透閃石礦物綜合加工精粉與聚合板的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于建筑裝飾材人造合成石及非金屬材料領域，具體涉及一種透閃石礦物綜合加工精粉與聚合板的方法。本發(fā)明為了對透閃石等綜合礦物的尾礦進行回收利用，以提高其使用價值并適應規(guī)模性的工業(yè)生產，進而提出一種透閃石礦物綜合加工精粉與聚合板的方法，將基料礦物經劈裂開采、滾圓球磨、配料攪拌、荒料成型和鋸切研磨工序制成卵石板；或者將基料礦物經劈裂開采、破碎篩分、配料攪拌、薄板成型和研磨拋光工序制成微晶板；或者將基料礦物經劈裂開采、滾圓球磨和風選浮選工序制成精礦粉；本發(fā)明的三種產品采用平行與交叉的綜合加工方案，不僅提高了透閃石、透輝石和疊層石礦物的轉化利用何值，也使其尾礦變廢為寶。
【專利說明】透閃石礦物綜合加工精粉與聚合板的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑裝飾材人造合成石及非金屬材料領域，具體涉及一種透閃石礦物綜合加工精粉與聚合板的方法。
【背景技術】
[0002]透閃石是由白云巖和石英混合沉積后經區(qū)域變質形成的變質巖，透輝石也是含硅的碳酸鹽原巖變質的礦物。在生產陶瓷制品時，透輝石、透閃石的針狀、纖維狀晶體在陶瓷壞體中形成網狀結構，有利于水分排出，增加機械強度，克服了壞體快速干燥時開裂的缺陷。兩者是CaO和MgO的復合硅酸鹽礦物，前者變質較完全及細膩者便是軟玉?，F時將其全部磨制成細粉的所謂非金屬礦深加工技術，是用干法生產及其干式分級工藝與濕法生產及其浮選工藝進行精粉的加工。其干式分級工藝是對粉碎出的石粉在氣流的挾帶下進行分級處理，其中過細的石粉由收塵器收集。濕法生產的浮選法是用球磨機進行粉碎，再用單槽浮選機及化工助劑進行粗選、掃選而得到精礦粉。
[0003]目前興起的生態(tài)學及環(huán)境礦物學，致力于采用礦物對污染物的凈化功能及天然自凈化功能的研究?，F行的將透閃石、透輝石兩類礦物磨成細粉而作為陶瓷、微晶玻璃及涂料行業(yè)填充料的做法，雖然最后還是以建材裝飾產品的面目出現，但其礦物晶體的透明性、觀賞性及生態(tài)性將永久性地消失。就其采用的浮選工藝來看，其中非纖維狀的石粉要作為尾礦排出而用專門的尾礦庫沉積存放，由此尾礦與精礦各占一半的數量比勢必造成環(huán)境污染問題。中國專利201210135062.4的一種采用透閃石礦物配制玉石建材的方法，采用高聚物對較大塊度的料體并用專用設備進行真空滲膠的做法，較好地解決了較珍貴礦物的低水平利用問題，但其對較小塊度的碎石用手工器具進行邊緣修整而后合成的做法不適宜規(guī)模性的工業(yè)生產，并且沒有涉及尾礦的回收利用、荒料的藝術性成型及微晶薄板的成型技術。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明為了對透閃石等綜合礦物的尾礦進行回收利用，以提高其使用價值并適應規(guī)模性的工業(yè)生產，進而提出一種透閃石礦物綜合加工精粉與聚合板的方法。
[0005]本發(fā)明采用如下技術方案:
一種透閃石礦物綜合加工精粉與聚合板的方法，其特征在于:將基料礦物經劈裂開采、滾圓球磨、配料攪拌、荒料成型和鋸切研磨工序制成卵石板；或者將基料礦物經劈裂開采、破碎篩分、配料攪拌、薄板成型和研磨拋光工序制成微晶板；或者將基料礦物經劈裂開采、滾圓球磨和風選浮選工序制成精礦粉；其中經風選浮選與尾礦回收工序的尾礦粉分別回送到配料攪拌工序中，并將破碎篩分工序分離的粒徑大于6cm的石塊回送到滾圓球磨工序；所述的基料礦物 為陽起石、透閃石化大理巖、疊層石、透輝石、透輝石矽卡巖礦物的一種或若干種；
所述的聚合料是有機高聚物或無機聚合料，或者是兩者按1:2-4質量份的復合； 所述的滾圓球磨工序是用轉筒式球磨機對粒徑為25cm及以下的基料礦物，以基料礦物與鋼球為8:(0-1)的質量份進行料體滾圓與磨粉的共同加工，并用風流或水流進行石粉的傳送，并在每批次的15-25cm粒徑的基料塊形成基料卵石時將料體排出及分類；
所述的尾礦回收工序是將風選浮選工序中排出的尾礦粉，全部收集并篩分成若干網目等級后送回配料攪拌工序作為填充料。
[0006]所述的劈裂開采、破碎篩分、配料攪拌與荒料成型、配料攪拌與薄板成型、鋸切研磨的具體工藝工程為:
劈裂開采:是在基料礦體上先鉆出排孔，再用液壓劈裂器或化工脹裂劑進行劈裂或脹裂分解；
破碎篩分:是用15-25cm齒距的直角形鋼齒排列鍔板構成的鍔式破碎機對劈裂開采工序后大于25cm的基料進行粗破，再用后續(xù)的破碎機將粒徑為6cm以下的碎石加工成2-100網目的砂粒；
配料攪拌與荒料成型:是將基料卵石、20-100網目的砂粒、200-1250網的尾礦粉和聚合料按(60-82): (10-25): (5-10): (3-30)的質量份配制，基料卵石單獨用一臺臥式單軸或雙軸攪拌機以0.5-2r/min的低速拌合,其余料體用平行排列的另一臺臥式雙軸攪拌機進行15-25r/min的高速攪拌，其后經布料、真空和下部振動方式制成荒料體；
配料攪拌與薄板成型: 是用2-3臺攪拌機，將2-100網目的基料砂粒、200-600網目的尾礦粉和聚合料按(55-80):(5-15):(3-30)的質量份配制并進行快速攪拌，再用薄板成型機進行12-32mm厚度的成型；
鋸切研磨:用鋸切設備將固化的荒料分切成12_32mm的板材，其后進行板面的研磨及拋光加工，并用有機高聚物與納米Sio2或納米Tio2按100:(3-8)質量份配制的膠液，在研磨前或研磨后對板材的上表面進行涂刷或噴涂處理。
[0007]所述的有機高聚物是不飽和樹脂、固化劑和促進劑按100:(1-2): (0.2-0.5)的質量份配制，或是水性環(huán)氧樹脂、水性固化劑和水按1:(1-1.5):(1-3)的質量份配制；
所述的無機聚合料是偏高嶺土或白水泥、硅酸鈉和水按(2-5): (0-2):(2-5)的質量份配制；
有機高聚物與無機聚合料兩者的復合是水性環(huán)氧樹脂膠與無機聚合料按1:(2-4)的質量份混合。
[0008]本發(fā)明所采用的礦物具有如下特點:
透閃石是花崗閃長巖與白云巖接觸產生一系列接觸巖系，白云巖變?yōu)榘自剖罄韼r，巖漿晚期熱液沿白云石大理巖構造裂隙通道，發(fā)生交代作用形成透閃石巖。純透閃石透明、乳白色及淺綠色，摩氏5-6度、比重2.9-3.4、折射率1.69-1.62、單斜晶系。理論化學組成為:Ca013.8%、Mg024.6%、Sio258.8%、H202.8%。透閃石單晶體直徑為 70nm，長度大于 2 μ m，具有雙鏈狀晶體結構，其晶須是目前已知強度最大的固體。
[0009]透輝石的結晶是單斜晶系，晶體發(fā)育完好時呈現柱狀，其理論化學組成為Ca025.9%，Mg018.5%，Si0255.6%, AL2O3 1-3%.透輝石在變質熱液蝕變中，依次變?yōu)橥搁W石、滑石等，同時有大量粉狀碳酸鹽化伴生，其變質反應式為:4CaMg[Si206](透輝石)+Mg2++2H.— CaMg [Si8O22] (OH) 2 (透閃石)+2Ca2+。
[0010]疊層石是元古界濱海環(huán)境中的藍綠藻群落沉積，由微生物落在原地并通過生長和代謝作用，沉淀礦物質自一個點或平面單向增生，形成近平行的波狀，皺曲狀、錐狀等紋理，從而構成具紋層的石英含量近50%的內部構造。疊層石由光合作用自養(yǎng)的藍藻形成生物沉積構造而具有可以產生氧氣的特征，但其較多的節(jié)理裂隙使其不宜直接加工裝飾板材。
[0011]偏高嶺土(MK)是高嶺土在500-90(TC下煅燒、脫水形成的無水硅酸鋁，經堿性激活劑及促硬劑的作用，形成類似天然礦物的鋁硅酸鹽網絡狀結構。高嶺石粘土的粒度分布在0.2-5 μ m，具有從周圍介質中吸附各種離子的性能。采用透閃石粉與硅酸鈉與之配合制成的無機聚合物，具有較高的生態(tài)效應及12MPa的彎曲強度。
[0012]與現有技術相比，本發(fā)明采用劈裂開采方式較轟爆式開采宜于保持礦物的完整性，在其節(jié)理裂隙較多且縫隙間存在粉未的特點下，用成組的液壓劈裂器進行分離能形成較高的開采效率；滾圓球磨工序是用轉筒式球磨機的沖出與摩擦的粉碎原理，利用較大粒徑基料塊形成的沖擊力與較小粒徑石塊的摩擦及少量鋼球的沖擊力，同時進行磨粉與石塊滾圓的組合加工，其透閃石，透輝石類礦物較大的密度及較大的塊度使其在轉筒的翻滾中能產生一定的沖擊力，并且其石塊之間的摩擦作用較配用鋼球時更容易發(fā)揮，以此在基料塊的自磨與互磨中能夠產生磨粉與滾圓一舉兩得的效果，并以此可將鋼球全部或部分取消；破碎篩分工序采用10-25cm的寬齒距鍔極、利用其平行排列的尖齒形成有序沖擊的作用力；風選浮選工序中的風選工藝是用氣流挾帶石粉至分級區(qū)，由水平布置的分級輪篩選出達到粒度要求的細粉，浮選是用常規(guī)的單糟浮選機，并用調節(jié)劑與捕收劑進行精礦提??；尾礦回收工序是對提選精礦粉之外的石粉進行簡單分級后回送至兩類聚合板的配料攪拌工序中，其中的纖維占少數而粒狀占多數的石粉作為聚合板的填充料，可有一定的增強性且能降低生產成本；配料攪拌與荒料成型兩工序采用兩臺攪拌機分別進行慢速拌合與快速攪拌方式，是用單軸慢速的臥式攪拌機對基料卵石塊噴灑一定高聚物后進行粗略的拌合，其余包括粒徑小于IOcm的卵石的料體則用高速的臥式攪拌機使其在IOmin之內混合均勻，其后在真空-0.1Mpa的條件下，分別經卸料口下部曲折設置的布料器同步地進行布料，最后用下部振動方式進行其卵石占主導的荒料成型；配料攪拌與薄板成型可用現行設備進行，其中使用的尾礦粉可明顯提高無機聚合物的彎曲強度；鋸切研磨工序中用有機高聚物與納米材料混合的膠液，在粗磨之后或精磨之后進行納米處理，不僅對其荒料成型中局部的縫隙孔洞進行填補，還用其滲透于透閃石類礦物纖維狀晶體之間而使之形成玉質的潤性，并聚合成材，從而在納米材料的凈化環(huán)境性能與礦物的生態(tài)性能配合下形成較顯著的生態(tài)效應。
[0013]本發(fā)明的三種產品采用平行與交叉的綜合加工方案，不僅提高了透閃石、透輝石和疊層石礦物的轉化利用何值，也使其尾礦變廢為寶；采用有機高聚物對卵石狀礦物進行滲透與聚合，能在纖維狀礦物與高聚物及納米材料的配合中形成一種玉質的潤性并克服裂隙較多的不足，也能在其卵石的圓融組合中形成一定的美學價值；透閃石類浮選排出的尾礦，其中含有1/3以上的短纖維礦物，用此作為兩類聚合板的填充料，可使其產品的彎曲強度提高30%以上，也較好解決了無機聚合板力學指標偏低的問題；兩類聚合板材廣泛適用于中、高檔建筑的墻面、地面及臺面裝飾，其無機的微晶板尤其適用于電力、機場、地鐵等防火要求與耐火要求較高的場所。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖?！揪唧w實施方式】
[0015]實施例1
采用山西省某透閃石礦的透閃石與陽起石為基料礦物，進行600-1250網目的透閃石精粉與卵石(聚合)板的綜合加工。該礦的針柱狀透閃石含量約65%，粒狀方解石含量約35%，纖維狀晶體大小為0.001X0.1mm,針狀晶體大小為0.05x0.5mm,方解石充填于朿狀分布的透閃石晶體之間，一般為0.1-0.5mm。該礦的SiO2為42.78與CaO為23.92的硅低鈣高特點，使其單純加工精粉時要造成尾礦過半而影響環(huán)境，還要形成生產成本過高的問題。采用精粉與聚合板平行的綜合加工方式是其可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
[0016]卵石(聚合)板的具體工藝流程為:
劈裂開采:是用鑿巖機在透閃石礦體上垂直鉆出深度為60-120cm的沿直線排列的若干深孔，再用一臺液壓站帶5個劈裂器的2-5臺組合設備同時進行液壓劈裂，將其中荒料體積大于半立方的料體進行真空滲膠的大板加工，其余較小粒徑的石塊進行精粉與聚合板的加工；
破碎篩分:用大型鍔式破碎機進行一級破碎，再用后續(xù)的小型破碎機及篩分設備對5cm粒徑以下的碎石進行2-100目的石料加工，其中的大型破碎機的靜鍔板或動鍔板要專門改制成其直角形鋼齒的齒距為25cm，使其具有按設定尺寸有序分裂的條件，并將粒徑大于6cm的石塊送至滾圓球磨工序； 滾圓球磨:是將常規(guī)使用的鋼球全部取消，而用粒徑(塊度)為3-25cm的基料礦物加到轉筒式球磨機中，在其滾圓加工的中期可用粒徑為3-lOcm的基料塊進行補充，并用水流對形成的細粉進行挾帶及傳輸，在其中20-25cm粒徑的基料塊接近于形成卵石狀時將粒徑不一的卵石全部排出，而后加入第二批次的基料塊進行再一次的卵石滾圓與石粉的綜合加工，其中精粉與卵石的質量份為1:(1-3)；
風選浮選:是用單槽浮選機、化工助劑，經粗選、掃送等流程得到600-1250網目的精礦
物；
尾礦回收:是將浮選中逐段分離出的方解石與25%-40%質量的透閃石，經干燥處理后進行篩分，而后分成2-3個400-1250網目的粒度等級后回送至配料攪拌工序；
配料攪拌與荒料成型:是用中國專利2013100963870的曲折聯動型碎石聚合成型裝置進行卵石的荒料成型，在其配料攪拌中采用粒徑為5-25cm基料卵石、20-80網目的基料制成的砂粒、200-1250網目的尾礦粉以及不飽和聚酯樹脂液按82:10:5:3的質量份配制，其中按100:1:0.5質量份選用的不飽和樹脂(CB996)、固化劑(MEKP-1)、促進劑(TB-D)混合的膠液，取出10%對拌合中的卵石進行膠液浸滲，其余樹脂加到另一臺放置砂狀料的攪拌機中進行15-25r/min的高速攪拌，并在真空下進行曲折的布料與下部聯動的振動成型；
鋸切研磨:是用常規(guī)的組合繩鋸、定厚機、連續(xù)磨機、拋光機構成的流水線進行卵石(聚合)板的連續(xù)加工，并在其精磨之后用水性環(huán)氧樹脂膠液與納米Ti02按100:3質量份配制的納米液對光面板的上面進行噴涂處理，而后經拋光設備處理制成圓融組合圖案的12-30mm厚度的裝飾大板，其中的水性環(huán)氧樹脂膠液是用1:1:2質量份將水性環(huán)氧、固化劑和水混合而成。采用透閃石尾礦粉作為填充料，其聚合產品的彎曲強度可提高30%。
[0017]實施例2采用透輝石礦的透輝石、矽卡巖和疊層石礦物進行精粉、卵石板和微晶板三種產品的綜合加工。其透輝石較純者為白色、淺綠色，鈣鐵輝石，霓輝石分別是呈現墨綠色，外來的氧化鐵沉淀則點綴了紅色。CaMg -CaFe中間成員有次透輝石、鐵次透輝石，含Cr的稱鉻透輝石。在其球磨過程中，其5.5-6.5的硬度與3.27-3.38g/cm3比重的特點使其伴隨著顆粒的混勻與磨細，會自然出現顆粒順延長方向借助吸附作用相互靠近的觀象，特別是在振動成型中對于等軸狀的石英顆粒來說，更容易填充由透輝石針狀、柱狀礦物構成的空隙。疊層石的米黃與棕色及其紋理使其具有一定的觀賞性，并同透輝石的卵石組合中可形成較好的觀賞效果。
[0018]具體的工藝流程為:
劈裂開采:是用靜態(tài)脹裂劑充填于礦體上鉆出的深孔中進行脹裂分離；
破碎篩分:是用直角形排列的齒距為IOcm的靜鍔板構成的鍔式破碎機進行破碎，其后用小型破碎機加工2-100網目的砂粒；
滾圓球磨:是在轉筒式球磨機中一次性放進3-25cm粒徑的基料塊與鋼球，兩者的質量份為8:1，在滾圓加工中可加入粒徑為3-10cm的基料塊進行補充，并用風力對其中的細粉進行傳送，當其中的20-24cm粒徑的基料塊形成卵石體后將滾筒中的料體及鋼球全部排出，其中石粉與卵石的質量份為1:3 ；
風選浮選:是用常規(guī)的干式分級進行粒度分級；
配料攪拌:是用1:1:2:8質量份的的水性環(huán)氧樹脂(H203-A)、水性固化劑(H203B)、水和白水泥共同作為復合的 聚合料，再將聚合料、基料卵石、20-100網目砂粒、200-400網目尾礦粉按15:60:15:10的質量份配制而進行攪拌,其中的透輝石、砂卡巖和疊層石的卵石按1:1:1的質量份配合；
荒料成型與鋸切研磨工序同實施例1，在其研磨后用水性環(huán)氧樹脂、水性固化劑、水和納米Ti02按1:1:2:0.08質量份配制的納米膠液對板面進行噴涂處理，其后拋光成卵石(聚合)板。
[0019]實施例3
采用透閃石化大理巖與疊層石及陽起石三種礦物為基料，共同進行200-800網目的透閃石粉、疊層石粉、卵石聚合板和無機類微晶板的綜合加工。其中的疊層石精粉具有較強的凈化環(huán)境性能，可用于建筑飾面材料及涂料。卵石聚合板的具體工藝流程為:
劈裂開采、滾圓球磨、破碎篩分、尾礦回收的工序同于實施例1 ;
其中，風選浮選工序采用干式工藝而同于實施例2 ；
配料攪拌與荒料成型工序是將三種基料卵石按1:1:1的質量份配合，并用曲折聯動型碎石聚合成型裝置進行卵石單獨拌合；有機高聚物是用不飽和樹脂，固化劑和促進劑按100:2:0.5質量份配制，總體將卵石、20-60網目砂粒、200-800網目尾礦粉(疊層石與透閃石各取一半)和高聚物按70:15:11:4的質量份配制；在鋸切研磨工序的研磨前，用水性環(huán)氧樹脂，水性固化劑、水和納米SiO2按1:1.5:2:0.6質量份配制的納米液對板面進行涂刷處理。再經研磨工序制成卵石板。無機微晶板的制作工藝是:
采用2-100網目的透閃石化大理巖、疊層石和陽起石三者按1:1:1質量份配制基料砂粒，200-600網目的透閃石尾礦與疊層石尾礦粉各取一半的石粉和無機聚合料在配料攪拌工序共同進行攪拌，砂料、石粉和無機聚合料按55:15:30質量份配制；無機聚合料是用偏高嶺土、硅酸鈉(水玻璃)、氫氧化鈉按7.5:6:1的質量份混合，三種基料尾礦中均含有50%以上的SiO2，二氧化硅結構內部有毛細管通道，其表面能緩慢地進行離子化，遇水后容易形成硅醇基，加熱時脫水形成硅氧四面體，水玻璃中的二氧化硅以此為中心進行周化反應，形面三維空間網狀結構。透 閃石粉的纖維交錯分布也形成網狀結構，可使無機類聚合板的彎曲強度提高至12MPa以上。經常規(guī)的研磨拋光工序制成微晶(聚合)板。
【權利要求】
1.一種透閃石礦物綜合加工精粉與聚合板的方法，其特征在于:將基料礦物經劈裂開采、滾圓球磨、配料攪拌、荒料成型和鋸切研磨工序制成卵石板；或者將基料礦物經劈裂開采、破碎篩分、配料攪拌、薄板成型和研磨拋光工序制成微晶板；或者將基料礦物經劈裂開采、滾圓球磨和風選浮選工序制成精礦粉；其中經風選浮選與尾礦回收工序的尾礦粉分別回送到配料攪拌工序中，并將破碎篩分工序分離的粒徑大于6cm的石塊回送到滾圓球磨工序; 所述的基料礦物為陽起石、透閃石化大理巖、疊層石、透輝石、透輝石矽卡巖礦物的一種或若干種； 所述的聚合料是有機高聚物或無機聚合料，或者是兩者按1:2-4質量份的復合； 所述的滾圓球磨工序是用轉筒式球磨機對粒徑為25cm及以下的基料礦物，以基料礦物與鋼球為8:(0-1)的質量份進行料體滾圓與磨粉的共同加工，并用風流或水流進行石粉的傳送，并在每批次的15-25cm粒徑的基料塊形成基料卵石時將料體排出及分類； 所述的尾礦回收工序是將風選浮選工序中排出的尾礦粉，全部收集并篩分成若干網目等級后送回配料攪拌工序作為填充料。
2.根據權利要求1所述的透閃石礦物綜合加工精粉與聚合板的方法，其特征在于所述的劈裂開采、破碎篩分、配料攪拌與荒料成型、配料攪拌與薄板成型、鋸切研磨的具體工藝工程為: 劈裂開采:是在基料礦體上先鉆出排孔，再用液壓劈裂器或化工脹裂劑進行劈裂或脹裂分解； 破碎篩分:是用15-25cm齒距的直角形鋼齒排列鍔板構成的鍔式破碎機對劈裂開采工序后大于25cm的基料進行粗破，再用后續(xù)的破碎機將粒徑為6cm以下的碎石加工成2-100網目的砂粒； 配料攪拌與荒料成型:是將基料卵石、20-100網目的砂粒、200-1250網的尾礦粉和聚合料按(60-82): (10-25): (5-10): (3-30)的質量份配制，基料卵石單獨用一臺臥式單軸或雙軸攪拌機以0.5-2r/min的低速拌合,其余料體用平行排列的另一臺臥式雙軸攪拌機進行15-25r/min的高速攪拌，其后經布料、真空和下部振動方式制成荒料體； 配料攪拌與薄板成型:是用2-3臺攪拌機，將2-100網目的基料砂粒、200-600網目的尾礦粉和聚合料按(55-80):(5-15):(3-30)的質量份配制并進行快速攪拌，再用薄板成型機進行12-32mm厚度的成型； 鋸切研磨:用鋸切設備將固化的荒料分切成12_32mm的板材，其后進行板面的研磨及拋光加工，并用有機高聚物與納米Sio2或納米Tio2按100:(3-8)質量份配制的膠液，在研磨前或研磨后對板材的上表面進行涂刷或噴涂處理。
3.根據權利要求1所述的透閃石礦物綜合加工精粉與聚合板的方法，其特征在于:所述的有機高聚物是不飽和樹脂、固化劑和促進劑按100:(1-2):(0.2-0.5)的質量份配制，或是水性環(huán)氧樹脂、水性固化劑和水按1:(1-1.5):(1-3)的質量份配制； 所述的無機聚合料是偏高嶺土或白水泥、硅酸鈉和水按(2-5): (0-2):(2-5)的質量份配制； 有機高聚物與無機聚合料兩者的復合是水性環(huán)氧樹脂膠與無機聚合料按1:(2-4)的質量份混合。
【文檔編號】C04B14/04GK103964719SQ201410147390
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權日:2014年4月14日
【發(fā)明者】劉建平, 劉媛 申請人:劉建平