高硫铜尾矿制备多孔陶瓷材料及其孔结构性能研究

李伟光, 林荣琪, 宋厚彬, 李勇, 杨浩, 张艳平, 徐海波. 高硫铜尾矿制备多孔陶瓷材料及其孔结构性能研究[J]. 矿产保护与利用, 2024, 44(2): 91-98. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.02.013
引用本文: 李伟光, 林荣琪, 宋厚彬, 李勇, 杨浩, 张艳平, 徐海波. 高硫铜尾矿制备多孔陶瓷材料及其孔结构性能研究[J]. 矿产保护与利用, 2024, 44(2): 91-98. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.02.013
LI Weiguang, LIN Rongqi, SONG Houbin, LI Yong, YANG Hao, ZHANG Yanping, XU Haibo. Preparation of Porous Ceramic Materials from High-Sulfur Copper Tailings and Its Pore Structure Properties[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2024, 44(2): 91-98. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.02.013
Citation: LI Weiguang, LIN Rongqi, SONG Houbin, LI Yong, YANG Hao, ZHANG Yanping, XU Haibo. Preparation of Porous Ceramic Materials from High-Sulfur Copper Tailings and Its Pore Structure Properties[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2024, 44(2): 91-98. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.02.013

高硫铜尾矿制备多孔陶瓷材料及其孔结构性能研究

  • 基金项目: 矿冶科技集团有限公司青年科技创新基金(04−2238)
详细信息
    作者简介: 李伟光(1992—),男,北京人,博士研究生,主要研究方向为矿冶固废资源化利用研究,E-mail:liweiguang@bgrimm.com
    通讯作者: 林荣琪(1985—),男,福建人,高级工程师,主要研究方向为冶金工程,E-mail:linrongqi1@126.com
  • 中图分类号: TD926.4

Preparation of Porous Ceramic Materials from High-Sulfur Copper Tailings and Its Pore Structure Properties

More Information
  • 以高硫铜尾矿为主要原料制备多孔保温陶瓷材料。首先对尾矿进行浮选和磁选脱硫,将尾矿中的总硫含量从6.40%降低至0.69%,然后通过条件实验研究了原料配比、粉磨时间、发泡剂用量对多孔陶瓷材料表观密度和抗压强度的影响。当脱硫铜尾矿用量为60%、钾长石用量为20%、钠长石用量为15%、硅微粉用量为5%、发泡剂SiC用量为0.3%、粉磨时间为40 min时,多孔陶瓷性能最佳,表观密度为412 kg/m3,抗压强度为2.94 MPa,采用工业CT对多孔陶瓷材料的孔结构进行分析,多孔陶瓷的总孔隙率为56.93%,其中闭合孔隙率高达56.51%,平均喉道长度为1357.1 μm,有较高的封闭性,为多孔陶瓷提供了优良的保温隔热性能。

  • 加载中
  • 图 1  铜尾矿中硫的赋存状态

    Figure 1. 

    图 2  实验流程

    Figure 2. 

    图 3  浮选脱硫实验流程

    Figure 3. 

    图 4  磁选脱硫实验结果

    Figure 4. 

    图 5  粉磨时间实验结果

    Figure 5. 

    图 6  发泡剂用量实验结果

    Figure 6. 

    图 7  多孔陶瓷材料X、Y、Z方向的切片

    Figure 7. 

    图 8  多孔陶瓷材料三维效果

    Figure 8. 

    图 9  多孔陶瓷三维孔隙分布

    Figure 9. 

    图 10  多孔陶瓷连通/闭合孔隙分布

    Figure 10. 

    图 11  多孔陶瓷孔隙结构的球棍模型

    Figure 11. 

    表 1  主要原料的X射线荧光光谱分析

    Table 1.  X−ray fluorescence spectrum analysis of copper tailings /%

    化学成分SiO2Al2O3CaOMgOK2ONa2OFe2O3SO3Loss
    铜尾矿34.306.3321.065.840.960.5718.2111.610.84
    钾长石77.5011.980.611.520.367.150.320.020.45
    钠长石71.2811.562.030.473.5890.220.010.36
    硅微粉98.85
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    表 2  浮选脱硫实验结果

    Table 2.  Test results of flotation desulfurization /%

    实验方案 产品名称 产率 硫品位 硫回收率
    方案1
    草酸+硫酸铜
    粗精矿23.0122.5981.22
    中矿5.476.925.91
    尾矿71.521.1512.85
    给矿100.006.40100.00
    方案2
    硫化钠+硫酸铜
    粗精矿22.1422.3977.46
    中矿6.636.827.07
    尾矿71.231.3915.47
    给矿100.006.40100.00
    方案3
    硫酸+硫代硫酸钠+
    水玻璃
    粗精矿19.8224.3775.47
    中矿2.4410.564.03
    尾矿77.741.6920.53
    给矿100.006.40100.00
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    表 3  发泡陶瓷的适宜化学成分组成

    Table 3.  Suitable chemical composition of foamed ceramics /%

    SiO2Al2O3Na2O+K2OCaO+MgO
    50~70>103~8大于1.5
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    表 4  原料配比实验结果

    Table 4.  Test Results of Raw Material Proportion

    组号 脱硫
    尾矿/%
    钾长石/
    %
    钠长石/
    %
    硅微粉/
    %
    表观
    密度/(kg·m−3)
    抗压
    强度/MPa
    1 80 5 10 5 684 3.14
    2 70 10 10 5 636 3.22
    3 70 15 15 5 614 2.95
    4 60 20 15 5 542 3.93
    5 50 20 20 10 545 3.91
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    表 5  多孔陶瓷孔隙分布数据表

    Table 5.  Pore Distribution Data Sheet of Porous Ceramics

    项目 总孔
    隙率/%
    连通
    孔隙率/%
    闭合
    孔隙率/%
    最大孔隙半径/μm 平均孔隙半径/μm 最大喉道半径/μm
    数值56.930.4256.512074.4490.8438.3
    项目平均喉道半径/μm最大喉道长度/μm平均喉道长度/μm平均喉道体积/μm3最大
    配位数
    平均
    配位数
    数值98.83380.81357.15.51*107152.98
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出版历程
收稿日期:  2024-01-30
刊出日期:  2024-04-15

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