鉬尾礦綜合利用研究

范佳志，王偉明

（伊春鹿鳴礦業有限公司，黑龍江 伊春 153000）

中國是世界上第三大礦業大國，隨著經濟的快速發展，我國每年的尾礦排放量巨大，若能對這些廢棄資源進行綜合利用，必然能提高資源的利用率，消除對環境的影響，變廢為寶[1-3]。

但是對于共伴生金屬含量較低的尾礦，單獨回收金屬礦物不僅在技術上存在困難，而且經濟上可行性也較低，因此回收尾礦中的非金屬礦物，對于提高礦產資源綜合利用率具有重要意義[4]。

微晶玻璃，又叫玻璃陶瓷，與傳統的金屬材料相比，微晶玻璃具有耐侵蝕、耐磨、不導電、不導磁等優良性能，微晶玻璃可分為硅酸鹽類微晶玻璃、鋁硅酸鹽類微晶玻璃、氟硅酸鹽類微晶玻璃等，特別是硅酸鹽微晶玻璃，被廣泛應用于建筑化工、機械、電化學等領域[5-7]。鉬尾礦中的非金屬礦物主要以硅酸鹽和碳酸鹽為主，因此采用尾礦制備微晶玻璃的研究具有可行性[8，9]。

某大型鉬礦開采造成大量的鉬尾礦堆積，所以將鉬尾礦制備成高附加值的微晶玻璃具有良好的社會效益和經濟效益。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

實驗原料為某大型鉬礦鉬尾礦，化學組成見表1。從鉬尾礦化學組成來看，適合用作生產微晶玻璃的主要原料。其余材料包括石英砂、純堿、方解石、氧化鋅、碳酸鋇、硼砂等。原料主要成份為SiO2-Al2O3-CaO。其中SiO2構成微晶玻璃的骨架，Al2O3提高玻璃的化學穩定性、熱穩定性等。CaO起到降低原料熔點，調節熔渣的流動。

表1 原料化學成分%

1.2 試驗工藝

微晶玻璃的生產工藝主要有燒結法和壓延法。燒結法因工藝比較簡單，工藝要求比較低的特點，目前在國內被廣泛采用。本試驗采用燒結法制備微晶玻璃，試驗工藝流程如圖所示。

圖1 燒結法制備微晶玻璃工藝流程

1.3 試驗過程

主晶相的選擇對制備出良好微觀結構及理化性能的材料有重要影響。根據鉬尾礦的組成，選擇硅灰石(CaO·Al2O3·SiO2)為制備材料的主晶相，鈣長石等為副晶相。CaO對熔體結晶能力影響相當大。為使制品析晶及不發生失透，CaO含量選擇15%～20%。Al2O3含量10%左右，以達到結晶均勻，促進玻璃的分相與析晶的目的。SiO2是網絡形成體，適當增加SiO2有利于減緩高溫析晶傾向，但其含量太高如超過70%，則玻璃粘度太大，制品幾乎不能結晶；而SiO2含量太低（如小于40%），則玻璃易失透，制品無法成型，因此，引入SiO250%～60%。

試驗分別選用鉬尾礦含量為50%、60%、70%、80%的原料制備微晶玻璃，控制石英砂、純堿、方解石、氧化鋅、碳酸鋇、硼砂等輔料配比。主要以透輝石和硅灰石為主晶相，采用燒結法工藝得到玻璃粒料，而后晶化制備微晶玻璃。

2 試驗結果與討論

試驗分別選用鉬尾礦含量為50%、60%、70%、80%的原料可以制得玻璃料粒，得到微晶玻璃高尾礦添加量的玻璃粒料呈深綠、棕黑色；低尾礦添加量的玻璃粒料呈淺綠色，見圖2。玻璃料粒晶化后經過切磨拋后的微晶石樣品最終以鉬尾礦原色、灰色、黑色和三種混合色等四種為最優，見圖3。

圖2 鉬尾礦含量依次為50%、60%、70%、80%的原料制得的玻璃料粒

圖3 玻璃料理晶化后經過切磨拋后的微晶石樣品

按照建材行業標準“JC/T872—2000建筑裝飾用微晶玻璃”檢測了鉬尾礦微晶玻璃的彎曲強度、耐酸堿性和體積密度。并與天然石材和JC/T872—2000行業標準規定的微晶玻璃理化指標進行了對比，如表2所示。

鉬尾礦微晶玻璃的綜合性能優于大理石和花崗石。尾礦微晶玻璃除色差外，其它指標均達到或超過JC/T872—2000規定的微晶玻璃理化指標。對于鉬尾礦微晶玻璃色差稍大于JC/T872—2000行業標準的原因，可能是因為所檢測的微晶玻璃樣品具有不同尾礦用量和花色配方組成的不規則仿花崗石花紋，而非單色系，由于測試儀器和檢測方法的局限性，容易造成檢測結果偏大所致。

表2 鉬礦尾礦微晶玻璃與天然石材等理化指標對比

根據GB6566—2010建筑材料放射性核素限量國家標準要求，建筑主體材料產品內照射指數不大于1.0，外照射指數不大于1.3；環保行業標準HJ/T 297-2006《環境標志產品技術要求：陶瓷磚》要求陶瓷磚環境產品的內照射指數不大于1.0，外照射指數不大于1.3；環保行業標準HJ/T 296-2006《環境標志產品技術要求：衛生陶瓷》要求衛生陶瓷環境產品的內照射指數不大于1.0，外照射指數不大于1.3。鉬尾礦微晶玻璃樣品放射性指標，內照射指數0.1，外照射指數外照射指數0.1，符合A類標準。

表3 鉬礦尾礦微晶玻璃放射性核素限量檢測結果

3 結論

鉬尾礦是含鐵、鋁、鈣、鎂的高硅尾礦，適合于研制以硅灰石和透輝石為主晶相的SiO2-Al2O3-CaO三元系微晶玻璃系微晶石，具有耐磨、耐腐蝕、抗沖擊、高強度、熱穩定、保溫隔熱、柔和光感等優良性能。使用鉬尾礦可占原料的50%以上，添加晶著色劑，熔劑等配料，可用燒結法工藝在1500℃～1520℃左右制成符合行業技術標準的灰、黑色微晶玻璃系微晶石，為尾礦的綜合開發利用提供了一種思路，具有一定的指導意義。