含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料及其制备方法。该陶瓷材料的特征在于其重量百分比组成为：铁尾矿35～75%、粘土1～7%、二氧化硅6～25%、碳酸钙6～25%、氧化铝2～7%和稀土1～9%；铁尾矿主要成分重量组成为：SiO230～35%、Fe2O320～25%、Al2O310～15%、TiO210～15%，还有少量的CaO、Na2O和MgO%；稀土为硝酸镧、硝酸铕、硝酸铈或硝酸钕中的任一种。该制备方法以铁尾矿、粘土、二氧化硅、碳酸钙和氧化铝为主要原料，并以稀土为添加剂，主要经球磨、过筛、配料、搅拌、干燥、混合、干压成型和烧结工艺后，即制得含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种。该陶瓷材料的特征在于其重量百分比组成为：铁尾矿35～75%、粘土1～7%、二氧化硅6～25%、碳酸钙6～25%、氧化铝2～7%和稀土1～9%；铁尾矿主要成分重量组成为：SiO230～35%、Fe2O320～25%、Al2O310～15%、TiO210～15%，还有少量的CaO、Na2O和MgO%；稀土为硝酸镧、硝酸铕、硝酸铈或硝酸钕中的任一种。该制备方法以铁尾矿、粘土、二氧化硅、碳酸钙和氧化铝为主要原料，并以稀土为添加剂，主要经球磨、过筛、配料、搅拌、干燥、混合、干压成型和烧结工艺后，即制得含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料。【专利说明】
本专利技术属于陶瓷材料制备技术，具体涉及一种。
技术介绍
我国90%的能源和80%的原材料来自矿产资源。矿产资源开发过程中丢弃大量的废石和尾矿造成环境污染。据统计，因受选矿技术水平、生产设备的制约，我国矿业生产的尾矿已达到100亿吨以上，并呈逐年增加的趋势。尾矿不仅占用大量土地，而且也给人类生产、生活带来了严重污染和危害，现已受到全社会的广泛关注。同时，随着矿产资源的大量开发和利用，矿石日益贫乏，尾矿作为二次资源再利用也已受到世界各国的重视。目前我国尾矿利用率很低，矿山尾矿占工业固体废物的30 %，但其利用率仅为7 %。大多数矿山企业往往只重视有价金属的回收，若仅考虑有价金属的回收并不能从根本上解决尾矿的问题。由于尾矿是经过选矿后的固体废物，其非金属矿物达到90%以上。因此，尾矿的整体利用是尾矿利用的根本途径。铁尾矿是一种复合矿物原料，除含有少量金属外，还含有石英、辉石、长石、角闪石等。其化学成分主要含SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO等，还含有少量K20，Na2O以及S，P等元素。而以石英、长石、硬质高岭土为主要原料烧制成的陶瓷具有发射远红外线的作用。稀土元素具有独 有的特性。因4f轨道电子容易激发，从而使稀土元素的配位产生可变性，其4f轨道的电子可起到“剩余原子价”的作用。将稀土元素添加到陶瓷配料中，一方面可通过形成固溶体，使陶瓷晶格产生畸变；另一方面，稀土元素可以储存电子和氧，改变其它元素的化合价态。CN103664149A文件公开了一种远红外陶瓷材料及其制造方法，通过添加稀土元素，增强硅氧键的振动，进而提高远红外的发射能力；CN102418021A文件公开了常温下具有抗衰老功能的宽频红外陶瓷材料及其制备方法，将复合而成的氧化镨钕添加到陶瓷配方中，使得烧结后的红外陶瓷辐射材料的晶体结构内部的自由载流子带内跃迁或电子从杂质能级到导带的直接跃迁，而产生2~6 μ m波段的常温红外光子辐射。综上所述，铁尾矿不仅可以用做陶瓷的主要成分，其中的石英、辉石、长石、角闪石等成分更是具有发射远红外线的作用；而稀土元素因其独特的电子层结构，被用来作为远红外陶瓷的添加剂，可以提高陶瓷的远红外发射率。从以上专利专利技术中可以看出，以稀土为添加剂虽然增加了陶瓷的红外发射率，但其高辐射红外波段较窄，且都集中在低波数范围。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术主要解决的技术问题是，提供一种。该陶瓷材料以废弃铁尾矿替换传统陶瓷原料成分，克服了以消耗昂贵矿物资源为红外原料的问题，同时采用稀土为添加剂，增强了陶瓷的远红外发射率。该方法工艺简单，成本低廉，便于工业化实施。本专利技术解决所述材料技术问题的技术方案是:设计一种含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料，其特征在于该陶瓷材料原料的重量百分比组成为:铁尾矿35~75%、粘土 I~7%、二氧化硅6~25%、碳酸钙6~25%、氧化铝2~7%和稀土 I~9%，各组分之和为100% ;所述铁尾矿主要成分重量组成为:Si0230~35%、Fe20320~25%、Al2O3IO~15%、TiO2IO~15%，还有少量的Ca0、Na20和MgO，各组分之和为100%;所述稀土为稀土硝酸镧、硝酸铕、硝酸铈或硝酸钕中的任一种。本专利技术解决所述方法技术问题的技术方案是:设计一种含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料的制备方法，该制备方法采用本专利技术所述陶瓷材料原料的重量百分比组成和以下工艺步骤:A、将铁尾矿放入球磨机中球磨30~120min，球磨后过350目筛，获得铁尾矿粉体；B、取重量35~75%的步骤A中得到的铁尾矿粉体，再添加重量为I~7%的粘土、6~25%的二氧化硅、6~25%的碳酸钙、2~7%的氧化铝和I~9%的稀土，以及上述原料重量15~30%的水，混合并持续搅拌30~90min ；C、将步骤B中的混合物于100~120°C条件下，烘干I~2h ;D、将步骤C中烘干后的混料经混合球磨60~90min后，过筛；E、将步骤D中的混料在成型压力为25~30MPa，保压I~2min条件下，压制成型，制得陶瓷坯体，再将坯体放入烧结炉中烧结，即制得含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料。与现有技术相比，本专利技术基于充分发挥铁尾矿中有效成分的作用，同时提高陶瓷的远红外发射能力，本专利技术设计将废弃铁尾矿替换传统陶瓷原料成分，以稀土为添加剂，制成一种含稀土的铁尾矿远红外陶瓷。本专利技术陶瓷材料利用废弃铁尾矿中有效的氧化物成分，以稀土为添加剂，利用稀土元素4f层电子上的得失，起到传递、储存电子和氧的作用，经过烧结成型后，可辐射高发射率的远红外线，经FTIR测试，在5~20 μ m处的红外发射率最高为0.92 (参见实施例5)。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例4制得的含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料的显微照片图。图2为本专利技术实施例5制得的含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料的红外发射图。【具体实施方式】以下结合实施例及附图进一步叙述本专利技术。本专利技术设计的一种含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料(简称陶瓷材料，参见图1-2)，主要以铁尾矿、粘土、二氧化硅、碳酸钙和氧化铝为主要原料，并以稀土为添加剂，主要经球磨、过筛、配料、搅拌、干燥、混合、干压成型和烧结工艺后，即可制得含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料。具体说，本专利技术设计的一种含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料，其特征在于该陶瓷材料原料的重量百分比组成为:铁尾矿35~75%、粘土 I~7%、二氧化硅6~25%、碳酸钙6~25%、氧化铝2~7%和稀土 I~9%，各组分之和为100% ;所述铁尾矿主要成分重量组成为:Si0230 ~35%,Fe20320 ~25%, Al2O3IO ~15%, TiO2IO ~15%，还有少量的Ca0、Na20和MgO，各组分之和为100% ;所述稀土为稀土硝酸镧、硝酸铕、硝酸铈或硝酸钕中的任一种。 本专利技术解决所述方法技术问题的技术方案是:设计一种含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料的制备方法，该制备方法采用本专利技术所述陶瓷材料原料的重量百分比组成和以下工艺步骤:A、将铁尾矿放入球磨机中球磨30~120min，球磨后过350目筛，获得铁尾矿粉体；B、取重量35~75%的步骤A中得到的铁尾矿粉体，再添加重量为I~7%的粘土、6~25%的二氧化硅、6~25%的碳酸钙、2~7%的氧化铝和I~9%的稀土，以及上述原料重量15~30%的水，混合并持续搅拌30~90min ；C、将步骤B中的混合物于100~120°C条件下，烘干I~2h ;D、将步骤C中烘干后的混料经混合球磨60~90min后，过筛；E、将步骤D中的混料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含稀土的铁尾矿远红外陶瓷材料，其特征在于该陶瓷材料的原料重量百分比组成为：铁尾矿35～75%、粘土1～7%、二氧化硅6～25%、碳酸钙6～25%、氧化铝2～7%和稀土1～9%，各组分之和为100%；所述铁尾矿主要成分重量组成为：SiO2 30～35%、Fe2O3 20～25%、Al2O3 10～15%、TiO2 10～15%，还有少量的CaO、Na2O和MgO，各组分之和为100%；所述稀土为硝酸镧、硝酸铕、硝酸铈或硝酸钕中的任一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁金生，孟军平，刘洁，张洪臣，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12