一種利用銅尾礦制備高強度泡沫玻璃材料的方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種利用銅尾礦制備高強度泡沫玻璃材料的方法，屬于工業固廢資源綜合利用和環境保護領域。
【背景技術】
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[0002]隨著工業化快速發展，我國工業固體廢棄物的產生量和堆存量不斷增加，其中工業尾礦的積存量達到約60億噸，且每年仍以新增排放約3億噸的速度增加。目前礦山加強了尾礦再選技術開發，回收其中伴生金屬或非金屬資源，但產生的“二次”尾礦絕大部分仍是堆存處理，占用土地資源，污染周邊環境。利用經過改性的尾礦作為建筑材料的原料，或者作為采礦采空區的充填材料使用是尾礦利用的兩大重要途徑，但目前實踐應用量有限，提高尾礦綠色資源化綜合利用率仍是當前的重要任務。
[0003]銅尾礦是銅生產企業經過浮選或浸出等工藝選取銅資源后排放的固體廢料，含有大量的硅酸鹽礦物，可作為制備玻璃或者陶瓷材料的主要原料。專利公開號CN102924113A提出了一種銅尾礦制備多孔陶瓷吸附或過濾材料的方法，專利公開號CN103030341A、專利公告號CN100591635C提供了利用銅尾礦制備導熱系數低、用于保溫的多孔材料的方法，這些方法在工藝上都具有可行性，但制備過程均使用了成孔劑，在高溫過程中成孔劑發泡氣孔難以控制。專利公告號CN102674883B提供了一種利用銅尾礦制備泡沫陶瓷保溫板的方法，該方法在成型過程中進行發泡，氣孔結構較易控制，但高溫燒結時為維持常溫下產生的氣孔結構，需嚴格控制燒成制度，對窯爐要求非常高，并且生產周期長、能耗較大，因此不利于技術推廣應用。

【發明內容】

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[0004]本發明的目的是提供一種工藝相對簡單、易于實現的利用銅尾礦制備高強度泡沫玻璃材料的方法，實現銅尾礦資源的綜合利用，該方法具有明顯的社會、經濟和環境效益。
[0005]本發明的具體技術方案，包括以下步驟:
[0006]1、稱料混合:按照各原料重量份數組成稱取原料，各原料重量份數組成為:銅尾礦55?70份、鋼渣25?40份、石英砂0?7份、助熔劑3?6份，并在料罐中攪拌，混合均勻；
[0007]2、高溫熔制:將攪拌均勻的混合料進行高溫熔融，熔融溫度控制為1470°C?1550°C，熔融時間為20min?60min，形成均勻熔體；
[0008]3、水淬制料:將均勻熔體水淬，制得玻璃顆粒料，烘干后球磨，過80目篩，獲得玻璃粉體料；
[0009]4、玻璃料燒結:將球磨后的玻璃料壓制成型或裝填入耐熱模具中，送入燒結爐中燒結，燒結制度為:
[0010]預熱階段，室溫?300°C，升溫速率7?10°C /min，300°C保溫lOmin ；
[0011]快速升溫階段，300 °C?800 °C，升溫速率15?30°C /min ；
[0012]保溫燒結階段，800°C?燒結溫度，升溫速率5?7°C /min，燒結溫度為830°C?1000 °C，恒溫保溫時間為20min?60min ；
[0013]冷卻階段，燒結溫度?500°C，冷卻速率10?20°C /min，500°C以下可快速冷卻。
[0014]本發明具有以下優點:
[0015](1)工業固廢用量占原料總重量比例高達80%?95%，是一種工業固廢大規模資源化利用的途徑，可實現銅尾礦資源的“綠色”利用。
[0016](2)未采用成孔劑發泡方式，制備工藝不需要添加成孔劑，工藝相對簡單，制備過程容易控制，有利于實現工業化推廣應用。
[0017](3)所用原料全部為無機材料，符合國家A級不燃標準，且制備的泡沫玻璃材料性能優越，其抗壓強度可達到60MPa，抗折強度可達到20MPa。
【具體實施方式】
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[0018]實施例1
[0019]按照各原料重量份數組成稱取原料，各原料重量份數組成為:銅尾礦60份、鋼渣30份、石英砂5份、助熔劑5份，并在料罐中攪拌，混合均勻；將攪拌均勻的混合料進行高溫熔融，熔融溫度控制為1500°C，熔融時間為30min，形成均勻熔體；將均勻熔體水淬，制得玻璃顆粒料，烘干后球磨，過80目篩，獲得玻璃粉體料；將球磨后的玻璃料壓制成型或裝填入耐熱模具中，送入燒結爐中燒結，燒結溫度為850°C，恒溫保溫時間為60min ;冷卻后得到泡沫玻璃材料，體積密度為0.95g/cm3，抗壓強度59.97MPa，抗折強度17.05MPa。
[0020]實施例2
[0021]按照各原料重量份數組成稱取原料，各原料重量份數組成為:銅尾礦55份、鋼渣35份、石英砂4份、助熔劑6份，并在料罐中攪拌，混合均勻；將攪拌均勻的混合料進行高溫熔融，熔融溫度控制為1470°C，熔融時間為60min，形成均勻熔體；將均勻熔體水淬，制得玻璃顆粒料，烘干后球磨，過80目篩，獲得玻璃粉體料；將球磨后的玻璃料壓制成型或裝填入耐熱模具中，送入燒結爐中燒結，燒結溫度為900°C，恒溫保溫時間為60min ;冷卻后得到泡沫玻璃材料，體積密度為0.71g/cm3，抗壓強度40.37MPa，抗折強度19.53MPa。
[0022]實施例3
[0023]按照各原料重量份數組成稱取原料，各原料重量份數組成為:銅尾礦65份、鋼渣30份、石英砂0份、助熔劑5份，并在料罐中攪拌，混合均勻；將攪拌均勻的混合料進行高溫熔融，熔融溫度控制為1550°C，熔融時間為20min，形成均勻熔體；將均勻熔體水淬，制得玻璃顆粒料，烘干后球磨，過80目篩，獲得玻璃粉體料；將球磨后的玻璃料壓制成型或裝填入耐熱模具中，送入燒結爐中燒結，燒結溫度為1000°C，恒溫保溫時間為30min冷卻后得到泡沫玻璃材料，體積密度為0.65g/cm3，抗壓強度30.22MPa，抗折強度5.46MPa。
[0024]實施例4
[0025]按照各原料重量份數組成稱取原料，各原料重量份數組成為:銅尾礦70份、鋼渣25份、石英砂0份、助熔劑5份，并在料罐中攪拌，混合均勻；將攪拌均勻的混合料進行高溫熔融，熔融溫度控制為1550°C，熔融時間為30min，形成均勻熔體；將均勻熔體水淬，制得玻璃顆粒料，烘干后球磨，過80目篩，獲得玻璃粉體料；將球磨后的玻璃料壓制成型或裝填入耐熱模具中，送入燒結爐中燒結，燒結溫度為950°C，恒溫保溫時間為40min ;冷卻后得到泡沫玻璃材料，體積密度為0.57g/cm3，抗壓強度27.87MPa，抗折強度5.03MPa。
【主權項】
1.一種利用銅尾礦制備高強度泡沫玻璃材料的方法，其特征在于:所用原料包括銅尾礦、鋼渣、石英砂、助熔劑，各原料按重量份數組成為:銅尾礦55?70份、鋼渣25?40份、石英砂0?7份、助熔劑3?6份。所述方法具體步驟如下: (1)稱料混合:按照各原料重量份數組成稱取原料，并在料罐中攪拌，混合均勻； (2)高溫熔制:將攪拌均勻的混合料進行高溫熔融，熔融溫度控制為1470°C?1550°C，恪融時間20min?60min，形成均勾恪體； (3)水淬制料:將均勻熔體水淬，制得玻璃顆粒料，烘干后球磨，過80目篩，獲得玻璃粉體料； (4)玻璃料燒結:將球磨后的玻璃料壓制成型或裝填入耐熱模具中，送入燒結爐中燒結，燒結制度為: 預熱階段，室溫?300°C，升溫速率7?10°C /min，300°C保溫lOmin ； 快速升溫階段，300 °C?800 °C，升溫速率15?30°C /min ； 保溫燒結階段，800 °C?燒結溫度，升溫速率5?7°C /min，燒結溫度為830°C?1000 °C，恒溫保溫時間為20min?60min ； 冷卻階段，燒結溫度?500°C，冷卻速率10?20°C /min，500°C以下可快速冷卻。2.根據權利要求1所述一種利用銅尾礦制備高強度泡沫玻璃材料的方法，其特征在于:所用鋼渣為鋼鐵廠多級破碎磁選后鋼渣尾渣或細磨深度回收鐵質后的鋼渣尾泥。3.根據權利要求1所述一種利用銅尾礦制備高強度泡沫玻璃材料的方法，其特征在于:所用助熔劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀的一種或多種。
【專利摘要】一種利用銅尾礦制備高強度泡沫玻璃材料的方法，屬于工業固廢資源綜合利用和環境保護領域。將銅尾礦、鋼渣、石英砂、助熔劑等原料混合后，經過高溫熔融，水淬，玻璃料粉磨、燒結等工序獲得高強度泡沫玻璃材料。本發明中工業固廢用量占原料總重量比例高達80％～95％，是一種工業固廢大規模資源化利用的途徑，可實現銅尾礦資源的“綠色”利用。并且本發明制備工藝未采用成孔劑發泡方式，工藝相對簡單，制備過程容易控制，有利于實現工業化推廣應用。所用原料全部為無機材料，符合國家A級不燃標準，其制備的泡沫玻璃材料性能優越，抗壓強度可達到60MPa，抗折強度可達到20MPa。
【IPC分類】C03C11/00, C03C6/10, C03B19/09
【公開號】CN105417958
【申請號】CN201510995461
【發明人】艾仙斌, 李曉暉, 熊繼海, 范敏, 席細平, 石金明, 王賀禮, 桂雙林
【申請人】江西省科學院能源研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月29日