尾矿凝胶材料及其在尾矿处理中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种尾矿凝胶材料，包括矿渣微粉、石灰、水泥熟料以及石膏；其中，在尾矿凝胶材料中，矿渣微粉的质量百分数为60～80％，石灰的质量百分数为8～15％，水泥熟料的质量百分数为5～12％，石膏的质量百分数为5～10％。本发明专利技术所制得的尾矿凝胶材料固结效果好的同时，能够利用固废创造经济效益，可实施性强，值得推广。值得推广。值得推广。

【技术实现步骤摘要】
尾矿凝胶材料及其在尾矿处理中的应用


[0001]本专利技术属于固废处理领域，具体涉及一种尾矿凝胶及其在尾矿处理中的应用。

技术介绍

[0002]有色金属冶炼过程中带来的重金属污染极为严重，其中最具代表性的便是砷污染。倘若用常用的尾矿填埋的方式处理，将这类物质长期埋在地下，可以想见，面临的将是极为严峻的土壤污染问题、地下水污染问题甚至居民身体健康问题。
[0003]然而尾矿成分复杂且随着产地的不同差异极大，处理起来很是棘手，为了更为直观的体现这一问题，下表为郴州市临武县南方矿业硫铁矿多元素分析表。
[0004]表1
[0005][0006]可以看出，该硫铁尾矿中含有多种重金属和少量的有害元素砷，同时属于高硫尾矿。常用的水泥填埋法通过沉淀、吸附、络合等作用，降低重金属元素含量，改变其赋存形态，从而降低其迁移性和生物有效性。操作简单、固化效果好，但仍存在填充体固化效果不稳定，容易造成二次污染的技术问题。
[0007]基于此，有必要提供一种尾矿凝胶材料，以解决上述填充体固化效果不稳定，容易造成二次污染的技术问题。

技术实现思路

[0008]旨在解决上述填充体固化效果不稳定，容易产生二次污染的技术问题，本专利技术提供了一种尾矿凝胶材料，包括矿渣微粉、石灰、水泥熟料以及石膏；其中，在尾矿凝胶材料中，矿渣微粉的质量百分数为60～80％，石灰的质量百分数为8～15％，水泥熟料的质量百分数为5～12％，石膏的质量百分数为5～10％。
[0009]进一步的，矿渣微粉的质量百分数为70％，石灰的质量百分数为12％，水泥熟料的质量百分数为10％，石膏的质量百分数为8％。
[0010]进一步的，矿渣微粉的矿粉活性指数级别不低于S95级。
[0011]进一步的，的石灰为生石灰，其有效氧化钙以及有效氧化镁含量之和不小于80％。
[0012]进一步的，生石灰的粒度为10
‑
50mm。
[0013]进一步的，水泥熟料为硅酸盐水泥熟料，其中，水泥熟料中游离氧化钙f
‑
CaO的质量分数≤1.5％；水泥熟料中氧化镁MgO的质量分数≤5.0％；水泥熟料中烧失量的质量分数≤1.5％；水泥熟料中硅酸钙矿物的质量分数≥66％。
[0014]进一步的，的石膏包括二水石膏、天然硬石膏及化工石膏中的一种或多种；且二水石膏中三氧化硫的质量分数≥38％，硬石膏中三氧化硫的质量分数≥48％。
[0015]进一步的，还包括激发剂，其中，激发剂占尾矿凝胶材料质量的1.5％，激发剂包括的组分及其质量分数占比如下：30％Na2SiO3、30％KAl(SO4)2·
12H2O、20％Na2SO4、20％NaCl。
[0016]本专利技术还提供一种如上的尾矿凝胶材料在尾矿处理中的应用，尾矿凝胶材料的投放质量占尾矿的总重量的14
‑
20％。
[0017]进一步的，包括步骤：
[0018]将尾矿凝胶材料与尾矿按照1：5
‑
7的质量比投放至振动搅拌机中，搅拌完毕后，得充填体；
[0019]其中，搅拌时间为120
‑
200s，搅拌速率为220
‑
260r/min。
[0020]与现有技术相比，本专利技术至少包括以下优点：
[0021]1、本专利技术利用尾矿凝胶材料对重金属进行固化。矿渣微粉中包含有无定形的硅铝相物质。无定形的硅铝相物质作为高炉矿渣网架形成体以及网架改性体，被激发剂(石膏、水泥熟料以及石灰)水化溶解后，形成低聚态的凝胶。低聚态的凝胶包裹着重金属离子，从而避免重金属离子与水等浸出介质接触。低聚态凝胶逐渐脱水聚合形成严密的网络状结构，避免二次污染。
[0022]2、本专利技术在尾矿凝胶材料中加入石灰，石灰遇水形成氢氧化钙，有效的降低了砷的浸出浓度。一方面，氢氧化钙与砷反应生成溶解度较低的Ca
‑
As
‑
O盐，被尾矿胶凝材料的水化产物C
‑
S
‑
H凝胶等包裹；另一方面是由于Ca(OH)2使得浸出液的pH值和Ca
2+
浓度较高，Ca
2+
可与AsO
43
‑
、AsO
33
‑
形成Ca
‑
As难溶沉淀从而降低砷的浸出浓度。
[0023]3、本专利技术通过精确尾矿凝胶材料的成分以及配比，解决了高硫尾矿因填充体膨胀导致的后期强度衰减的问题。前期快速生成水化硅酸钙和钙矾石，细针状的钙矾石和凝胶交叉生长在一起，使体系具有较好的胶结性能，所以能够形成较高的初期强度。后期通过控制充填体中的PH值和SO
42
‑
离子含量，保证在较长时间内胶凝材料的水化反应过程能持续进行，使得充填体的后期强度得到持续增长，保证了填充体的稳固效果，避免膨胀相的过度生成导致块体开裂。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术一实施例中利用普通水泥固结尾矿得到的柱状C
‑
S
‑
H凝胶电镜图。
[0026]图2为本专利技术一实施例中通过尾矿凝胶材料固结尾矿形成的针状钙矾石电镜图。
[0027]图3为本专利技术一实施例中利用振动搅拌机搅拌尾矿凝胶材料以及尾矿的工艺流程图。
具体实施方式
[0028]下面将结合附图对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中
的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]并且，本专利技术各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0030]当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本专利技术中使用的所有技术和科学术语与本
的技术人员对现有技术的掌握及本专利技术的记载，还可以使用与本专利技术实施例中的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本专利技术。
[0031]砷污染作为一种常见的重金属污染，与其他尾矿中存在的重金属污染一样，通常是通过固定化的方式，利用一些单一或复合的环境功能材料经过处理后通过沉淀、吸附、络合等作用，降低污染性强的元素含量，改变其赋存形态，从而降低其迁移性和生物有效性，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尾矿凝胶材料，其特征在于，包括矿渣微粉、石灰、水泥熟料以及石膏；其中，在所述尾矿凝胶材料中，所述矿渣微粉的质量百分数为60～80％，所述石灰的质量百分数为8～15％，所述水泥熟料的质量百分数为5～12％，所述石膏的质量百分数为5～10％。2.根据权利要求1所述的尾矿凝胶材料，其特征在于，所述矿渣微粉的质量百分数为70％，所述石灰的质量百分数为12％，所述水泥熟料的质量百分数为10％，所述石膏的质量百分数为8％。3.根据权利要求1所述的尾矿凝胶材料，其特征在于，所述矿渣微粉的矿粉活性指数级别不低于S95级。4.根据权利要求1所述的尾矿凝胶材料，其特征在于，所述的石灰为生石灰，其有效氧化钙以及有效氧化镁含量之和不小于80％。5.根据权利要求4所述的尾矿凝胶材料，其特征在于，所述生石灰的粒度为10
‑
50mm。6.根据权利要求1所述的尾矿凝胶材料，其特征在于，所述水泥熟料为硅酸盐水泥熟料，其中，所述水泥熟料中游离氧化钙f
‑
CaO的质量分数≤1.5％；所述水泥熟料中氧化镁MgO的质量分数≤5.0％；所述水泥熟料中烧失量的质量分数≤1.5％；...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖锦云，殷豪，张露，郭伟，孙悦，黄翔，黄显浪，李裕辉，
申请(专利权)人：湖南国晟环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：