别错过! 各类尾矿处理方案!


来源:中国粉体网   茜茜

[导读]  固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。根据其来源分类,可分为生活废弃物、工业固体废弃物和农业固体废弃物。

中国粉体网讯  固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。根据其来源分类,可分为生活废弃物、工业固体废弃物和农业固体废弃物。


 

固体废物资源循环利用模式图


非金属矿行业由于涉及到多种矿产资源,且不同的矿种的尾矿成份也存在很大的差异,因此非金属矿行业尾矿的综合利用遍布建材行业的各个领域。例如,磷尾矿可用于生产蒸养砖、混凝土、微晶玻璃和轻质墙板,石膏尾矿可用于生产陶瓷墙地砖、玻璃饰面砖、砌筑砂浆等,高岭土尾矿可用于生产水泥、混凝土、砌块等。


石英砂尾矿制备聚合物涂料


涂料是指涂于物体表面形成具有保护、装饰或特殊性能(如绝缘、防腐、标志等)固态材料。涂料分为无机涂料和有机涂料,无机涂料主要包括搪瓷釉、电镀铜等,有机涂料主要是有机高分子涂料,如苯丙乳液涂料等,涂料一般由成膜物、颜料、溶剂和各种助剂组成。为提高涂料的耐碱性、耐候性及耐洗刷性,需要加入适量的二氧化钛和碳酸钙细粉等物质,近年来有学者用石英砂尾矿代替部分碳酸钙,成功制备出满足相关要求的聚合物涂料。


石矿微粉做低强度混凝土填料


低强度混凝土的抗压强度一般以C30和C40混凝土抗压强度为参考标准,混凝土是由水泥和机制砂(河沙)拌和制成,机制砂制备过程中会产生一定量的石粉,最后一同进入水泥砂浆内,成为混凝土的组成部分。一定量的石粉有助于改善水泥浆体和易性、增加浆体总量、改善水泥颗粒级配、减少颗粒间空隙、缓解混凝土干燥收缩现象,但是石粉添加量过大时,会严重降低混凝土的抗压强度,低强度级混凝土石粉添加量控制在18—25%为宜,混凝土等级较高时,石粉添加量相应减少。


石矿尾泥代替部分黏土做硅质原料、水泥熟料


水泥是一种粉状水硬性胶凝材料。与水搅拌混合后能够在空气或水中硬化,并能将砂石等材料牢固的胶结在一起。按照工业建设的用途不同分为硅酸盐水泥和特种水泥;硅酸盐水泥因其原料广泛、水泥固化性能优异、应用最为广泛、硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的,也称为波兰特水泥;其中水泥熟料是以石灰石和黏土、铁质原料为主要原料,按适当比例配制而成的生料、烧至部分或全部熔融,并经过冷却获得的半成品,常用硅酸盐水泥的化学成分主要有氧化钙、二氧化硅和少量的氧化铝和氧化铁。


以尾矿为主要原料制备微晶玻璃


微晶玻璃是一种通过熔融冷萃玻璃液后控制析晶制得的多晶材料,由玻璃相和晶相构成,兼具玻璃相的基本性能和陶瓷的多晶特征,是一类独特的新型材料。微晶玻璃具有机械强度高、热膨胀系数可调、介电损耗小、耐磨耐腐蚀、化学稳定性及热稳定性好等特性,被广泛应用于能源、电子、建筑、生物医学等领域。


利用矿山固废制备地质聚合物


地质聚合物主要是指以天然矿物或固体废弃物及人工硅铝化合物为原料,通过碱或酸激发反应在常温或稍高于常温下制备得到的硅氧铝四面体与铝氧四面体三维网络聚合凝胶体。地质聚合物原料价格低廉且易得、能耗低、具有固化快、强度高、耐高温、耐腐蚀和耐久性强等优良性能。地质聚合物被广泛用作新型混凝土用水泥、土木工程材料、快速修补材料、工业有毒废渣和核废料固化,防火放热防护材料、铸造模具装饰材料等领域。


利用石矿尾泥制备树脂基聚合物


树脂基聚合物主要是指以不饱和聚酯树脂为粘合剂,加入碳酸盐类石材碎料粉体等填料以及固化剂、促进剂等其他添加剂,按照特定工艺制成的具有一定强度的聚合物。树脂基聚合物具有重量轻(比大理石轻25%左右)、强度高、耐腐蚀性好、抗污染、并有较好的可加工性、拼接无缝、不易断裂、能制成各种形状,常应用于建材行业、医学、涂料等领域。


制备陶粒


粉煤灰、污泥等部分固废的主要成分为SiO2和Al2O3,与陶粒原料的成分要求相契合,且粒度小,用作陶粒原料可以大大降低破碎磨矿成本,同时可以消纳固废、保护生态环境,并且获得可观的经济效益和社会效益。


陶粒是一种具有一定强度、粒度多为5~25mm的规则球体或不规则的陶制颗粒。表面有一层坚硬的外壳,内部多孔,具有良好的物理、化学和水力特性,强度高、密度小,比表面积大,孔隙率高,吸附截污能力强。化学和热稳定性好,耐酸耐热,隔水保气,保温隔热。陶粒被广泛应用于建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门。


 

陶粒生产量趋势图


固废制备陶粒是一种极佳的固废综合利用方式。固体废弃物是一种产生量大同时处理难度较高的环境污染物,部分固废与陶粒原料想契合,可以用于制备陶粒,从而被大批量消纳,一定程度上解决由固废堆存而导致的环境污染问题和企业管理问题,同时改变了固废直接应用于建筑,回填等低附加值应用现状。


粉煤灰提取稀土


佐治亚理工学院研究人员发明了一项简而易行的工艺,利用离子液体从粉煤灰中提取稀土而且不产生有毒物质。


在发表于环境科技的论文中,科学家解释称,离子液体环保且可重用。特别是双三氟甲磺酰亚胺甜菜碱或可以选择性溶解稀土氧化物而不是其他金属氧化物。


研究团队用碱性溶液对粉煤灰进行了预处理并干燥。然后,加热了与[Hbet][Tf2N]同在水中的粉煤灰,形成单相。冷却后溶液被分离。离子液体能够从新鲜粉煤灰中提取超过70%的稀土元素,而已经在尾矿池中堆放多年的风化后的粉煤灰回收率更高(97%)。该工艺的最后一个步骤是用稀酸从离子液体中提取稀土元素。研究人员发现,在淋滤过程中增加甜菜碱可以提高稀土元素萃取量。能够回收的稀土元素包括钪、钇、铈、钕和镝。最后,该团队还实验离子液体的重用性,用冷水去除多余的酸,并发现经过三轮淋滤清洗,萃取效率没有什么变化。


“这种低排放的方法能够产生富含稀土且杂质有限的溶液,也可用于从尾矿池中的粉煤灰中回收贵金属”,科学家在媒体发布会上表示。


这种方法对于产煤地区,比如怀俄明州非常重要。在当前化石燃料需求下降的情况下,他们正在寻求重新投资当地产业。


参考资料:


董发勤等.工业固体废物资源循环利用矿物学

童思意等.我国固体废弃物制备陶粒的研究进展

孙志强等.多行业固体废物在建材行业的资源化利用

中华人民共和国自然资源部.美国开发出从粉煤灰提取稀土工艺


(中国粉体网编辑整理/茜茜)

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