一種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，通過對于錳方硼石尾礦進行煅燒預處理、石油鉆井廢液浸漬、再優化制備陶瓷磚的原料組成及其含量，調節陶瓷磚的物化性能，制備出耐壓、低密度的錳方硼石尾礦陶瓷磚。
【專利說明】
一種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于陶瓷磚領域，特別涉及一種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法。
【背景技術】
[0002 ]廢物綜合回收是一件功在當今，利在后世的事情。建國以來，我國礦山企業堆積了大量的尾礦，由于開采模式單一，開采工藝落后，開采設備陳舊，導致大量尾礦殘存，無法有效回收再利用。另外，尾礦自身帶有超標污染物或有害組分，在選礦過程中又加入的各種化學藥劑殘存在尾礦當中，在沒有經過處理情況下，直接堆放在地表，不僅占用大量的土地，還嚴重污染了周圍的環境。錳方硼石是一種罕見的錳氯硼酸鹽礦物，首次發現于美國，在中國境內，薊縣等地區存在錳方硼石礦床;不過礦物開采過程中，存在大量的錳方硼石尾礦，如何利用該錳方硼石尾礦是一件值得思考的事情。
[0003]在石油與天然氣的開采、鉆探以及修井過程中，將產生大量的鉆井廢液，主要由鉆井液、鉆肩、以及各種作業產生的廢液等組成。鉆井廢液組成復雜，一般呈堿性，pH值在8.4?12之間，有的可達13以上；固相顆粒粒度一般在0.0I?0.3μπι之間(即94 %以上顆粒通過200目篩)，外觀一般呈粘稠流體或半流體狀，具有顆粒細小、級配差不大、粘度大、含水率高不易脫水(含水率約在30%?90%)等特性。且其自然干結過程緩慢，干結物遇水浸濕后易再度形成鉆井廢液樣物，會對排放點及附近地帶的土壤物性產生長期的不良影響;廢泥漿含油量高，部分鉆井廢液含油量達10%以上;鉆井廢液固含量高，主要為膨潤土和有機高分子處理劑、煤矸石、加重材料、巖肩以及污水流經地面時攜帶的泥砂及表層土等;此外由于鉆井廢液中含有各種有機和無機類化學處理劑，其中的重金屬、CODCr值、Oil及表面活性劑等有害物質濃度較高，個別有害物污染指標超出國家允許排放濃度的數百倍。
[0004]陶瓷磚是由粘土和其他無機非金屬原料，經成型、燒結等工藝生產的板狀或塊狀陶瓷制品，用于裝飾與保護建筑物、構筑物的墻面和地面。通常在室溫下通過干壓、擠壓或其他成型方法成型，然后干燥，在一定溫度下燒成。
[0005]使用尾礦來制備陶瓷磚也有不少的研究，如CN102795837A公開了一種石墨礦尾渣復合陶瓷磚及燒結工藝，由石墨礦尾渣、膨潤土、葉蠟石、石英等燒結而成;而專門針對于石油鉆井廢液和錳方硼石尾礦來制備陶瓷磚的研究還未看到。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是針對上述問題，本發明研制出一種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，同時，對于錳方硼石尾礦進行煅燒預處理、石油鉆井廢液浸漬、再優化制備陶瓷磚的原料組成及其含量，調節陶瓷磚的物化性能，制備出錳方硼石尾礦陶瓷磚。
[0007]—種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，包括如下制備工藝:
[0008](I)錳方硼石尾礦預處理，包括破碎、細磨、脫水和預燒處理步驟:
[0009](2)石油鉆井廢液浸漬；
[0010](3)混合、陳腐；
[0011]⑷造粒、成型；
[0012](5)燒結。
[0013]具體來說，一種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，
[0014]包括如下制備工藝:
[0015](I)錳方硼石尾礦預處理:錳方硼石尾礦主要化學成分包含石英、橄欖石、白云石和錳方硼石，以及少量的滑石、菱沸石、氧化亞鐵和利蛇紋石；
[0016]預處理過程為，首先將錳方硼石尾礦破碎，得到粒度為2-8.5mm的顆粒，隨后進一步細磨，使得其粒徑小于0.25mm；隨后在80-89 °C下脫水，并在800-845°C下預燒0.6h;隨爐冷卻，并再次磨細，使其粒徑小于0.07mm ；
[0017](2)石油鉆井廢液浸漬:將石油鉆井漿料進行固液分離，得到石油鉆井廢液，將預處理的錳方硼石尾礦進行石油鉆井廢液浸漬，浸漬溫度為40-44°C，浸漬時間為12-24h，得到石油鉆井廢液浸漬后浸漬液和石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦；
[0018](3)混合、陳腐:取如下重量份的物質混合，石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦40-60份，廢棄陶瓷磚4-17份，煤矸石4-17份，剛玉4_17份，粉煤灰4_17份，硅灰4_17份，玻化微珠4-17份，硅酸鹽水泥4-17份，秸桿廢料4-17份，珍珠巖1-3份，有機纖維1-3份，磷石膏1-3份，氧化鋁溶膠1-3份，聚丙烯纖維1-2份，硫酸鈉1-2份，檸檬酸1-2份，PVA 1_2份，膨潤土1-2份，減水劑1-2份，石墨粉1-2份，石油鉆井廢液浸漬后的浸漬液200-290份，在攪拌機中攪拌1-2.5h，混合均勻后，并陳腐12.5h;
[0019](4)造粒、成型:將陳腐料干燥、造粒，隨后冷等靜壓兩次成型；
[0020](5)燒結:將成型體放入燃燒室中燒結，燒結溫度為1000-1200攝氏度，燒結時間為2_4h，燒結完畢后冷卻，即得錳方硼石尾礦陶瓷磚。
[0021]作為優選，所述二次成型中，第一次成型壓力為10_30MPa，成型時間為l_2.5h;第二次成型的壓力為60-70MPa，成型時間為l-2.5h。
[0022]作為優選，所述浸漬溫度為42°C。
[0023]作為優選，取如下重量份的物質混合，石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦53份，廢棄陶瓷磚9份，煤矸石9份，剛玉9份，粉煤灰9份，硅灰9份，玻化微珠9份，硅酸鹽水泥9份，秸桿廢料9份，珍珠巖3份，有機纖維3份，磷石膏3份，氧化鋁溶膠3份，聚丙烯纖維I份，硫酸鈉I份，檸檬酸I份，PVA I份，膨潤土I份，減水劑I份，石墨粉I份，石油鉆井廢液浸漬后的浸漬液250份，在攪拌機中攪拌2.5h，混合均勻后，并陳腐12.5h。
[0024]—種上述的錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法所制備的錳方硼石尾礦陶瓷磚，該陶瓷磚的強度大于37MPa，比重小于1.4g/cm30
[0025]本發明的有益效果:
[0026](I)本發明通過對于錳方硼石尾礦進行廢物利用，制備出適合支撐劑使用的陶瓷磚，同時，在制備陶瓷磚過程中，還選擇了石油鉆井廢液、廢棄陶瓷磚和秸桿廢料等廢物作為主要成分，所制備的陶瓷磚具有強度高、比重小；
[0027](2)本發明采用石油鉆井廢液浸漬錳方硼石尾礦，對于其中的金屬離子進行堿性條件下的沉淀，同時，廢液中的石油在坯體燒結過程中，可以使得該陶瓷磚存在多孔結構，使得該陶瓷磚輕質。
[0028](3)具體來說，本發明的通過對錳方硼石尾礦進行預處理、浸漬處理，得到石油鉆井廢液浸漬后浸漬液和石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦，其中的浸漬液含有大量石油;而為了提高陶瓷磚各原料的粘結性，本發明選擇同為廢料的廢棄陶瓷磚和煤矸石，同時為了優化粘結效果，本發明還選擇了氧化鋁溶膠；同時，為了提高陶瓷磚的耐壓等強度，通過添加有機纖維、聚丙烯纖維和膨潤土，減水劑和石墨粉，組成多維的結構；而在提高陶瓷磚輕質作用的基礎上，本發明采用免燒工藝，并且選擇復合凝膠材料玻化微珠和硅酸鹽水泥以及其穩定劑磷石膏、氧化鋁溶膠、硫酸鈉、PVA等，提高陶瓷磚的物化性能。而錳方硼石尾礦本身的主要化學成分包含石英、橄欖石、白云石和錳方硼石，以及少量的滑石、菱沸石、氧化亞鐵和利蛇紋石，其中的橄欖石、白云石和錳方硼石，對于調節陶瓷磚的耐壓強度有重要影響，而石英、滑石等組分，也降低了該陶瓷磚的燒成溫度。
[0029](4)本發明的錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法的制備方法工藝簡單，環保，且便于工業化生產。
【具體實施方式】
[0030]下面結合具體的實施例，并參照數據進一步詳細描述本發明。應理解，這些實施例只是為了舉例說明本發明，而非以任何方式限制本發明的范圍。
[0031]實施例1:
[0032]—種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，包括如下制備工藝:
[0033](I)錳方硼石尾礦預處理:錳方硼石尾礦主要化學成分包含石英、橄欖石、白云石和錳方硼石，以及少量的滑石、菱沸石、氧化亞鐵和利蛇紋石；
[0034]預處理過程為，首先將錳方硼石尾礦破碎，得到粒度為5mm的顆粒，隨后進一步細磨，使得其粒徑小于0.25mm;隨后在85°C下脫水，并在820 °C下預燒0.6h;隨爐冷卻，并再次磨細，使其粒徑小于0.07mm ；
[0035](2)石油鉆井廢液浸漬:將石油鉆井漿料進行固液分離，得到石油鉆井廢液，將預處理的錳方硼石尾礦進行石油鉆井廢液浸漬，浸漬溫度為42°C，浸漬時間為16h，得到石油鉆井廢液浸漬后浸漬液和石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦；
[0036](3)混合、陳腐:取如下重量份的物質混合，石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦53份，廢棄陶瓷磚9份，煤矸石9份，剛玉9份，粉煤灰9份，硅灰9份，玻化微珠9份，硅酸鹽水泥9份，秸桿廢料9份，珍珠巖3份，有機纖維3份，磷石膏3份，氧化鋁溶膠3份，聚丙烯纖維I份，硫酸鈉I份，檸檬酸I份，PVA I份，膨潤土I份，減水劑I份，石墨粉I份，石油鉆井廢液浸漬后的浸漬液250份，在攪拌機中攪拌2.5h，混合均勻后，并陳腐12.5h;
[0037](4)造粒、成型:將陳腐料干燥、造粒，隨后冷等靜壓兩次成型;所述二次成型中，第一次成型壓力為20MPa，成型時間為2.5h;第二次成型的壓力為70MPa，成型時間為2.5h。
[0038](5)燒結:將成型體放入燃燒室中燒結，燒結溫度為1100攝氏度，燒結時間為3h，燒結完畢后冷卻，即得錳方硼石尾礦陶瓷磚。該陶瓷磚的強度為39MPa，比重為1.25g/cm3。
[0039]實施例2:
[0040]一種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，包括如下制備工藝:
[0041 ] (I)錳方硼石尾礦預處理:錳方硼石尾礦主要化學成分包含石英、橄欖石、白云石和錳方硼石，以及少量的滑石、菱沸石、氧化亞鐵和利蛇紋石；
[0042]預處理過程為，首先將錳方硼石尾礦破碎，得到粒度為2mm的顆粒，隨后進一步細磨，使得其粒徑小于0.25mm;隨后在80°C下脫水，并在835 °C下預燒0.6h;隨爐冷卻，并再次磨細，使其粒徑小于0.07mm ；
[0043](2)石油鉆井廢液浸漬:將石油鉆井漿料進行固液分離，得到石油鉆井廢液，將預處理的錳方硼石尾礦進行石油鉆井廢液浸漬，浸漬溫度為44°C，浸漬時間為20h，得到石油鉆井廢液浸漬后浸漬液和石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦；
[0044](3)混合、陳腐:取如下重量份的物質混合，石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦40份，廢棄陶瓷磚4份，煤矸石1份，剛玉4份，粉煤灰15份，硅灰12份，玻化微珠17份，硅酸鹽水泥5份，秸桿廢料4份，珍珠巖I份，有機纖維2份，磷石膏1.5份，氧化鋁溶膠I份，聚丙烯纖維2份，硫酸鈉2份，檸檬酸I份，PVA 2份，膨潤土1.5份，減水劑2份，石墨粉1.3份，石油鉆井廢液浸漬后的浸漬液200份，在攪拌機中攪拌2.0h，混合均勻后，并陳腐12.5h;
[0045](4)造粒、成型:將陳腐料干燥、造粒，隨后冷等靜壓兩次成型;所述二次成型中，第一次成型壓力為15MPa，成型時間為1.011;第二次成型的壓力為6510^，成型時間為1.511。
[0046](5)燒結:將成型體放入燃燒室中燒結，燒結溫度為1000攝氏度，燒結時間為2h，燒結完畢后冷卻，即得錳方硼石尾礦陶瓷磚。該陶瓷磚的強度為39MPa，比重為1.3g/cm3。
[0047]實施例3:
[0048]—種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，包括如下制備工藝:
[0049](I)錳方硼石尾礦預處理:錳方硼石尾礦主要化學成分包含石英、橄欖石、白云石和錳方硼石，以及少量的滑石、菱沸石、氧化亞鐵和利蛇紋石；
[0050]預處理過程為，首先將錳方硼石尾礦破碎，得到粒度為7mm的顆粒，隨后進一步細磨，使得其粒徑小于0.25mm;隨后在83°C下脫水，并在800 °C下預燒0.6h;隨爐冷卻，并再次磨細，使其粒徑小于0.07mm ；
[0051 ] (2)石油鉆井廢液浸漬:將石油鉆井漿料進行固液分離，得到石油鉆井廢液，將預處理的錳方硼石尾礦進行石油鉆井廢液浸漬，浸漬溫度為43°C，浸漬時間為12h，得到石油鉆井廢液浸漬后浸漬液和石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦；
[0052](3)混合、陳腐:取如下重量份的物質混合，石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦60份，廢棄陶瓷磚12份，煤矸石4份，剛玉17份，粉煤灰4份，硅灰4份，玻化微珠4份，硅酸鹽水泥4份，秸桿廢料8份，珍珠巖2份，有機纖維2.5份，磷石膏2份，氧化鋁溶膠2份，聚丙烯纖維1.5份，硫酸鈉I份，梓檬酸2份，PVA 2份，膨潤土I份，減水劑2份，石墨粉2份，石油鉆井廢液浸漬后的浸漬液230份，在攪拌機中攪拌1.5h，混合均勻后，并陳腐12.5h;
[0053](4)造粒、成型:將陳腐料干燥、造粒，隨后冷等靜壓兩次成型;所述二次成型中，第一次成型壓力為30MPa，成型時間為1.5h;第二次成型的壓力為60MPa，成型時間為2.0h。
[0054](5)燒結:將成型體放入燃燒室中燒結，燒結溫度為1200攝氏度，燒結時間為2.5h，燒結完畢后冷卻，即得錳方硼石尾礦陶瓷磚。該陶瓷磚的強度為38.6MPa，比重為1.2g/cm3。
[0055]實施例4:
[0056]—種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，包括如下制備工藝:
[0057](I)錳方硼石尾礦預處理:錳方硼石尾礦主要化學成分包含石英、橄欖石、白云石和錳方硼石，以及少量的滑石、菱沸石、氧化亞鐵和利蛇紋石；
[0058]預處理過程為，首先將錳方硼石尾礦破碎，得到粒度為8.5mm的顆粒，隨后進一步細磨，使得其粒徑小于0.25mm;隨后在89°C下脫水，并在845°C下預燒0.6h;隨爐冷卻，并再次磨細，使其粒徑小于0.07mm ；
[0059](2)石油鉆井廢液浸漬:將石油鉆井漿料進行固液分離，得到石油鉆井廢液，將預處理的錳方硼石尾礦進行石油鉆井廢液浸漬，浸漬溫度為40°C，浸漬時間為24h，得到石油鉆井廢液浸漬后浸漬液和石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦；
[0060](3)混合、陳腐:取如下重量份的物質混合，石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦47份，廢棄陶瓷磚17份，煤矸石17份，剛玉12份，粉煤灰17份，硅灰17份，玻化微珠13份，硅酸鹽水泥17份，秸桿廢料17份，珍珠巖1.5份，有機纖維I份，磷石膏I份，氧化鋁溶膠2.3份，聚丙烯纖維2份，硫酸鈉2份，檸檬酸1.5份，PVA I份，膨潤土 2份，減水劑I份，石墨粉1.8份，石油鉆井廢液浸漬后的浸漬液290份，在攪拌機中攪拌1.0h，混合均勻后，并陳腐12.5h;
[0061](4)造粒、成型:將陳腐料干燥、造粒，隨后冷等靜壓兩次成型;所述二次成型中，第一次成型壓力為lOMPa，成型時間為2.0h;第二次成型的壓力為62MPa，成型時間為1.0h。
[0062](5)燒結:將成型體放入燃燒室中燒結，燒結溫度為1150攝氏度，燒結時間為4h，燒結完畢后冷卻，即得錳方硼石尾礦陶瓷磚。該陶瓷磚的強度為38.3MPa，比重為1.32g/cm3。
[0063]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。
[0064]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1.一種錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，其特征在于，包括如下制備工藝: (1)錳方硼石尾礦預處理，包括破碎、細磨、脫水和預燒處理步驟: (2)石油鉆井廢液浸漬;得到石油鉆井廢液浸漬后浸漬液和石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦； (3)混合、陳腐:取如下重量份的物質混合，石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦40-60份，廢棄陶瓷磚4-17份，煤矸石4-17份，剛玉4-17份，粉煤灰4_17份，硅灰4_17份，玻化微珠.4-17份，硅酸鹽水泥4-17份，秸桿廢料4-17份，珍珠巖1-3份，有機纖維1-3份，磷石膏1-3份，氧化鋁溶膠1-3份，聚丙烯纖維1-2份，硫酸鈉1-2份，檸檬酸1-2份，PVA 1_2份，膨潤土 1_2份，減水劑1-2份，石墨粉1-2份，石油鉆井廢液浸漬后的浸漬液200-290份，在攪拌機中攪拌.1-2.5h，混合均勻后，并陳腐12.5h; (4)造粒、成型； (5)燒結:燒結步驟為:將成型體放入燃燒室中燒結，燒結溫度為1000-1200攝氏度，燒結時間為2_4h，燒結完畢后冷卻，即得錳方硼石尾礦陶瓷磚。2.—種如權利要求1所述的錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，其特征在于， 所述的錳方硼石尾礦預處理具體為:錳方硼石尾礦主要化學成分包含石英、橄欖石、白云石和錳方硼石，以及少量的滑石、菱沸石、氧化亞鐵和利蛇紋石;預處理過程為，首先將錳方硼石尾礦破碎，得到粒度為2-8.5mm的顆粒，隨后進一步細磨，使得其粒徑小于0.25mm;隨后在80-89°C下脫水，并在800-845°C下預燒0.6h;隨爐冷卻，并再次磨細，使其粒徑小于.0.07mm。3.—種如權利要求1或2所述的錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，其特征在于，所述的石油鉆井廢液浸漬具體為:將石油鉆井漿料進行固液分離，得到石油鉆井廢液，將預處理的錳方硼石尾礦進行石油鉆井廢液浸漬，浸漬溫度為40-44°C，浸漬時間為12-24h，得到石油鉆井廢液浸漬后浸漬液和石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦。4.一種如權利要求3所述的錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，其特征在于，所述的造粒、成型步驟為:將陳腐料干燥、造粒，隨后冷等靜壓兩次成型。5.—種如權利要求4所述的錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，其特征在于，所述二次成型中，第一次成型壓力為10_30MPa，成型時間為l-2.5h;第二次成型的壓力為60-70MPa，成型時間為1-2.5h。6.—種如權利要求1或2所述的錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，其特征在于，所述浸漬溫度為42 °C。7.—種如權利要求4所述的錳方硼石尾礦陶瓷磚的制備方法，其特征在于，取如下重量份的物質混合，石油鉆井廢液浸漬后的錳方硼石尾礦53份，廢棄陶瓷磚9份，煤矸石9份，剛玉9份，粉煤灰9份，硅灰9份，玻化微珠9份，硅酸鹽水泥9份，秸桿廢料9份，珍珠巖3份，有機纖維3份，磷石膏3份，氧化鋁溶膠3份，聚丙烯纖維I份，硫酸鈉I份，檸檬酸I份，PVA I份，膨潤土 I份，減水劑I份，石墨粉I份，石油鉆井廢液浸漬后的浸漬液250份，在攪拌機中攪拌.2.5h，混合均勻后，并陳腐12.5h。
【文檔編號】C04B33/138GK105837163SQ201610158177
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】劉琴
【申請人】煙臺智本知識產權運營管理有限公司