本發(fā)明屬于微晶鑄石制備，特別地，涉及一種微晶鑄石及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鐵尾礦是鐵礦石選礦后產(chǎn)生的廢棄物，其大量堆積不僅占用土地資源，還可能造成環(huán)境污染和安全隱患。因此，鐵尾礦的資源化利用成為了研究的重點(diǎn)。微晶鑄石是一種高性能的建筑材料，具有良好的耐磨性、耐腐蝕性和較高的機(jī)械強(qiáng)度，適用于建筑裝飾、化工、冶金等領(lǐng)域。在鐵尾礦制備微晶鑄石的背景技術(shù)中，研究人員探索了利用鐵尾礦中的硅酸鹽礦物作為原料，通過熔融、晶化等工藝步驟，制備出具有特定物理和化學(xué)性能的微晶鑄石。這些研究不僅有助于減少尾礦的環(huán)境影響，還能增加尾礦的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用

2、利用鐵尾礦等固廢制備微晶鑄石的關(guān)鍵在于成分的調(diào)控和熱處理制度的確定。公告號為cn103073186b的中國專利提供了一種用鐵尾礦生產(chǎn)壓延微晶鑄石板的制備方法，采用鐵尾礦為主要原料，步驟為將配料混合均勻，加入高溫熔窯熔化，澄清冷卻后壓延成板材，進(jìn)入晶化窯后，依次經(jīng)過燒成、退火和冷卻三個(gè)階段后，出窯，然后裁邊，切段，入庫；配料的質(zhì)量百分比為：鐵尾礦59%-70%，鉀長石10%-20%，方解石10%-20%，氧化鋁4%-8%，玻璃澄清劑0%-0.5%和工業(yè)純堿0.1%-3%；燒成階段為溫度從500-600℃至700-750℃，燒成時(shí)間為60-80min；退火階段為溫度從700-750℃至300-400℃；退火時(shí)間為50-70min；冷卻為兩步完成，第一步為溫度從300-400℃至150-100℃；時(shí)間為50-70min；第二步溫度為：150-100℃至50-30℃；時(shí)間為20-40min。進(jìn)一步在實(shí)施例部分公開了鐵尾礦成分：sio2：67%，al2o3：3.32%，cao?：4.93%，mgo?：4.03%，fe2o3+feo?：10%，nao?：0.2%，k2o?：0.3%，tio2：0.13%；最后得到的微晶鑄石板的化學(xué)組成為：sio2：60%，al2o3：12%，cao?：15%，mgo?：3%，fe2o3+feo?：7%，nao?：1%，k2o?：2%。

3、以上現(xiàn)有技術(shù)中，利用尾礦制備微晶鑄石的技術(shù)，主要側(cè)重點(diǎn)是利用尾礦等固廢原料中的硅、鈣等高含量成分。對于鐵尾礦等固廢中的稟賦特性元素的應(yīng)用較少，如fe、ti。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明第一目的，是為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)中對于鐵尾礦等固廢中的稟賦特性元素（如fe、ti）的應(yīng)用較少的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種微晶鑄石及其制備方法，以釩鈦磁鐵尾礦為主，利用釩鈦磁鐵尾礦中的fe、ti等稟賦特性元素，在微晶鑄石生產(chǎn)過程中作為形核劑，以實(shí)現(xiàn)形核劑的低添加量，甚至如當(dāng)釩鈦磁鐵尾礦中的tio2和/或fe2o3的含量足夠高時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)零添加形核劑。

2、本發(fā)明第一方面提供一種微晶鑄石的制備方法，其中，采用的原料包含35%-70wt%的釩鈦磁鐵尾礦；其中，所述釩鈦磁鐵尾礦中tio2的含量不低于0.9wt%，和/或fe2o3的含量不低于9.8wt%，和/或，所述原料還包括不高于7wt%的形核劑。

3、本發(fā)明以釩鈦磁鐵尾礦為主要原料，利用釩鈦磁鐵尾礦中的fe、ti等稟賦特性元素，在微晶鑄石生產(chǎn)過程中作為形核劑，可實(shí)現(xiàn)形核劑的低添加量，甚至如當(dāng)釩鈦磁鐵尾礦中的tio2和/或fe2o3的含量足夠高時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)零添加形核劑。

4、優(yōu)選地，所述原料包括釩鈦磁鐵尾礦35%-55wt%，鐵尾礦35-55wt%。以釩鈦磁鐵尾礦和鐵尾礦為主要原料，輔以其他固廢原料進(jìn)行微晶鑄石制備，可實(shí)現(xiàn)近全固廢制備微晶鑄石，不用額外添加鋁、鎂的化學(xué)品，降低了成本。

5、優(yōu)選地，所述原料還包括高鋁固廢0-8wt%和高鎂固廢0-5wt%，所述高鋁固廢和高鎂固廢的含量不同時(shí)為0，優(yōu)選二者的總用量不低于3wt%。其中，所述高鋁固廢中al2o3的含量不低于30wt%，所述高鎂固廢中mgo的含量不低于10wt%。采用高鋁固廢、高鎂固廢與釩鈦磁鐵尾礦和鐵尾礦進(jìn)行合理搭配，即可實(shí)現(xiàn)近全固廢制備微晶鑄石，原料中的固廢率可達(dá)到90%以上，甚至可達(dá)到94%以上。

6、在本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述高鋁固廢選自煤矸石、赤泥、鋁渣中至少一種。

7、在本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施例中個(gè)，所述高鎂固廢選自礦渣、鎂渣、高鎂尾礦中至少一種。

8、優(yōu)選地，所述原料還包括0-7wt%的形核劑和/或結(jié)晶助劑；優(yōu)選所述形核劑和結(jié)晶助劑的質(zhì)量比為1：0.3~2。本發(fā)明經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)形核劑和結(jié)晶助劑以特定比例復(fù)配組合時(shí)，更加有利于結(jié)晶過程，結(jié)晶相占比更高，晶粒分布更均勻等。

9、在本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述形核劑選自氧化鐵、氧化鈦中至少一種。

10、在本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述結(jié)晶助劑選自氧化鋅、氧化鈰中至少一種。

11、優(yōu)選地，按重量份計(jì)，所述原料配方為：釩鈦磁鐵尾礦35-70份，鐵尾礦18-55份，高鋁固廢0-8份，高鎂固廢0-5份，形核劑0-5份，結(jié)晶助劑0-2份，優(yōu)選上述原料的總和為100份。

12、更優(yōu)選地，按重量份計(jì)，原料的配方為釩鈦磁鐵尾礦35-55份，鐵尾礦35-55份，高鋁固廢0-8份，高鎂固廢0-5份，形核劑0-5份，結(jié)晶助劑0-2份，優(yōu)選上述原料的總和為100份。

13、進(jìn)一步優(yōu)選地，原料的配方為釩鈦磁鐵尾礦40-45份，鐵尾礦40-45份，高鋁固廢4-8份，高鎂固廢0-4份，形核劑2-4份，結(jié)晶助劑1-2份；優(yōu)選上述原料的總和為100份。

14、本發(fā)明經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，原料以上述特定比例，得到的微晶諸石具有更優(yōu)的機(jī)械性能、耐磨性能和耐酸堿性能。

15、本發(fā)明以釩鈦磁鐵尾礦為主要原料，利用釩鈦磁鐵尾礦中的fe、ti等稟賦特性元素，在微晶鑄石生產(chǎn)過程中作為形核劑，進(jìn)一步地，以釩鈦磁鐵尾礦和鐵尾礦為主要原料，輔以其他固廢原料進(jìn)行微晶鑄石制備，合理進(jìn)行固廢搭配，提高固廢摻量，開發(fā)了以釩鈦磁鐵尾礦為主，全固廢制備微晶鑄石的方法，利用一步法合成微晶鑄石，工藝簡單，且不用額外添加鋁、鎂的化學(xué)品，降低了成本。

16、本發(fā)明中，鐵尾礦、釩鈦磁鐵尾礦等固廢原料需提前進(jìn)行成分檢測，原料粒度不大于150μm，配料過程需混合均勻。這樣做的好處在于可以在較低的熔融溫度下，以較快的熔融速率將原料完全熔融，提高效率，同時(shí)延長設(shè)備使用壽命、操作安全等。

17、在本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施例中，釩鈦磁鐵尾礦主要成分為：sio2：44.4%，cao：21.4%，mgo：11.6%，fe2o3：9.8%，al2o3：8.3%，tio2：0.9%。

18、在本發(fā)明另一些實(shí)施例中，釩鈦磁鐵尾礦主要成分為：sio2：48.4%，cao：16.8%，mgo：11.6%，fe2o3：9.8%，al2o3：8.3%，tio2：0.9%。

19、采用以上釩鈦磁鐵尾礦，其中tio2的含量足以在結(jié)晶過程中作為形核劑，因此，不用額外添加tio2的化學(xué)品形核劑。

20、在本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施例中，鐵尾礦主要成分為：sio2：65.5%，cao：4.8%，mgo：3.5%，fe2o3：9.9%，al2o3：8.6%，tio2：0.4%。

21、在本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施例中，煤矸石主要成分為：sio2：44.6%，cao：0.5%，mgo：0.2%，fe2o3：0.5%，al2o3：35.5%，tio2：0.7%。

22、在本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施例中，礦渣主要成分為：sio2：25.3%，cao：31.2%，mgo：11.5%，fe2o3：1.84%，al2o3：13.4%，tio2：13.2%。

23、采用上述特定固廢，能提供需要的mg、al，不需要額外添加鎂、鋁的化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)了降低成本、資源合理利用的效果。

24、所述制備方法，包括將所述原料經(jīng)高溫熔融后依次進(jìn)行澆筑成型和晶化處理，其中，所述高溫熔融的溫度范圍為1400-1500℃；

25、和/或，澆筑成型時(shí)，模具為耐高溫金屬模具，優(yōu)選澆筑時(shí)模具溫度保持在500-600℃；

26、和/或，所述晶化處理為：從500-600℃升溫至670-730℃，升溫速率3-5℃，保溫時(shí)間為30-60min；從670-730℃升溫至920-980℃，升溫速率2-4℃，保溫時(shí)間為40-80min；從920-980℃升溫至1050-1100℃，升溫速率2-4℃，保溫時(shí)間為30-60min。

27、本發(fā)明針對釩鈦磁鐵尾礦為主要原料，采用特定的熱處理過程，能夠高效完成晶化過程，且得到的微晶鑄石，其結(jié)晶相占比高，晶粒分布均勻，晶粒大小5-15μm，產(chǎn)品機(jī)械性能優(yōu)異，耐磨性能好，具備優(yōu)異的耐酸堿性能。

28、進(jìn)一步地，完成晶化處理后，進(jìn)行冷卻時(shí)，采用隨爐冷卻，爐內(nèi)溫度逐漸降低，產(chǎn)品成品率高，劣品率低。

29、本發(fā)明第二方面提供一種微晶鑄石，所述微晶鑄石采用上述微晶鑄石的制備方法制備得到。

30、本發(fā)明第三方面提供所述微晶鑄石在建筑裝飾、化工、冶金等領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，可得到一種建筑材料，包括所述微晶鑄石。

31、本發(fā)明以釩鈦磁鐵尾礦為主要原料，輔以其他固廢原料進(jìn)行微晶鑄石制備，制備步驟為配料混料、高溫熔融、澆筑成型、晶化處理、冷卻、切割，利用一步法合成微晶鑄石，工藝簡單。本發(fā)明利用釩鈦磁鐵尾礦中的fe、ti等稟賦特性元素，在微晶鑄石生產(chǎn)過程中作為形核劑，同時(shí)合理進(jìn)行固廢搭配，提高固廢摻量，開發(fā)了以釩鈦磁鐵尾礦為主，全固廢制備微晶鑄石的方法。

32、本發(fā)明得到的微晶鑄石產(chǎn)品性能優(yōu)異，具有良好的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的耐酸和耐堿性能及耐磨性能，具體地，在一些實(shí)施例中，抗壓強(qiáng)度可達(dá)到860.8mpa，甚至可達(dá)到908.29mpa；扛著強(qiáng)度可達(dá)到238mpa；耐酸度（20%硫酸溶液、1.84?g/cm3硫酸）可達(dá)到99%以上；耐堿度（20%naoh）可達(dá)到99%以上；耐磨可達(dá)到0.020?g/cm2。在建筑裝飾、化工、冶金等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。