【技术实现步骤摘要】
镁渣危废固化处置以及协同尾砂全固废充填采矿法
本专利技术涉及固体废物固化处置与充填采矿法的交叉
,特别是指一种镁渣危废固化处置以及协同尾砂全固废充填采矿法。
技术介绍
镁渣是金属镁厂在炼镁过程排放的固体废物。我国冶炼金属镁大多采用皮江法生产工艺,其镁渣主要组分为SiO2和CaO,还含有MgO,Fe2O3,A12O3以及少量的Cr、Cu、Ni、Ag、As重金属以及pH>12。其中Cr在环境中通常以Cr3+和Cr6+离子的形式存在。Cr6+对生物体具有毒害作用,危害性较大,且镁渣的pH>12属于强碱危废。实践表明,每生产1t金属镁将排放6~10t镁渣。但镁渣矿物成分与硅酸盐水泥熟料极相似,因此具有较高的活性和胶凝性,可作为二次资源开发利用。目前镁渣资源利用大致分为三类:锻烧水泥熟料、作为活性混合材和开发胶凝材料。但镁渣属于危废,且含有较多的游离氧化钙和氧化镁,因此存在不安定性问题。尤其镁渣中的重金属Cr通常以Cr6+离子形式扩散,对生物体具有毒害作用以及污染环境。采用煅烧制备水泥熟料将对环境产生二次污染,因此导致镁渣利用率较低,大多数采用堆放处理,不仅占用土地,而且还污染环境。近几年,人们开展镁渣固废资源化利用研究。CN101417867、CN104628480A、CN104649597A和CN108863137A专利专利技术了高温煅烧镁渣,用于制备水泥或水泥掺合料的应用技术。CN102503313A、CN101389579、CN102225852A和CN104108906A利用镁渣与粉煤灰等其 ...
【技术保护点】
1.一种镁渣危废固化处置以及协同尾砂全固废充填采矿法,其特征在于:包括步骤如下:/n(1)利用pH>12和含有重金属的镁渣危废替代水泥熟料,与脱硫石膏和高炉矿渣制备镁渣基充填胶凝材料;/n(2)针对选矿尾砂固体废物,开展不同胶砂比和料浆浓度的胶结体强度和充填料浆的流变性试验;/n(3)采用压汞仪法对胶结体进行孔结构分析;/n(4)根据试验与测试结果,建立胶结体强度、料浆流变参数以及胶结体最可几孔径与胶砂比和料浆浓度的关系;/n(5)以充填料浆成本作为优化目标,以胶结体强度、料浆流变参数和胶结体最可几孔径作为约束条件,建立和求解充填料浆的优化模型,由此获得充填料浆的优化参数。/n
【技术特征摘要】
1.一种镁渣危废固化处置以及协同尾砂全固废充填采矿法,其特征在于:包括步骤如下:
(1)利用pH>12和含有重金属的镁渣危废替代水泥熟料,与脱硫石膏和高炉矿渣制备镁渣基充填胶凝材料;
(2)针对选矿尾砂固体废物,开展不同胶砂比和料浆浓度的胶结体强度和充填料浆的流变性试验;
(3)采用压汞仪法对胶结体进行孔结构分析;
(4)根据试验与测试结果,建立胶结体强度、料浆流变参数以及胶结体最可几孔径与胶砂比和料浆浓度的关系;
(5)以充填料浆成本作为优化目标,以胶结体强度、料浆流变参数和胶结体最可几孔径作为约束条件,建立和求解充填料浆的优化模型,由此获得充填料浆的优化参数。
2.根据权利要求1所述的镁渣危废固化处置以及协同尾砂全固废充填采矿法,其特征在于:所述步骤(1)中镁渣基充填胶凝材料中镁渣、脱硫石膏和高炉矿渣配比质量范围为:镁渣25%-35%、脱硫石膏10%-15%、高炉矿渣50%-65%;混合粉磨后比表面积≥450m2/kg,含水率≤3%;
镁渣矿物成分包括硅酸钙、氧化镁、氧化亚铁和氟化钙,其组成范围为:CaO:62%-68%、SiO2:20%-24%、Al2O3:4%-7%、MgO<5%、Fe2O3:2.5%-6.5%,并含有重金属Cr、Cu、Ni;镁渣的碱度pH>12、碱性系数M0>2,粉体中值粒径为25μm-35μm。
3.根据权利要求1所述的镁渣危废固化处置以及协同尾砂全固废充填采矿法,其特征在于:所述步骤(4)中尾砂胶结体强度试验结果建立强度模型为:R7d=f1(x1,x2)、R28d=f2(x1,x2);
其中,R7d、R28d分别代表胶结体7d强度、28d强度;x1代表充填料浆胶砂比,x2代表充填料浆浓度;f1(x1,x2)、f2(x1,x2)代表胶结体7d强度模型、28d强度模型;
利用28d尾砂胶结体最可几孔径测试结果建立数学模型为:K28d=f3(x1,x2);
其中,K28d代表28d胶结体最可几孔径;f3(x1,x2)代表28d胶结体最可几孔径模型;
充填料浆流变数学模型为:RL=f4(x1,x2)、RN=f5(x1,x2);其中,RL代表料浆的屈服应力;RN代表料浆的黏度系数;f4(x1,x2)、f5(x1,x2)分别代表料浆屈服应力和黏度系数的数学模型。
4.根据权利要求1所述的镁渣危废固化处置以及协同尾砂全固废充填采矿法,其特征在于:所述步骤(5)中建立尾砂充填料浆配比优化设计模型如下:
MinCT=Min[c1y1+c2y2+c3y3]
R7d=f1(x1,x2...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨晓炳,肖柏林,温震江,郭斌,吴凡,高谦,胡亚军,李胜辉,陈彦亭,杨航,韦寒波,张鹏,巴蕾,
申请(专利权)人:北京科技大学,河北钢铁集团矿业有限公司,矿冶科技集团有限公司,
类型:发明
国别省市:北京;11
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