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石英尾砂综合利用研究综述
来源:中国粉体技术网    更新时间:2015-06-04 11:44:48    浏览次数:
 
     (中国粉体技术网/小悦)石英尾砂是一种宝贵的矿产资源,我国年排放量上千万吨,直接造成严重环境污染、耕地占用、河道水库淤塞等不良后果,其资源化利用已成为必然趋势。石英尾砂的化学成分相对稳定,其在水泥、玻璃、墙体材料、微晶玻璃、釉质材料、硅微粉、电工电子封装材料、化工材料、工业填料等方面均有不同程度的利用,具有广阔的发展前景。本文综述了近几年,石英尾砂在这些方面的综合利用。
1. 建材生产
       从石英尾砂的化学成分看,它完全可以广泛用于建材生产,也能满足耐火材料C级以及铸造三级和四级用石英砂对各成分含量的要求。将石英砂岩加工尾矿综合利用生产建筑材料,达到“一矿多用”的目的,是改变石英砂岩经济效益和社会效益的重要举措。
1.1 生产水泥
       我国2006年水泥年产量达到12.4亿t,以替代水泥生产原燃料的废物利用研究和生产试验工作已得到国家的支持和行业内的重视。石英尾砂的化学成分满足水泥配料要求,加之其碱含量较低,完全可以作为硅质替代原料;从物理性能来看,虽然石英尾矿的易磨性很差但其细度已接近了生料的细度,再经过适当粉磨后,就完全可以满足细度要求。
       有研究人员用铅锌尾矿渣代替硫酸渣、烧石英尾矿代替粘土生产水泥熟料,烧石英尾矿加入量占生料的6.5%,能煅烧出符合要求的熟料,不仅降低了成本,还提高了产量。除此之外,其强度增进率高,28d抗压强度平均64.7MPa,提高2.5MPa左右,可多掺1.5%的混合材,取得了良好的经济效益。
1.2 生产烧结砖和新型墙体材料
       传统烧结粘土砖的生产存在破坏耕地、污染环境、能耗高等难以克服的缺点,政府已明令限制实心粘土砖的生产。科学家研究了石英砂的改性方法及机理,探索出一套最佳的工艺条件,并用改性石英尾砂制备出了高性能烧结砖,石英尾砂加入量达83%,烧结砖的抗压强度达18.97MPa。也有人用SiO2含量为84.21%的石英尾砂加10%粘土,生产出高性能石英砂烧结砖,其抗压强度为35.05MPa,满足国家标准对烧结砖MU30的要求。
       浙江湖州市长兴县利用石英尾砂开发新型墙体材料获得成功,经多次调整配方和技术参数,利用当地的页岩资源,掺入40%~50%的石英砂尾矿、废泥可生产高档次的模数隔热保温墙体材料。利用石英尾砂矿开发砂加气隔热、隔音、保温材料,为建筑节能工作提供材料。除此之外,研究人员还用含石英达30%以上的其他天然石英砂资源或工业废料石英尾砂,采用重量百分比为石英砂30%~90%、增塑剂(高岭土,腐质酸等)1%~5%、熔剂(CaO、MgO等)5%~25%,制备出高性能的新型建筑材料(如:烧结多孔承重砖、烧结实心承重砖、基础标砖、七分砖、承重墙体实心砖、隔墙板等)。所制得的产品具有烧成温度低,耗能少,资源消耗少,生产成本低,性能高等特点。
1.3 生产釉面砖和陶瓷釉面材料
       磁铁石英岩精选废渣石英铁砂,石英含量达58%~62%,在陶瓷坯料中引入15%左右的磁铁石英岩精选废渣可以改善陶瓷坯体和釉层的物理机械性能,可有效地用于生产浓黑色的施釉墙面陶瓷。科学家曾用陶瓷工业废渣生产一次烧釉面砖,坯体配方组成为:板岩15%、高岭土尾矿18%、炉渣35%、钠长石尾矿22%、石英尾矿10%,使釉砖原料成本下降很多。用石英尾砂、紫木节、粘土等可生产卫生陶瓷,有效降低了卫生陶瓷生产成本。用高岭土、瓷石、石英尾砂、长石矿化剂、色料等配料,烧制色泥瓷和色釉瓷,产品性能优良,使用卫生,装饰效果独特,色彩缤纷且釉面不含铅、镉溶出量。
1.4 生产微晶玻璃
       微晶玻璃的生产可以广泛采用粉煤灰、煤矸石、各种尾矿、冶炼炉渣、泥沙、废玻璃等原料。矿渣微晶玻璃板是用硅砂、方解石、长石与矿渣等天然矿物原料加入核化剂与着色剂等化工原料,经过熔制、成型、切割与抛光后形成一种高档装饰或工业用板材,国内外有的称之为微晶大理石、结晶化玻璃、硅晶石板或玻璃陶瓷。该产品能人工调制,可呈现宝石的色彩、玉石的灵气、大理石的柔润,而且在耐磨性、清洁维护性、安全性(放射性与光污染)、耐风压、耐热震性、不燃性等方面均优于天然石材的理化性能。根据化学成分分析,石英尾砂是制造微晶玻璃的理想原料。
2. 改性或超细后作为填料
       有学者用钛酸酯偶联剂对石英尾砂进行了表面改性,改性后的石英尾矿最高使用温度211℃,最大抗水高度3.5m,有优良的防水性能,可作为聚乙烯等塑料的填充剂,在保证制品的加工性和物理机械性能的前提下,适当提高填充量,可降低成本。除此之外,用SiO2 98.0%~99.0%粉石英尾矿,经过研磨、除杂、环氧树脂处理等工序生产出理想的电工专用填料。用石英尾砂经过超细后得到的产品纯度与硅粉产品相近,白度提高近12%,完全可以用作精细陶瓷、优质微孔硅酸钙、绝缘材料和橡胶、塑料、油漆、涂料等的填料。
3. 熔制熔融石英
       熔融石英广泛用于制造玻璃,玻璃管、石英陶瓷和熔融石英匣钵等耐火材料制品,具有广阔的市场和良好的经济效益。利用高岭土尾砂选矿产品粗粒级石英,经配方可熔制出合格的熔融石英产品。熔制出的熔融石英产品外观为不规则块状、粒状;无色、乳白色;透明、半透明状;断口致密光洁、呈玻璃状。经化学分析,SiO2 99.11%,Al2O3 0.30%,Fe2O3 0.059%,满足质量要求。以该尾砂型熔融石英为主要原料(配方中用量为50%~60%),研制的粘土—熔融石英质匣钵,其成型、收缩、干燥、烧成等工艺性能均良好。这种匣钵的使用次数在50次以上仍基本完好,且还可继续使用,而普通匣钵(铝硅镁质匣钵)使用次数不到20次。科学家还通过回收显像管生产中产生的废弃物石英微粉,经过粒化、助剂的添加,成功地应用于屏玻璃和锥玻璃中。
4. 其他用途
       另外石英尾砂还可以用于硅微粉、人工大理石、彩色石英砂、泡化碱、白碳黑等产品的生产原料。
5. 结语
       石英尾砂是一种用途十分广泛的矿产资源,只要合理开发、科学利用,就可以消除污染、变废为宝,拓宽矿产应用范围,提高矿产附加值。其发展前景广阔,应加大研究与开发力度。


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