[发明专利]一种以硫铁尾矿为原料制备粘土质耐火材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料制备领域，是一种以硫铁尾矿为原料制备粘土质耐火材料的方法。

背景技术

硫铁尾矿是硫铁矿选矿后排出的废渣。长期以来硫铁尾矿作为废渣被排弃于地面或山沟，严重污染环境。同时从可持续发展的角度来看，硫铁尾矿也是一种潜在的二次资源，合理、有效地综合利用这些废弃资源，对于节约矿产资源和保护生态环境具有重要意义。

我国硫铁尾矿废渣堆存量巨大。以全国六大硫铁矿区之一的四川省为例，其硫铁矿储量居全国第一，其中川南地区（宜宾、泸州两市）硫铁矿又占全省的97%，预测储量达45.2亿吨，而尾矿量约占原矿的60-70%。估算目前川南地区地面堆存的尾矿已达1000多万吨。由于各硫铁矿企业的选矿工艺流程、设备条件及技术水平相差较大，因此川南硫铁尾矿的化学成分波动较大。川南硫铁尾矿的化学组成为（重量百分比）SiO₂ 30~52%，Al₂O₃ 25~40%，CaO 0.2~2.0%，Fe₂O₃ 0.6~19%，TiO₂ 0.5~7.0%，SO₃ 0.5~4.5%，其它杂质组分 1~5%。这种硫铁尾矿的主要矿物成分是高岭石，还含有少量锐钛型、黄铁矿和方解石等矿物杂质。该尾矿中较细的部分是半软质粘土，主要矿物成分为高岭石，含有锐钛矿、有机质、水云母等及未被选出的黄铁矿，黄铁矿含量较少。而较粗的部分则形成尾砂，灰白色颗粒，粒度一般在1～5 mm，很难水化，属硬质黏土，其间嵌有未裂开的黄铁矿。

从以上川南硫铁尾矿的化学组成可见，其最主要的化学成分是Al₂O₃和SiO₂。Al₂O₃-SiO₂二元相图是硅酸铝质耐火材料中的基础相图，也是该体系耐火材料的基础。硅酸铝质耐火材料的化学组成、相组成和耐火材料性能之间存在着内在联系。当粘土中的A1₂O₃含量为20%～50%时，可根据下式近似计算其耐火度t：

t=（360＋A1₂O₃－R）/0.228                                         （1-1）

式中：A1₂O₃──把粘土中的A1₂O₃和SiO₂总量换算为100%时，所A1₂O₃占的质量分数；

R──其它杂质的质量分数。

以前述硫铁尾矿化学组成的平均值为计算依据，根据（1-1）式计算出硫铁尾矿的耐火度为1690℃。此外实际分析测试了一个硫铁尾矿样品，其化学组成（重量百分比）为：SiO₂38.41%，A1₂O₃ 32.40%，CaO 3.02%，TiO₂ 4.01%，MgO 0.76%，Fe₂O ₃ 1.91%，Na₂O :0.16%，K₂O 0.35%，SO₃ 0.92%，烧失量 14.30%，余量为其他微量成分。以此为计算依据计算出该硫铁尾矿的耐火度为1703℃。因此，从理论上说，可以使用硫铁尾矿制备硅酸铝体系耐火材料。在硅酸铝体系耐火材料中一般可按Al₂O₃含量将耐火材料分为半硅质耐火材料(Al₂O₃ 15～30％)、粘土质耐火材料(Al₂O₃ 30～48％)、高铝质耐火材料(Al₂O₃>48％)三类。