銅尾礦除鐵預(yù)處及其在瓷磚生產(chǎn)中使用性能研究

王保寶,李玉文

（中條山集團(tuán)陶瓷科技有限公司，運(yùn)城 043700）

1 前言

銅尾礦是在銅選礦過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣。作為我國(guó)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)，山西中條山集團(tuán)光是銅礦峪礦年產(chǎn)銅尾礦就達(dá)900萬(wàn)噸。中條山集團(tuán)于2013 年開始聯(lián)合國(guó)內(nèi)知名科研機(jī)構(gòu)、專業(yè)院校進(jìn)行了銅尾礦制陶項(xiàng)目研究，項(xiàng)目經(jīng)小試、中試，建成了一條日產(chǎn)2.6 萬(wàn)平米全拋釉地磚、一條日產(chǎn)3.5 萬(wàn)平米內(nèi)墻磚生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了銅尾礦綜合利用制備建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)化。

充分利用銅尾礦特性，通過(guò)配方調(diào)試、調(diào)整燒成曲線等一系列生產(chǎn)試驗(yàn)，逐步提高了銅尾礦在生產(chǎn)中的利用率（銅尾礦占比達(dá)到30%左右），但因銅尾礦特性導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品白度較差，產(chǎn)品檔次定位不高，附加值低，創(chuàng)立自有產(chǎn)品品牌、打造企業(yè)形象困難，同時(shí)導(dǎo)致?lián)搅繜o(wú)法進(jìn)一步提高。所以，目前亟需通過(guò)對(duì)尾礦進(jìn)行預(yù)加工來(lái)提升產(chǎn)品檔次，增加尾礦用量，解決企業(yè)發(fā)展瓶頸問(wèn)題。

2 銅尾礦性質(zhì)

通過(guò)對(duì)銅尾礦成分分析，銅尾礦可作為陶瓷原料中的長(zhǎng)石類和石英類原料。但鐵含量過(guò)高，因?yàn)殍F的燒成溫度低，且燒成過(guò)程會(huì)發(fā)生顏色變化，一直是陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中危害最大的化學(xué)成分。把如何降低尾礦中鐵含量為尾礦加工作為突破口來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。

表2 銅尾礦顆粒級(jí)配

石英類原料和長(zhǎng)石類原料在陶瓷原料中硬度最高，在球磨制漿過(guò)程中要球磨至細(xì)度要求所需時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)還造成能源成本增加、球磨內(nèi)襯和球石損耗較大。而尾礦粒徑較小，若能提高原料中銅尾礦的摻量，還可以節(jié)約部分生產(chǎn)成本。

表3 銅尾礦中鐵成分礦物分析結(jié)果

通過(guò)對(duì)鐵成分的礦物分析，鐵成分中非磁性鐵、若磁性鐵占比大，選用一般的磁性設(shè)備無(wú)法有效吸附去除，需要使用磁性高的設(shè)備進(jìn)行除鐵。

3 銅尾礦除鐵試驗(yàn)

首先采用陶瓷生產(chǎn)中普通的選鐵設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證除鐵效果，使用陶瓷生產(chǎn)中原料漿料、粉料和釉料中除鐵器進(jìn)行除鐵。除鐵器內(nèi)除鐵元件為永磁磁棒（磁力強(qiáng)度10000 高斯左右），選用其中的磁棒在實(shí)驗(yàn)室對(duì)尾礦進(jìn)行除鐵后結(jié)果如表4 所示。

通過(guò)除鐵器除鐵后，銅尾礦中鐵含量降低至接近3%，但對(duì)產(chǎn)品白度并未產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響，達(dá)不到預(yù)期效果。

通過(guò)聯(lián)系一些設(shè)備廠家，采用磁力強(qiáng)度更高的電磁除鐵設(shè)備對(duì)銅尾礦進(jìn)行除鐵試驗(yàn)小試，通過(guò)試驗(yàn)后尾礦中鐵含量顯著下降，同時(shí)白度提升明顯（表5），小試試驗(yàn)可以達(dá)到預(yù)期效果。

表5 電磁除鐵器除鐵效果

隨后對(duì)高強(qiáng)電磁除鐵設(shè)備除鐵效果進(jìn)行中試試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，并分析多次除鐵后的試驗(yàn)結(jié)果。

表6 電磁除鐵器多次除鐵效果

通過(guò)多次除鐵試驗(yàn)，在經(jīng)過(guò)兩次除鐵后銅尾礦白度提升明顯，且鐵含量降低至1%以下，鈣、鎂、鉀元素降低，除鐵后的尾礦可作為石英類原料的同時(shí)代替部分長(zhǎng)石類原料；銅尾礦經(jīng)過(guò)三次除鐵后白度提升幅度大、效果較好，鐵含量降低至0.5%以下，成為較為優(yōu)質(zhì)的石英類原料，四次除鐵效果和三次除鐵效果尾礦后成分相差不大，說(shuō)明經(jīng)過(guò)三次除鐵后繼續(xù)使用電磁除鐵對(duì)銅尾礦降低鐵含量的影響效果開始降低，繼續(xù)進(jìn)行除鐵已無(wú)實(shí)際意義。

表7 電磁除鐵器多次除鐵后配方效果（1200℃）

通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)（表3.4），使用兩次除鐵的銅尾礦試驗(yàn)配方白度顯著提高。

4 結(jié)論及產(chǎn)生效益分析

綜上，說(shuō)明通過(guò)高強(qiáng)電磁除鐵設(shè)備能夠有效的降低銅尾礦中鐵的含量從而提升產(chǎn)品白度。尾礦經(jīng)兩次除鐵后可作為石英類、長(zhǎng)石類原料摻加使用，但經(jīng)過(guò)三次以上除鐵的銅尾礦不可作為長(zhǎng)石類，在使用時(shí)需要注意。

尾礦除鐵后將提高尾礦用量，符合國(guó)家大力倡導(dǎo)綠色、環(huán)保、低碳循環(huán)發(fā)展的戰(zhàn)略背景。處理后的尾礦能夠提升產(chǎn)品檔次，提高產(chǎn)品附加值。同時(shí)處理后的尾礦還可作為優(yōu)質(zhì)原料對(duì)外出售。

使用尾礦可降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。尾礦除鐵后作為優(yōu)質(zhì)原料還可和其它廢渣配合爭(zhēng)取達(dá)到增值稅即征即退的標(biāo)準(zhǔn)，在陶瓷行業(yè)冷冬中提升企業(yè)活力。