一种铅锌冶炼渣制备高强度胶凝材料的方法，属于固废绿色处置与资源化利用领域。首先，将铅冶炼渣与氢氧化钠溶液按比例混合、球磨。将粉煤灰进行球磨，得到球磨后的粉煤灰。将球磨后的铅冶炼渣、球磨后的粉煤灰和激发剂按一定比例混合、搅拌，得到浆料。将浆料浇注到模具中，并在一定的压力下压制成型。最后，成型后的坯体经养护后得到铅冶炼渣基地质聚合物。本发明专利技术制备的铅冶炼渣基地质聚合物具有铅冶炼渣掺比高、重金属固化效果好、力学性能高等优点。力学性能高等优点。力学性能高等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种铅锌冶炼渣制备高强度胶凝材料的方法
[0001]本专利技术属于固废综合利用领域，具体涉及一种铅锌冶炼渣制备高强度胶凝材料的方法。
技术介绍
[0002]铅是重要的有色金属，是国民经济发展中的重要基础原料之一。约70％的铅被用于制造铅酸蓄电池，此外，铅还被用于颜料、合金等领域。目前，“烧结焙烧
‑
鼓风炉熔炼”技术是铅生产的主流工艺，约85％的铅采用该技术生产。
[0003]传统的鼓风炉粗铅冶炼工艺过程会产生大量粗铅还原渣、粗精炼浮渣和其他金属类型的废渣，成为铅渣。为了保护环境并回收炼铅炉渣中的有价金属，炼铅炉渣需与煤粉(或其他还原剂)等混合进行烟化处理，使Pb、Zn、Cd、Sn、In、Ge等金属还原挥发并回收。铅烟化渣是炼铅炉渣烟化处理的底渣经水淬处理后产生的一种固废，其产量约占炼铅过程炉渣总量的85％。铅烟化渣中Fe、Si、Ca、Al氧化物含量可达80％，还含有Pb、Cu、Zn、C等重金属元素。
[0004]2021年，我国金属铅产量736.5万吨，同比增长11.2％。按照每生产1吨金属铅副产0.71t废渣估算，2021年我国铅渣的产量超500万吨。目前，多数铅冶炼渣仍采用露天堆置方式处理，致使铅渣中含铅、锌、砷、铬、铜等重金属的不稳定矿物，受雨水淋溶浸出其中重金属，造成周边水土的重金属污染。铅冶炼渣的绿色处置与资源化利用已成为铅冶炼行业亟需解决的重大问题。
[0005]铅冶炼渣现有的资源化利用方式主要包括：
①
火法冶炼；
②
生产胶凝材料；
③
湿法提取有价金属。
[0006]中国专利CN 103088209A公开了一种铅冶炼渣风淬粒化、余热利用的选冶联合方法，包括：1)输送：将铅冶炼渣送至风淬装置处；2)风淬铅冶炼渣得粒化渣；3)硫化焙烧：将粒化渣转移至硫化反应器中，加入硫化剂和还原剂焙烧进行硫化反应；4)冷却：硫化后将物料冷却，待物料温度降至200℃以下后水淬得水淬渣；5)磨浮：水淬渣经过磨矿、分级后，获得
‑
45μm以下的物料，进入浮选系统后浮选，获得铅锌混合精矿。该专利技术使得焙烧原料在无需粉碎，无需单独加热条件下铅锌硫化转化率均在80％以上，具有硫化产品浮选性能好，处理成本低，污染小，铅锌金属回收率高的特点。然而，该技术处理后仍会产生大量尾渣。
[0007]中国专利CN 114410974A公开了一种铅冶炼渣中多种有害重金属同步稳定化材料：以转炉钢渣、粉煤灰、镍铁渣等Ca/Fe基硅酸盐固体废物和软锰矿为原料制备，制备得到的稳定化材料与铅冶炼渣混合，再加水混匀，使渣中有害重金属As、Pb、Zn、Cu、Cd与稳定化材料中的不同组分进行物理化学反应，同步降低铅锌冶炼渣中有害重金属的浸出毒性，阻滞铅冶炼渣中有害重金属的迁移扩散，降低渣场周边水体和土壤的污染风险。该稳定化材料制备原料来源广、制备成本低、用量少、应用简单。然而，该技术可以做到重金属的稳定化，但再生产品的附加值较低、应用范围较窄。
[0008]中国专利CN 105274359A公开了一种从再生铅冶炼渣中提取分离有价金属的方
法：首先，将待处理的再生铅冶炼渣配入一定量的氧化剂，并加入一定量的NaOH溶液后，在搅拌磨中进行浸出处理；将浸出处理后得到的矿浆进行固液分离，并在洗涤后得到富含铅锑的滤渣及富含锡砷的滤液；将所得到的富含锡砷的滤液通过净化除杂处理后，得到锡酸钠溶液；将所得到的的锡酸钠溶液浓缩结晶处理后得到锡酸钠产品。该专利技术流程简单、易操作，在碱性条件下可直接分离回收锡锑砷等有价金属，并通过后续净化除杂得到合格的锡酸钠产品，提高了有价金属的回收利用率。然而，该技术处理后仍会产生大量尾渣。
[0009]综上，现有铅冶炼渣处置技术存在以下问题：
①
铅冶炼渣消纳量低；
②
重金属二次污染风险高；
③
需采用高温工序，能耗高；
④
再生产品性能较差、应用范围窄。因此，亟需开发铅冶炼渣绿色处置及资源化利用技术。
技术实现思路
[0010]针对上述问题，本专利技术公开了一种铅冶炼渣制备高强度胶凝材料的方法。本专利技术制备的铅冶炼渣基地质聚合物具有铅冶炼渣掺比高、重金属固化效果好、力学性能高等优点。
[0011]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0012]一种铅冶炼渣制备高强度胶凝材料的方法，包括以下步骤：
[0013](1)混合：将铅冶炼渣与氢氧化钠溶液混合，得到铅冶炼渣混合物；
[0014](2)球磨：将粉煤灰、步骤(1)得到的铅冶炼渣混合物分别球磨；
[0015](3)混合、搅拌：将步骤(2)得到的球磨后的粉煤灰、球磨后的铅冶炼渣和激发剂按一定比例混合，搅拌后得到浆料；
[0016](4)浇注：将步骤(3)得到的浆料浇注到模具中；
[0017](5)压制成型：对步骤(4)的模具施加一定压力，使模具中的浆料成型；
[0018](6)养护：将模具在30
‑
80℃养护温度、≥90％相对湿度下养护12
‑
36h，脱模后得到粗坯。将粗坯标准养护至规定龄期，得到铅冶炼渣基地质聚合物。
[0019]进一步地，步骤(1)所述的铅冶炼渣包括：粗铅生产过程产生的铅还原渣、铅精炼渣和含铅烟尘，及铅渣烟化处理过程产生的铅烟化渣。
[0020]进一步地，步骤(1)所述的氢氧化钠溶液的摩尔浓度2mol/L～6mol/L，铅冶炼渣与氢氧化钠溶液混合的质量比为6:4～9:1，球磨后铅冶炼渣的平均粒度≤8μm。
[0021]进一步地，步骤(2)所述的球磨后粉煤灰的平均粒度≤4μm、比表面积≥30000m2/kg。
[0022]进一步地，步骤(3)所述的激发剂为氢氧化钠与水玻璃的混合物，氢氧化钠与水玻璃的摩尔比为0.5:1～3:1；所述的球磨后的粉煤灰与球磨后的铅冶炼渣混合的质量比为3:7～6:4，激发剂的用量为二者总重量的20％～60％。
[0023]进一步地，步骤(5)所述的向模具施加的压力为10～50MPa，保压时间1～5min。
[0024]进一步地，步骤(6)制备的铅冶炼渣基地质聚合物的重金属浸出浓度为：Pb浸出浓度＜0.5mg/L、Zn浸出浓度＜1mg/L、Cd浸出浓度＜0.2mg/L、As浸出浓度＜0.5mg/L、Cu浸出浓度＜0.4mg/L；力学性能为：7天抗压强度≥15MPa、28天抗压强度≥60MPa。
[0025]本专利技术的技术关键点在于：
[0026]1、本专利技术的突出特点是采用加碱湿磨的方式活化铅冶炼渣，首先，可提高铅冶炼
渣的活性；其次，可改善铅冶炼渣的粒径和粒度分布；最后，可稳定铅冶炼渣中易浸出的重金属元素。
[0027]①
提高铅冶炼渣的活性：铅冶炼渣的活性较低，传统机械活化工艺的能量消耗大、活化效果差。经过前期的研究，申请人发现：氢氧化钠的加入可在较短时间内显著提高铅冶炼渣的活性，具有活化效果好本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铅冶炼渣制备高强度胶凝材料的方法，包括以下步骤：(1)混合：将铅冶炼渣与氢氧化钠溶液混合，得到铅冶炼渣混合物；(2)球磨：将粉煤灰、步骤(1)得到的铅冶炼渣混合物分别球磨；(3)混合、搅拌：将步骤(2)得到的球磨后的粉煤灰、球磨后的铅冶炼渣和激发剂按一定比例混合，搅拌后得到浆料；(4)浇注：将步骤(3)得到的浆料浇注到模具中；(5)压制成型：对步骤(4)的模具施加一定压力，使模具中的浆料成型；(6)养护：将模具在30
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80℃养护温度、≥90％相对湿度下养护12
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36h，脱模后得到粗坯；将粗坯标准养护至规定龄期，得到铅冶炼渣基地质聚合物。2.根据权利要求1所述的一种铅冶炼渣制备高强度胶凝材料的方法，其特征在于，步骤(1)所述的铅冶炼渣包括：粗铅生产过程产生的铅还原渣、铅精炼渣和含铅烟尘，及铅渣烟化处理过程产生的铅烟化渣。3.根据权利要求1所述的一种铅冶炼渣制备高强度胶凝材料的方法，其特征在于，步骤(1)所述的氢氧化钠溶液的摩尔浓度2mol/L～6mol/L，铅冶炼渣与氢氧化钠溶液混合的质量比为6:4～9:...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，张深根，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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