影響鉭鈮尾砂白度的因素分析

龔強(qiáng)，陳鳳，李金鋒，劉述春

（宜春鉭鈮礦有限公司，宜春 336000）

1 前言

鋰鹽行業(yè)近些年開始持續(xù)走高，尤其是新能源的快速發(fā)展以及進(jìn)口鋰礦石受阻的影響，國(guó)內(nèi)的鋰鹽行情不斷上漲，帶動(dòng)了上游行業(yè)的鋰礦石的生產(chǎn)。但在生產(chǎn)鋰云母、鉭鈮精礦的同時(shí)也產(chǎn)生了大量的尾砂，目前尾砂主要銷往玻璃、陶瓷等行業(yè)。在陶瓷行業(yè)中陶瓷產(chǎn)品的白度值決定了產(chǎn)品的價(jià)值，陶瓷原料的燒成白度決定了陶瓷產(chǎn)品的白度，燒成白度是必檢的一項(xiàng)指標(biāo)。本文就可能會(huì)影響尾砂燒成白度的因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析。為后期鉭鈮尾砂的研究提供參考。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 儀器設(shè)備

高鋁球磨罐、快速球磨機(jī)、烘箱、高溫電爐、白度儀。

2.2 實(shí)驗(yàn)流程圖

圖1 實(shí)驗(yàn)流程

2.3 工藝參數(shù)

球磨參數(shù) 料：球：水=1：1.6：0.8，球磨時(shí)間30min，萬(wàn)孔篩余1%～2%，制坯壓力30MPa，三聚磷酸鈉0.3%，高溫（1170℃、1190℃、1200℃）保溫30min。

2.4 尾砂的粒級(jí)分布

表1 尾砂的粒級(jí)分布（wt%）

2.5 實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果

影響陶瓷原料白度的主要因素有：（1）著色氧化物，這類氧化物日常比較常見的有：Fe2O3、TiO2、MnO2等。（2）燒成溫度。（3）Al2O3、SiO2的含量。4、R2O 的含量。針對(duì)這些因素，以及尾砂的特性，以著色氧化物Fe2O3的含量和燒成溫度為主要研究方向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。選取了40 個(gè)尾砂樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，樣品的主要化學(xué)成分和白度如表2。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 Fe2O3 的含量對(duì)尾砂白度的影響

從表2 中可以看出隨著Fe2O3的含量的增多，白度值呈現(xiàn)整體下降的趨勢(shì)，其他化學(xué)元素的含量變化對(duì)白度值有一定影響，但影響效果不如Fe2O3。Fe2O3的熔點(diǎn)為1565℃，但尾砂中含有7%左右的R2O 起到了助熔作用，在1170-1200℃的高溫?zé)茣r(shí)，尾砂中的Fe2O3在R2O 的助熔條件下開始熔化，熔化后Fe2O3出現(xiàn)紅黃色，甚至還會(huì)出現(xiàn)黑色或黃褐色斑點(diǎn)，從而極大的降低了白度值。

3.2 燒成溫度對(duì)尾砂白度的影響

從表2 可以看出，燒成溫度對(duì)尾砂的白度值影響也很大，整體來(lái)看在本次實(shí)驗(yàn)的溫度范圍內(nèi)提高燒成溫度會(huì)提高白度值，這是因?yàn)殡S著燒成溫度的提高，可使粘度降低，依靠自身流動(dòng)與表面張力拉平更多的凹坑，并且可使表面更均勻平整，提高釉面光澤度，增強(qiáng)了釉的鏡面反射強(qiáng)度，使白度值增大。少數(shù)會(huì)出現(xiàn)提高燒成溫度降低白度值的情況，出現(xiàn)這種情況的原因可能是高溫電爐的區(qū)域溫差或是隨著燒成溫度的提高，尾砂中未溶解的石英、莫來(lái)石及氣孔的含量降低，從而使對(duì)光散射作用減弱，透射增強(qiáng)，白度降低[1]；也可能是Fe2O3通過高溫?zé)赡軌虺浞值姆磻?yīng)使得顏色變的更明顯[2]。

表2 樣品的主要化學(xué)成分（wt%）

表2 樣品的主要化學(xué)成分（wt%）（續(xù)）

3.3 R2O 的含量對(duì)尾砂白度的影響

Li2O 是一種強(qiáng)助熔劑，其助熔能力比鈉和鉀強(qiáng)[3]。尾砂中R2O 的含量直接決定了尾砂的熔融范圍，尾砂中R2O 的含量多可以使得尾砂在更低溫下產(chǎn)生液相，也有助于在更低溫度下形成莫來(lái)石。R2O 的含量和燒成溫度的作用有些類似，都是為使尾砂能燒制成所需的狀態(tài)。在相同的燒成溫度條件下，R2O 的含量越多，液相和莫來(lái)石以及鐵元素等顯色成分都更容易形成，在這幾種因素的相互影響下，即能提高尾砂的白度值，也能降低尾砂的白度值。

3.4 Al3O2 的含量對(duì)尾砂白度的影響

Al3O2的含量決定了高溫?zé)坪笪采爸心獊?lái)石的含量，莫來(lái)石含量對(duì)尾砂的白度有一定的影響，莫來(lái)石形成的量程度愈高，對(duì)光的反射愈強(qiáng)，白度也就愈高[4]。Al3O2的熔點(diǎn)為2050℃，Al3O2的含量增加會(huì)提高尾砂的燒成溫度[5]，抑制Fe2O3的顯色。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)與分析，可以看出對(duì)鉭鈮尾砂燒成白度影響最大的就是Fe2O3，F(xiàn)e2O3的含量越少，尾砂的白度值越高，反之則越低。K2O 與Na2O 的百分含量整體上與Fe2O3的百分含量成正比，所以Fe2O3的含量增加，K2O 與Na2O的總量整體趨勢(shì)是相應(yīng)增加，K2O 與Na2O 的增加降低了尾砂的燒成溫度，促進(jìn)了Fe2O3在尾砂中的顯色作用，從而降低了尾砂的白度值；但Al3O2的含量增加會(huì)增加尾砂的燒成溫度，同時(shí)Al3O2本身就能增加尾砂的白度，因此增加Al3O2的含量有利于提高尾砂的白度值。燒成溫度的不同對(duì)尾砂白度的影響與R2O 的作用一致，都是促進(jìn)尾砂高溫狀態(tài)的各項(xiàng)反應(yīng)與物相相融。