影响钽铌尾砂白度的因素分析

龚强，陈凤，李金锋，刘述春

（宜春钽铌矿有限公司，宜春 336000）

1 前言

锂盐行业近些年开始持续走高，尤其是新能源的快速发展以及进口锂矿石受阻的影响，国内的锂盐行情不断上涨，带动了上游行业的锂矿石的生产。但在生产锂云母、钽铌精矿的同时也产生了大量的尾砂，目前尾砂主要销往玻璃、陶瓷等行业。在陶瓷行业中陶瓷产品的白度值决定了产品的价值，陶瓷原料的烧成白度决定了陶瓷产品的白度，烧成白度是必检的一项指标。本文就可能会影响尾砂烧成白度的因素进行实验、分析。为后期钽铌尾砂的研究提供参考。

2 实验

2.1 仪器设备

高铝球磨罐、快速球磨机、烘箱、高温电炉、白度仪。

2.2 实验流程图

图1 实验流程

2.3 工艺参数

球磨参数 料：球：水=1：1.6：0.8，球磨时间30min，万孔筛余1%～2%，制坯压力30MPa，三聚磷酸钠0.3%，高温（1170℃、1190℃、1200℃）保温30min。

2.4 尾砂的粒级分布

表1 尾砂的粒级分布（wt%）

2.5 实验方法和结果

影响陶瓷原料白度的主要因素有：（1）着色氧化物，这类氧化物日常比较常见的有：Fe2O3、TiO2、MnO2等。（2）烧成温度。（3）Al2O3、SiO2的含量。4、R2O 的含量。针对这些因素，以及尾砂的特性，以着色氧化物Fe2O3的含量和烧成温度为主要研究方向进行实验。选取了40 个尾砂样品进行实验，样品的主要化学成分和白度如表2。

3 实验结果分析

3.1 Fe2O3 的含量对尾砂白度的影响

从表2 中可以看出随着Fe2O3的含量的增多，白度值呈现整体下降的趋势，其他化学元素的含量变化对白度值有一定影响，但影响效果不如Fe2O3。Fe2O3的熔点为1565℃，但尾砂中含有7%左右的R2O 起到了助熔作用，在1170-1200℃的高温烧制时，尾砂中的Fe2O3在R2O 的助熔条件下开始熔化，熔化后Fe2O3出现红黄色，甚至还会出现黑色或黄褐色斑点，从而极大的降低了白度值。

3.2 烧成温度对尾砂白度的影响

从表2 可以看出，烧成温度对尾砂的白度值影响也很大，整体来看在本次实验的温度范围内提高烧成温度会提高白度值，这是因为随着烧成温度的提高，可使粘度降低，依靠自身流动与表面张力拉平更多的凹坑，并且可使表面更均匀平整，提高釉面光泽度，增强了釉的镜面反射强度，使白度值增大。少数会出现提高烧成温度降低白度值的情况，出现这种情况的原因可能是高温电炉的区域温差或是随着烧成温度的提高，尾砂中未溶解的石英、莫来石及气孔的含量降低，从而使对光散射作用减弱，透射增强，白度降低[1]；也可能是Fe2O3通过高温烧成能够充分的反应使得颜色变的更明显[2]。

表2 样品的主要化学成分（wt%）

表2 样品的主要化学成分（wt%）（续）

3.3 R2O 的含量对尾砂白度的影响

Li2O 是一种强助熔剂，其助熔能力比钠和钾强[3]。尾砂中R2O 的含量直接决定了尾砂的熔融范围，尾砂中R2O 的含量多可以使得尾砂在更低温下产生液相，也有助于在更低温度下形成莫来石。R2O 的含量和烧成温度的作用有些类似，都是为使尾砂能烧制成所需的状态。在相同的烧成温度条件下，R2O 的含量越多，液相和莫来石以及铁元素等显色成分都更容易形成，在这几种因素的相互影响下，即能提高尾砂的白度值，也能降低尾砂的白度值。

3.4 Al3O2 的含量对尾砂白度的影响

Al3O2的含量决定了高温烧制后尾砂中莫来石的含量，莫来石含量对尾砂的白度有一定的影响，莫来石形成的量程度愈高，对光的反射愈强，白度也就愈高[4]。Al3O2的熔点为2050℃，Al3O2的含量增加会提高尾砂的烧成温度[5]，抑制Fe2O3的显色。

4 结论

通过实验与分析，可以看出对钽铌尾砂烧成白度影响最大的就是Fe2O3，Fe2O3的含量越少，尾砂的白度值越高，反之则越低。K2O 与Na2O 的百分含量整体上与Fe2O3的百分含量成正比，所以Fe2O3的含量增加，K2O 与Na2O的总量整体趋势是相应增加，K2O 与Na2O 的增加降低了尾砂的烧成温度，促进了Fe2O3在尾砂中的显色作用，从而降低了尾砂的白度值；但Al3O2的含量增加会增加尾砂的烧成温度，同时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。烧成温度的不同对尾砂白度的影响与R2O 的作用一致，都是促进尾砂高温状态的各项反应与物相相融。