銅尾礦在建筑陶瓷墻地磚生產(chǎn)中的應(yīng)用

王保寶 李玉文

摘 要：銅尾礦又稱銅尾砂，是銅礦石經(jīng)粉碎、精選后剩下的細(xì)粉沙粒，因主要成分為SiO2、Al2O3、K2O、Na2O等，且富含多種微量元素，適用于建筑陶瓷生產(chǎn)。本文介紹了利用銅尾礦生產(chǎn)建筑陶瓷墻地磚的生產(chǎn)實踐和注意事項，為銅尾礦的綜合利用提供參考。

關(guān)鍵詞：銅尾礦；資源綜合利用；生產(chǎn)應(yīng)用；工藝方案

1應(yīng)用背景

銅尾礦又稱銅尾砂，是銅礦石經(jīng)粉碎、精選后剩下的細(xì)粉沙粒。我國年銅尾礦產(chǎn)出量達3億噸以上，并有數(shù)十億噸的堆存，環(huán)境負(fù)荷不斷增大。目前銅尾礦主要采用尾礦庫堆存，只在井下充填、有價資源回收和建材領(lǐng)域制備多孔陶瓷材料、水泥混合材等方面取得一些進展，但利用總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上排放速度。

山西中條山集團作為我國重要的銅生產(chǎn)基地之一、華北地區(qū)最大的銅聯(lián)合企業(yè)，光是銅礦峪礦年產(chǎn)銅尾礦就達900萬噸。因缺乏利用途徑，尾礦只能排放到尾礦庫，積存已達一億余噸。中條山集團于2013年開始聯(lián)合國內(nèi)知名科研機構(gòu)、專業(yè)院校進行了銅尾礦制陶項目研究，項目經(jīng)小試、中試，建成了一條日產(chǎn)2.6萬平米全拋釉地磚、一條日產(chǎn)3.5萬平米內(nèi)墻磚生產(chǎn)線，實現(xiàn)了銅尾礦綜合利用制備建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)化。

2? 銅尾礦性質(zhì)

2.1銅尾礦中的多種微量元素

銅尾礦中含有多種微量元素，主要化學(xué)成分如表1。

從表1中可以看出銅尾礦主要成分為SiO2、Al2O3、K2O、Na2O等，比較符合建筑陶瓷生產(chǎn)需要，且微量元素眾多，易于燒成。

2.2銅尾礦的主要礦物組成

2.3銅尾礦光譜分析結(jié)果

尾礦樣的XRD衍射圖譜見圖1。從圖中可以看出，銅尾礦主要由絹云母、綠泥石、石英、長石、方解石及少量磁鐵礦等礦物組成。根據(jù)礦物衍射分析及成分分析，尾礦礦物成分適合作為陶瓷原料中的長石類和石英類原料。

3? 應(yīng)用工藝方案

3.1尾礦的輸送及濃密

中條山集團尾礦采用濕排工藝，約20%濃度的尾礦漿用溜槽導(dǎo)流至尾礦庫后，按照安全規(guī)范多點放礦排放堆存。因直接使用存在水分過高問題，工藝設(shè)計從溜槽截流用加壓泵輸送到廠區(qū)安裝的濃密機，通過濃密機將尾礦漿濃密至50%～55%濃度，用計量泵計量入連續(xù)式球磨機制漿。但在實際應(yīng)用中，濃密機效果達不到工藝穩(wěn)定要求，且故障率高，配方波動較大。雖然采用了大儲量漿池進行攪拌均化，效果仍不夠理想。為徹底解決問題，陶瓷公司建設(shè)了兩個大沉淀池，將尾礦漿沉淀、晾曬后，通過鏈板式喂料機準(zhǔn)確計量喂料，解決了質(zhì)量波動困擾。但此辦法效率較低、成本偏高。

3.2燒成

中條山陶瓷公司兩條生產(chǎn)線均采用寬體窯爐燒成，窯爐較長。銅尾礦中鐵、鈣、堿含量及微量元素較高，整體呈現(xiàn)低溫特性，瓷磚坯體出現(xiàn)液相、軟化時間較早，為保障磚型，必須對窯爐燒成曲線進行相應(yīng)調(diào)整。一是整體下調(diào)燒成溫度；二是根據(jù)窯爐內(nèi)磚體變化，適當(dāng)調(diào)低中溫段溫度；三是縮短低溫區(qū)長度，適當(dāng)延長中溫氧化時間；四是降低瓷磚吸水率控制指標(biāo)，地磚按照“雙零低吸”進行控制。

4? ?應(yīng)用效果及注意事項

4.1效果

經(jīng)過不斷摸索，銅尾礦的摻加量提高到30%，大幅節(jié)約了生產(chǎn)原料成本。

窯爐整體溫度相比同類企業(yè)低15～20℃，大大節(jié)約了能耗。

地磚產(chǎn)品全部實現(xiàn)了“雙零低吸”，提高了產(chǎn)品競爭力。

實現(xiàn)了“低溫快燒”，更利于產(chǎn)量提高。

4.2注意事項

工藝設(shè)計方案中對尾礦處理環(huán)節(jié)至關(guān)重要，需要高度關(guān)注。建議盡量采用壓濾機等干燥后，用計量稱準(zhǔn)確計量使用更為有利。

要對窯爐燒成曲線進行不斷摸索，保障磚型穩(wěn)定合格。

因為銅尾礦中鐵含量高，坯體偏黑。除了可以從產(chǎn)品的吸水率等內(nèi)在指標(biāo)彌補，也可以選擇生產(chǎn)仿古磚、地鋪石等對坯體白度要求不高的產(chǎn)品。

如果對采用高梯度的除鐵設(shè)備對銅尾礦適當(dāng)除鐵，應(yīng)用范圍和效果可以更好。

5? ?結(jié)語

銅尾礦具有儲量豐富、低價易得優(yōu)勢，且富含多種微量元素，具有極高的利用價值。目前研究主要仍集中在井下填埋、提取有價元素、用于水泥、陶瓷等領(lǐng)域，利用率較低。近年來國內(nèi)外研究人員通過不斷試驗，在發(fā)泡陶瓷生產(chǎn)、尾礦制砂、預(yù)拌混凝土，甚至超高性能混凝土UHPC應(yīng)用方面取得較大突破，相信在不久的將來，銅尾礦將不斷擴大應(yīng)用領(lǐng)域，提升附加值，真正實現(xiàn)“變廢為寶”。