CN101851438B - 一种利用铝土矿选矿尾矿制备白色防腐颜填料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种利用铝土矿选矿尾矿制备白色防腐颜填料的方法。该方法包括：将铝土矿选矿尾矿球磨后，于500-800℃温度下煅烧，将煅烧尾矿与水按重量比1∶3-1∶5在烧杯中混合、搅拌、弃去烧杯底部占烧杯中尾矿质量的5％的黑色较大颗粒；再将磷酸、焦磷酸、聚磷酸、偏磷酸或次磷酸溶液之一按磷与尾矿中除钾、钠外的所有金属元素摩尔比为2-5加入烧杯中与尾矿混合、于80-150℃密封条件下反应4-10小时；最后将反应物于220-400℃缩聚7-18小时；将缩聚物和氧化锌按重量比10∶1-4∶1混合，湿法球磨2-5小时，200-300℃煅烧2-6小时、水洗、球磨，得到的白色粉体即为本发明白色防腐颜填料。其防腐能力强、环保、色白。
Description
技术领域
本发明属于工业废弃物再利用技术，特别涉及利用铝土矿选矿尾矿制备白色防腐颜填料的方法。
技术背景
铝土矿选矿尾矿是在采用选矿方法提高铝土矿铝硅比过程中产生的铝硅酸盐废弃物，具有产出量大、粒度细、成分复杂等特点。主要矿物相为一水硬铝石、高岭石、伊利石、含钛矿物、赤褐铁矿等[1]。主要致色物质有Fe及有机物，有机物可通过煅烧除去，而Fe由于分布于多个矿物相中，且各矿物嵌布粒度细、嵌布关系复杂，用常规方法如磁选、酸洗等很难脱去尾矿中的铁[2]。袁明亮等采用高温、高压方法可使尾矿中Fe的脱除率达到90％以上[3]，然而这种方法对设备要求高，投资成本大，很难推广。
在现有技术水平下很难脱除尾矿中的Fe、Ti等杂质，因而尾矿在耐火材料、建材等领域的应用受到限制，寻找尾矿大规模应用新途径是解决尾矿土地占用量大、环境影响大等问题的紧迫任务之一。高聚物填料需求量大、成分范围宽，很多天然矿物诸如高岭土、硅灰石、滑石、重晶石等经表面改性后都可用作填料使用。铝土矿选矿尾矿含有多种适宜用作填料的成分。胡岳华等对铝土矿选矿尾矿表面改性后制备了在高聚物中相容性、融湿性、分散性好的粉体[4]。然而这种粉体也存在着颜色深的问题。我们在实验中发现在尾矿中添加磷酸再煅烧可以对尾矿消色增白，并通过控制煅烧温度可以制备系列白度的填料。随着工业化进程，对填料的要求越来越高，填料除了具备最基本的增容特性外，还要求其具有导电、阻燃、防腐等多种功能。传统的防腐颜填料有红丹、锌铬黄、铅酸钙等，由于这些物质含污染重的重金属，因而许多国家和地区已禁止或限制使用。三聚磷酸铝是新一代的防腐颜料，由于其防腐能力强、环保、色白等优异性能，近年来受到广泛研究和开发。目前一般用化工原料氢氧化铝或氧化铝与磷酸反应制备三聚磷酸铝。还没有用工业废弃物制备的例子。铝土矿选矿尾矿含有丰富的铝，氧化铝含量一般在50％以上，其中的氧化硅又是很好的耐磨填料，且氧化硅不与磷酸反应，因而可以用铝土矿选矿尾矿制备具有防腐性能的三聚磷酸铝。
参考文件：
[1]Wang Yuhua，Lan Ye，Hu Yuehua.Adsorption mechanisms of Cr(VI)on themodified bauxite tailings.Minerals Engineering，2008，21：913-918.
[2]袁明亮，赵国魂，胡岳华.铝土矿酸介质中铁的行为.中国有色金属学报，2003，13(2)：480-484.
[3]袁明亮，赵国魂，胡岳华.铝土矿浮选尾矿中铁的溶解行为.过程工程学报，2004，4(1)：12-15.
[4]胡岳华，杨华明，胡小冬.一种改性尾矿粉体的制备及该粉体用作聚合物填料的方法[P].CN200710034335.2008-08-06
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用铝土矿选矿尾矿制备白色防腐颜填料的方法。
本发明的技术方案如下：
铝土矿选矿尾矿制备白色防腐颜填料的方法，包括以下步骤：
将铝土矿选矿尾矿湿法或干法球磨至尾矿粒度95％至-10um后，于500-800℃温度下煅烧，将煅烧尾矿与水按重量比1∶3-1∶5在烧杯中混合、搅拌、弃去烧杯底部较大颗粒(约占烧杯中尾矿量的5％)。将磷酸、焦磷酸、聚磷酸、偏磷酸或次磷酸溶液之一按磷与尾矿中除钾、钠外的所有金属元素摩尔比为2-5加入烧杯中与尾矿混合、于80-150℃密封条件下反应4-10小时。将反应物于220-400℃缩聚7-18小时。将缩聚物和氧化锌按重量比10∶1-4∶1混合，湿法球磨2-5小时，200-300℃煅烧2-6小时、水洗、球磨，得到的白色粉体即为所述的白色防腐颜填料。
所述的尾矿的成分质量百分比组成包括Al2O357.9％，SiO217.8％，TiO24.1％，TFe5.3％，MgO0.5％，CaO0.6％，K2O0.69％，Na2O0.82％。
所述的尾矿球磨过程为：设置球磨机的转速为350-480/min，球磨时间为7-12小时。
所述的磷酸、焦磷酸、聚磷酸、偏磷酸或次磷酸溶液的质量浓度均为50％。
已报道的由铝土矿选矿尾矿制备的高聚物填料，均存在两个不足：一是颜色较深，无法得到大规模应用；二是不具有功能性应用，附加值不高。本发明采用直接向尾矿中加入含磷物质，通过化学反应，制备了具有防腐性能的白色功能性填料，大大提高了尾矿的应用范围及应用附加值。本发明与已有的三聚磷酸铝防腐颜料的制备工艺相比，具有成本低、环保、防腐性能高的特点。
附图说明
图1：本发明的白色防腐颜填料的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明，而非限制本发明。
实施例：
实施例1
将铝土矿选矿尾矿湿法球磨至尾矿粒度95％至-10um后，于550℃下煅烧3h，将煅烧尾矿与水按重量比1∶4在烧杯中混合、搅拌、弃去烧杯底部较大颗粒(占烧杯中尾矿量的4.6％)。将85％磷酸按磷与尾矿中除钾、钠外的所有金属元素摩尔比为3加入烧杯中与尾矿混合，于120℃密封条件下反应10小时。将反应物于380℃缩聚12小时。将缩聚物和氧化锌按重量比10∶1.5混合，湿法球磨3小时，280℃煅烧3小时、水洗、球磨，得到的白色粉体即为所述的白色防腐颜填料。
实施例2
将铝土矿选矿尾矿干法球磨至尾矿粒度95％至-10um后，于600℃温度下煅烧2h，将煅烧尾矿与水按重量比1∶5在烧杯中混合、搅拌、弃去烧杯底部黑色较大颗粒(约占烧杯中尾矿量的5％)。将聚磷酸按磷与尾矿中除钾、钠外的所有金属元素摩尔比为2.5加入烧杯中与尾矿混合、于100℃密封条件下反应8小时。将反应物于220℃缩聚18小时。将缩聚物和氧化锌按重量比5∶1混合，湿法球磨5小时，300℃煅烧2小时、水洗、球磨，得到的白色粉体即为所述的白色防腐颜填料。
实施例3
将铝土矿选矿尾矿湿法球磨至尾矿粒度95％至-10um后，于650℃温度下煅烧2h，将煅烧尾矿与水按重量比1∶4.5在烧杯中混合、搅拌、弃去烧杯底部较大颗粒(约占烧杯中尾矿量的5％)。将焦磷酸与尾矿中除钾、钠外的所有金属元素摩尔比为4加入烧杯中与尾矿混合、于150℃密封条件下反应6小时。将反应物于300℃缩聚9小时。将缩聚物和氧化锌按重量比6∶1混合，湿法球磨4小时，300℃煅烧2小时、水洗、球磨，得到的白色粉体即为所述的白色防腐颜填料。尾矿成分
实施例中所用铝土矿选矿尾矿成分如表1
表1铝土矿选矿尾矿成分
所制备的白色防腐颜填料的物性参数
所制备的白色防腐颜填料及市场购买的改性三聚磷酸铝防腐颜料的物性参数见表2
表2本发明铝土矿选矿尾矿制备的白色防腐填料的物性参数
| 检测项目 | 所制备的防腐填料 | 市场购买的改性三聚磷酸铝 |
| Al2O3 | 10.0～15.0 | 13.5 |
| P2O5 | 32.5～38.5 | 36.4 |
| SiO2 | 4.2～7.0 | 12.5 |
| ZnO | 3.0～5.6 | 17.0 |
| 水溶物 | ≤1 | ≤1 |
| 水份及挥发物 | ≤1.5 | ≤1.5 |
| 吸油量ml/100g | 38±5 | 38±5 |
| 水萃液pH | 5.6～6.8 | 6.6 |
| 密度g/cm | 2.6～3.0 | 2.8 |
| 细度(325目筛余)％ | ≤0.1 | ≤0.1 |
| 白度％ | 82.6～86.7 | 86.2 |
所制备的白色防腐颜填料的防腐性能：
防腐性能测试选择水性环氧漆(购于长沙化工研究院)。防腐颜填料添加量均为20％。防腐性能见表3。
表3本发明铝土矿选矿尾矿制备的白色防腐填料的防腐性能
| 检测项目 | 检测方法 | 指标 | 检测结果 |
| 耐酸性/10d(30％H2SO4) | GB1763-79(85) | 不起泡，不脱落 | 不起泡，不脱落 |
| 耐碱性/10d(30％NaOH) | GB1763-79(85) | 不起泡，不脱落 | 不起泡，不脱落 |
| 耐盐性/10d(15％NaCl) | GB1763-79(85) | 不起泡，不脱落 | 不起泡，不脱落 |
Claims (2)
1.一种利用铝土矿选矿尾矿制备白色防腐颜填料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将铝土矿选矿尾矿湿法或干法球磨至尾矿粒度95%至-10μm后，于500-800℃温度下煅烧2-6小时，将煅烧尾矿与水按重量比1:3-1:5在烧杯中混合、搅拌、弃去烧杯底部占烧杯中尾矿质量5%的黑色大颗粒；
2)将磷酸、焦磷酸、聚磷酸、偏磷酸或次磷酸溶液之一按磷与尾矿中除钾、钠外的所有金属元素摩尔比为2-5加入烧杯中与尾矿混合、于80-150℃密封条件下反应4-10小时；
3）将反应物于220-400℃缩聚7-18小时；将缩聚物和氧化锌按重量比10:1-4:1混合，湿法球磨2-5小时，200-300℃煅烧2-6小时、水洗、球磨，得到的白色粉体即为所述的白色防腐颜填料；
步骤1）所述的尾矿的成分质量百分比组成包括Al2O357.9%，SiO217.8%，TiO24.1%，TFe5.3%，MgO0.5%, CaO0.6%, K2O0.69%,Na2O0.82%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）所述的磷酸、焦磷酸、聚磷酸、偏磷酸或次磷酸溶液的质量浓度均为50%。
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