瓷增強(qiáng)劑添加和微晶玻璃熔塊使用。
[0017] 本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于,根據(jù)其組成特點(diǎn),提出利用中間包覆渣制備陶瓷的新利 用方法;并通過(guò)組成設(shè)計(jì),巧妙將有害的Mn、Fe離子轉(zhuǎn)變成有利的陶瓷組分和礦相,從而能 夠增加陶瓷的強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)陶瓷制備;同時(shí)利用中間包覆渣經(jīng)過(guò)高溫熔化和成分較均一 的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)其低溫節(jié)能制備。實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用結(jié)果證明,利用中間包覆渣制備的陶瓷抗折強(qiáng)度 達(dá)到甚至超過(guò)陶瓷磚國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)35MPa的2-4倍,同時(shí)燒結(jié)溫度比傳統(tǒng)陶瓷1130-1230低約 100。。?
[0018] 本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達(dá)到的有益效果是:
[0019] 1、本發(fā)明利用冶金中間包覆渣制造一種新型的陶瓷材料,該方法充分發(fā)揮了 其富含SiOdPCaO的特點(diǎn),使冶金中間包覆渣得到了高效且高值的利用,其利用率達(dá)到 25-100%。
[0020] 2、本發(fā)明采用冶金中間包覆渣已經(jīng)過(guò)高溫熔化,成分均勻,適合低溫?zé)?,燒成?度為1050-1150°C,低于傳統(tǒng)建筑陶瓷制備溫度約100°C,顯著減少能源消耗,有較為明顯 的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。
[0021] 3、本發(fā)明是一種新型的高強(qiáng)硅鈣體系陶瓷材料,同時(shí)還利用了中間包覆渣含量中 氧化錳、氧化鋁、等組成特點(diǎn),經(jīng)過(guò)原料匹配,可制備出具有力學(xué)性能好等陶瓷材料,所有實(shí) 驗(yàn)得出的陶瓷具有高強(qiáng)度、低吸水率的優(yōu)越性能,抗折強(qiáng)度普遍在60Mpa以上,最高可達(dá) 155. 94Mpa,吸水率普遍在0. 25%水平,最低可達(dá)0. 1%。故此中間包覆渣可用于生產(chǎn)建筑 陶瓷和高強(qiáng)工業(yè)用陶瓷的原料,也可以作為陶瓷增強(qiáng)劑添加和微晶玻璃熔塊使用。
[0022] 4、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)在上述高強(qiáng)度陶瓷材料基礎(chǔ)上摻入大量廉價(jià)惰性骨料,作為制備陶 瓷燒結(jié)磚的原料,降低燒結(jié)磚成本,同時(shí)制備出的陶瓷燒結(jié)磚具有較高的抗壓強(qiáng)度,抗壓強(qiáng) 度值能夠超過(guò)260MPa,所制備顏色呈自然黑色或褐色,無(wú)需添加昂貴的著色劑,大大降低了 燒結(jié)磚的成本。
【具體實(shí)施方式】:
[0023] 中間包覆渣成分組成如表1(采用熒光分析儀測(cè)試獲得),其中實(shí)施例1-4采用中 間包覆渣1 ;實(shí)施例5-7采用中間包覆渣2。
[0024] 表1中間包覆渣成分組成
[0025]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法,其特征在于:采用冶金中間包覆渣 經(jīng)破碎,并配以其它配料,制備陶瓷材料,主要包括如下步驟, a、 取經(jīng)過(guò)破碎處理的中間包覆澄,或者中間包覆澄與粘土、長(zhǎng)石和石英的一種或幾種 混料后作為陶瓷原料進(jìn)行研磨,采用干法研磨制粉或者濕法研磨制粉工藝; b、 對(duì)所得原料粉末進(jìn)行加濕或干燥,并進(jìn)一步造粒、成型或直接與骨料混合后加工成 型; c、 將成型后的陶瓷材料生坯送進(jìn)窯爐燒成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法,其特征 在于:所述冶金中間包覆渣是中間包運(yùn)輸或冶金連鑄過(guò)程形成的固體廢棄物,其化學(xué)組 成的特征為 28% <Si02〈50%,12% <CaO〈26%,10% <MnO〈25%,I. 5% <Fe203〈20%,10% 〈(MgCHAl2O3)〈35 %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法,其特征在 于:在步驟a中采用的原料各組分的重量百分配比為:冶金中間包覆渣25-100%,粘土 0-50%、長(zhǎng)石 0-25%,石英 0-15%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種利用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法,其特征 在于:在步驟b將原料粉末直接與骨料混合后加工成型中,骨料為加入的河砂、粗砂、尾礦 砂、廢棄陶瓷磚惰性骨料中的一種或幾種混料,陶瓷原料粉末與骨料的摻入比例為陶瓷原 料粉末50-95 %,骨料5-50 %。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法,其特征在 于:在步驟c過(guò)程中,還體最高燒成溫度為1050-1150°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法,其特征在 于:在步驟b中使用陶瓷原料粉末制備的陶瓷材料具有較高的抗折強(qiáng)度和較低的吸水率, 抗折強(qiáng)度值能夠超過(guò)60MPa,吸水率值小于2% ;在步驟b中將陶瓷原料粉末中混入骨料 并制備為陶瓷燒結(jié)磚,抗壓強(qiáng)度值可超過(guò)260MPa;以上制備陶瓷材料顏色呈自然黑色或褐 色,無(wú)需添加著色劑;中間包覆渣可用于生產(chǎn)建筑陶瓷和高強(qiáng)工業(yè)用陶瓷的原料,也可以作 為陶瓷增強(qiáng)劑添加和微晶玻璃熔塊使用。
【專利摘要】一種利用冶金中間包覆渣生產(chǎn)陶瓷材料的方法,屬于固廢綜合利用領(lǐng)域。中間包覆渣組成中28%<SiO2<50%,12%<CaO<26%,10%<MnO<25%,1.5%<Fe2O3<20%,10%<(MgO+Al2O3)<35%;陶瓷原料中,中間包覆渣占25-100%,關(guān)鍵配料占:粘土0-50%、長(zhǎng)石0-25%和石英0-15%。原料經(jīng)傳統(tǒng)陶瓷工藝加工燒制獲得陶瓷產(chǎn)品,其最高燒結(jié)溫度為1050-1150℃,抗折強(qiáng)度值超過(guò)60MPa,吸水率值小于2%;原料中加入骨料而制備的陶瓷燒結(jié)磚抗壓強(qiáng)度可超過(guò)260Mpa。本發(fā)明可用于生產(chǎn)建筑陶瓷、陶瓷燒結(jié)磚和高強(qiáng)度工業(yè)用陶瓷材料,也可以作為陶瓷增強(qiáng)劑和微晶玻璃熔塊使用,生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單可行,有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C04B33-138
【公開(kāi)號(hào)】CN104844158
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510159438
【發(fā)明人】李宇, 裴德健, 張玲玲, 趙立華, 蒼大強(qiáng)
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日
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