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选厂尾矿在装饰建材中的应用研究 南 方 冶 金 学 院 X 7 - ／ 。 ‘摘要 】 』 介鲴尾矿鲸台利用的新选径，井讨论采用尾矿生产彩色 的一般方 法和原理． 对工艺 过程的彤 棚 ， 掣／ 矿 关 键 词 ；J 尾 矿 综 合 利 用 ．彩 色 砂建 筑 材 料 ，V 3 ≤ 。 一l 一 l 一 、 ’／ I 前言 我国许多有色金属矿 山每年排放出大量 尾矿。不仅 占用 了大量土 地，荇 染 生 态 环 境，消耗巨额治理费用，而且，每年雨季， 尾矿埙还常常出现险情，是一个长期得不到 很好婿决的 问题 。迄 今为 止，我 国有 色金属 矿 山的尾矿利 用还 基本 上停 留在回收残 留金 属组分的级 段上 ，并 在这 方面 的科 研上 投入 了大量人力物力。本文从另一角度出发，研 究探讨尾矿综合利用的另一途径即用选厂 尾矿生产彩色砂这种建筑装饰材料，为尾矿 的综 合利用开辟 了一 个新 的研究应 用领域 。 彩色砂是国内近年来 开发的一种新型外 墙装饰材料 ，它的 外观装 饰效果为 砂壁状， 质感丰富，富有 立体感，装饰效果好，成为 宾馆，饭店，办公楼，住宅及其它高层建筑 的理想装饰材料。 目前，国内彩色砂的生产 均直接采用石英矿砂，经预选，粗碎，细碎 和筛分的原料制备过程，再和无机颜料细磨 料混匀，在高温下烧结而成。这种生产工艺 的成本 很高。与此相 比， 由于 有色金属选厂 尾矿中石 英含量 较高，利 用尾砂 生产彩色砂 则可 省 去采矿 ，破碎 ，细磨及 提纯等费用， 进而大大 降低原 料成本， 而且不会对环境的 自然地形地貌造成新的破 坏，还可减轻因尾 矿排放对土壤，环境，大气等破坏的压力， 节约 治理尾 矿的 费用 ，具有 巨大的经济效 益 和 社会效益 。 2 试样 制取 试样采 自某钨矿选厂尾矿，用筛分方法 将原料筛分成多个粒级原料，以备生产不同 粒级彩色砂产品之需。 斜 锌自 { } 琏 * 嘣噼 溅嘲嘲} 溅 辫艇 描 { 搏 蟪 礴蚪 对尾矿 溢流 的浓度、尾矿q C a C O 。 含 量 的混 合比的关系，日方将在明年作进一步研究。 如果此项技术成功，可取消将要建设的石灰 乳制备 设施 以节省投资 。并列 同类型的矿山 酸碱废水治理有很大的现实 意 义 和 推广价 值。 4 经济和环境效益 采 用 了以废治废，综 合利用，酸碱废水 大中和治理方案，可以大 大 的 节 省酸，碱 量。酸碱废水综合治理比单独治理每年可节 省石灰9 ． 5 万t ， 节省硫酸 8 2 S 0 t ， 总 计 节 省费 用为 9 1 9 ． 5 万 元／ a 。 利用4 尾矿 库反应沉淀 ，不 再另建反应 沉淀设施，节省了基建投资。 将4 尾矿库的回水率提高 ．1j 8 O ，每年 可节 约新水1 9 2 5 万t ，并 可节约新 水 取水费 用1 6 o 7 ／ 元。 酸碱废 水经过综 合治理 ，提高 回水 率， 减少 外排水 量，不但缓 和当地水源不足 的困 难，而且可减少污染，改善地区环境，恢复 生态 平衡 。 参考文献 略 责任编辑张烧臻 一 目 { 一 甫鸟矿山 l g 5 、3 维普资讯 矿物分析表明，试样的矿 物 成 份 以石 英，长石、绢云母搂，碳酸盐类，辉石，角 闪石、石榴子石、绿混石为主，其化学成份 见表 1 。 3 试验流程及结果 3 ． 1 试 验流程 将尾砂与颜料、粘结剂，矿化剂按适当 比例混合后，经着色一千燥一烧结后，得到 彩砂产 品。 在工艺过程中，采用了无机金属氧化物 作为配制彩色砂的颜料。采用不同的颜料配 方，可 以得到不 同颜 色的 彩 砂 产 品，如 黄 色，绿色、粉红色，蓝色等。粘结剂的使用 可以使配成的色料在尾砂表面润湿，分散均 匀并牢固的牯附在砂粒表面上。添加矿化剂 是为了降低彩色砂的烧结温度，节约能源。 尾砂与色料的配比要根据粒度太小及不同颜 色的要 求进行 调整 。一般而 言，粒度越太， 比表面积越小，所 需色料 也越少，反之则 越 多。 3 ． 2 试验 结果 用上述方 法试制 的彩色砂所 具有的理 化 性能见 表2 。 裹2 彩色砂的理化性能 理化性质 检翮方法 现象 耐水性 耐酸性 耐碱性 耐磨性 抗冻性 耐水落性 热稳 定性 水中长期浸抱 5 嘶盐酸溶液浸泡3 2 h 5 Na OH溶{ 莨 浸泡2 4 h 机 炮搅拌 2 h 一 2 5 ℃ 冻 8 h．融 l ．重复 【 5 在 沸7 K 中煮 l h 在马弗 炉中升 温副4 0 0 ℃ ．保温 1 h 不 褪色 不 褪色 不 褪色 不 褪 色 不褪色 不 褪 色 不 褪色 4 影响因素及烧结机理 4 ． 1 影 响因素． 用尾矿 生产 彩色 砂，主 要 的 影 响因素 有。色料配制 ，烧结温度，烧结时间，颗粒 粒度及烧成气氛等，现分别筒述如下o 4 ． 1 ． 1 颜料配制 不同颜色的彩色砂需甩不 同 的 颜 料配 方，表3 列出了几种常用颜料的配方。 裹8 颜料配方 颜色 配方成分 裱蓝色 黑色 绿色 杏 黄色 粉红色 氧化钴，氧化锌，氧化银，石英特，硼砂 氧化钴、氧化锫，氧化铁、氧化锰 氧化铬、氧化锌，氧化铝，礤砂 氧化钍，氧化铁，氧亿锌 氧 化铝， 氧化锌 ，礤砂 4 ． 1 ． 2 烧成温度 烧成温度是影响彩砂生产的最主要因素 之一 。理 想色彩的彩色砂应 在适 宜的温度 下 烧成。对于每一种颜料而言，都有一个相应 的烧成温度，只有在这个特定的温度范日内 烧成，才能呈现 出特定的颜色。这就要求精 确控制烧成温度，温度过高，则产生的液相 过多，会使砂粒间粘结成块，不 能 保 证 质‘ 量}温度过低，色料与砂粒粘结不牢，易褪 色，也同样影响产品质量。试验中，根据不 同颜色，温度控制在8 0 0 1 0 0 0 ℃的范围内。 4 ． I ． 3 烧 成时 间 兢成时间对彩砂的产品质量 也有一定的 影 响。 在一 定的烧成温度 下，保 持一定 的烧 成时间，一方面可以保证固相及液相反应的 充分进行，另一方面也能使彩砂具有一定的 光泽。烧成 时间过 短，则烧 结过程不完全 ， 固相及液相反应不充分，造成色彩不均匀， 且缺少光泽I但过分地延长烧成时间也会产 生不良后果，一方面砂粒问会粘结成团块， 选广尾矿在装饰建材中的应用研究刘维平 一 6 5 维普资讯 另一方 面也造成了不必要的能源消耗。 4 ． 1 ． 4 颗粒 粒度 在配科过程中，无机颜料与矿化翔混合 时的磨细程度也直接影响彩砂的烧成质量。 色剂的粒度一般要求1 0 0 小于3 0 0 目，过粗 则难于使用，并缺乏遮盖力，致使烧成后的 砂粒表面色彩呈斑点状，影 响色泽的均匀。 但过分细磨色料也会因不能充分熔于釉中发 生滚釉， 同时经 济上 也不合理 4 ． 1 ． 5 烧 成气氛 煅烧气氛对彩砂的颜色 形 成 有 很大影 响。同一着色剂在不同的煅烧气氛中呈现不 同的颜色，如氧化铜或氧化亚铜在氧化气氛 中呈绿色，在还原气氛中呈红色等。为方便 生产，一般在氧化气氛中烧成，以保证颜色 不被还原，发色稳定，获得 预 定 的 均一颜 色。 除上述因素外，添加剂的用量，色料用 量，搅拌均匀程度、加水量以及干燥程度等 因素都对彩色砂的烧成质量有不同程度的影 响。 4 ． 2 烧结机理初探 彩色砂的烧结过程可分为固相和渡相反 应，其烧结机理比较复杂，一般认为 固液相 烧结主要的推动力是表面能。 ， 任何物质的表面，离子结合情况，表面 性质等和物质内部的离子都是不同的。内部 离子在其周围各个方向上均能与附近相邻离 子结合，处于比较稳定的状态。而物质表面 的离子在外部方向上没有槽 邻 离 子 与之结 合，处于未饱和的不稳定状态，因此，便产 生一种物质表面向物质 内部迁移的趋势，造 成具有较高表面能的状态。生产彩色砂的尾 矿颗粒与着色剂颗粒均有较大的比表面积， 因而具有较大的表面船，从而使相互接触的 一 6 6 ～ 微粒结合在一起。在烧结过程中，正是表面 铝使昆矿颓粒与着色剂颓粒间的表面相互吸 附，润湿，直至熔 融，发生 了一系 列复杂的 物理化学变化，使尾砂表面包上了一层稳定 的着 色金 属硅酸盐。 彩色砂的烧结过程主要是扩散过程a众 所周知，各种物质的晶格中均有空穴 由于 表面能的作用，就会产生从高浓度 向低浓度 空穴的迁移现象。 ． 一般认为，当相邻的 联粒接触时，大于六边的边界向内凹，小于 六边的边界向外凸。由于凹表面的界面能大 于凸表面的界面能，颗粒的界面向着较小的 颗粒中心运动，结果导致大颗粒增大，小颗 粒缩小直至完全消失。随着 烧 结 温 度的升 高，物质颗粒阃先形成相互连通的遂道和气 孔，当相对密度达到9 6 时，大多数气孔己 成为彼此隔绝的封闭孔，随着气孔的缩小， 气孔内的气压可能增至与界面能平衡。 为了降低烧成温度，节约能源，生产中 添加了少量的矿化剂，降低烧结温度，并产 生少 量液相。 由于波相填 充物料 内孔隙 以及 液相表面力的作用，使颗粒相互紧靠，彼此 粘结，气孔率迅这下降，强度、硬度随之提 高，在较低温度较短时间内完成烧结，生产 出合乎要求的彩砂。 5 结语 利用选厂尾矿生产彩色砂，使其应用于 装饰材料，是尾矿综合利用的另一新途径。 对于降低新材料的生产成本，提高叠业综合 经济效益，扩大经营范围，延长矿山生产年 限，改善环境等有着巨大的经济效益和社会 效益，是一个值得认真加以研究和开发的新 领域。 责任编辑康晓茜 有色矿 一1 口 g 5 ． 维普资讯