抑制黄铁矿氧化的复合钝化剂及其制备方法和应用技术

抑制黄铁矿氧化的复合钝化剂及其制备方法和应用，采用γ

【技术实现步骤摘要】
抑制黄铁矿氧化的复合钝化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于矿物处理
，具体涉及一种抑制黄铁矿氧化的复合钝化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]黄铁矿作为最常见的硫化物矿物之一，通常存在于尾矿中。水和阳光氧化黄铁矿涂层表面，导致酸性矿山废水(AMD)具有低pH、高毒性和强流动性。排放的AMD使土壤、地表水和地下水恶化，对人类健康、动物和农业生产造成严重威胁。
[0003]目前，AMD的处理技术主要有酸碱中和、混凝沉淀、化学氧化、人工湿地和生物处理等。然而，这些技术都存在着各种问题，并不能从根本上阻止AMD的产生。例如，中和法混凝沉降需要大剂量的碱性物质，产生大量的污泥成为二次废物。人工湿地处理通常需要很大的表面积和特定的陆地地形。虽然一些生物处理利用绿色化学，防止二次污染，但生物处理AMD的有效性还有待提高。目前，已开发出一种替代策略，即钝化，通过抑制黄铁矿和其他硫化矿物的氧化，从源头上处理AMD。钝化方法主要是利用化学钝化材料与黄铁矿接触，通过化学反应在金属硫化物矿物颗粒的表面形成一层不溶的、惰性的和致密的保护膜，从而使外界的氧化剂无法与硫化物矿物本体接触。
[0004]钝化剂包括无机和有机钝化剂：对应用条件敏感的无机钝化剂，如硅酸钙、有机硅烷、三乙烯四胺二硫代氨基甲酸酯(DTC
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Teta)、咔唑环等。正丙基三甲氧基硅烷、正乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和γ
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巯丙基三甲氧基硅烷等有机硅烷因其对黄铁矿的化学腐蚀具有很强的防护作用而受到广泛关注。这些有机化合物通过形成Fe
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O
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Si和Si
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O
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Si键和低毒性而提供了优异的耐化学性。
[0005]现有技术之一，是将苯并三唑(BTA)抑制剂在真空条件下加载到埃洛石纳米管(HNT)中，并用Cu
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BTA配合物塞包封，然后将HNT
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BTA纳米颗粒与γ
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巯基丙基三甲氧基硅烷(PropS
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SH)混合制备PropS
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SH/HNT
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BTA(PSHB)涂层以抑制黄铁矿氧化。然而，通过二氧化硅填充剂进行大规模商业生产和应用是不可行的。此外，水或湿度会因粘土矿物而导致膨胀，从而降低填料的性能。
[0006]到目前为止，已经报道了大量的钝化材料，包括磷酸盐、硅酸盐、三乙基四胺羟基喹啉、硅酸盐、儿茶酚、磷酸盐、三乙基四胺和磷脂。然而，每一种钝化剂都有自己的缺点。例如，磷酸或硅酸盐钝化膜的形成可能涉及过氧化氢或次氯酸盐，这是比较昂贵的。至于三乙基四胺和三乙基四胺
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二硫代氨基甲酸盐，由于它们对环境有毒，可能不适合野外应用

技术实现思路

[0007]为了防止黄铁矿在水和阳光下氧化产生酸性矿山废水，本专利技术采用γ
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巯丙基三甲氧基硅烷(PropS
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SH)包埋竹炭(BC)制备了一种新型涂料。包埋在γ
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巯丙基三甲氧基硅烷(PropS
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SH)涂层中的竹炭(BC)通过氧桥在黄铁矿表面形成羧酸铁络合物，保护黄铁矿免受化学氧化，竹炭(BC)的光吸收阻止黄铁矿光氧化，从源头上防止AMD的形成。
[0008]上述技术通过二氧化硅填充剂进行大规模商业生产和应用是不可行的。而且水或湿度会因粘土矿物而导致膨胀，从而降低填料的性能。因此，本专利技术采用生物炭，由于其低成本和独特的结构，可以防止上述问题。
[0009]本专利技术具体技术方案为：
[0010]一种抑制黄铁矿氧化的复合钝化剂的制备方法，采用竹炭作为改性材料，加入γ
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巯丙基三甲氧基硅烷中。具体包括下述步骤：
[0011](a)将γ
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巯丙基三甲氧基硅烷加入到乙醇溶液，制得硅醇溶液；
[0012](b)在超声浴中，将竹炭加入到步骤(a)所制得的硅醇溶液中，混合均匀，即得。
[0013]其中，步骤(a)，硅醇溶液的γ
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巯丙基三甲氧基硅烷体积浓度为1～5％；乙醇溶液中，V水:V乙醇为0～1/2；
[0014]步骤(b)中，在硅醇溶液中分别加入质量分数为1.0～3.0wt.％的竹炭。
[0015]步骤(b)超声波处理搅拌时间设置为0.5～3h；得到的均一溶液用0.5M HCl调节pH为2～7，温度调节为20℃～60℃。
[0016]优选的，步骤(a)按照以下物料比配置：γ
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巯丙基三甲氧基硅烷加入量为3ml，水
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乙醇溶液加入量为97ml，V乙醇：V水＝8：1；
[0017]步骤(b)在硅醇溶液中加入竹炭质量分数为2.6wt.％；
[0018]步骤(b)超声波处理搅拌时间设置为0.5h；得到的均一溶液用0.5M HCl调节pH为4；温度调节为40℃。
[0019]进一步的，竹炭粉末大小为200目。
[0020]本专利技术获得的抑制黄铁矿氧化的复合钝化剂，可以用于抑制酸性矿山中的黄铁矿的氧化。
[0021]本专利技术还提供黄铁矿钝化包覆的方法，采用上述的复合钝化剂，对黄铁矿样品进行钝化包覆；将黄铁矿样品保持在悬浮液中，然后在水浴中搅拌；过滤后的包膜黄铁矿样品保存在培养皿中，在60℃下干燥12h，即得到包覆后的黄铁矿。
[0022]进一步的，钝化时，用0.5M NH3·
H2O将溶液的pH值调节为7～11；水浴温度设置为50～80℃，水浴搅拌时间设置为1～4h。
[0023]为了提高黄铁矿在恶劣条件下的化学氧化性能，本专利技术提供的技术方案中，由竹炭(BC)和γ
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巯丙基三甲氧基硅烷(PropS
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SH)组成的新型γ
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巯丙基三甲氧基硅烷/竹炭(PSB)涂层，优化后的γ
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巯丙基三甲氧基硅烷/竹炭(PSB)涂层具有良好的环境适应性和耐光氧化性能，耐腐蚀能力达80％以上。另外，γ
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巯丙基三甲氧基硅烷/竹炭(PSB)涂层能有效地抑制竹炭(BC)对黄铁矿的氧化。简单地说，由于竹炭(BC)对光的吸收和屏蔽、γ
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巯丙基三甲氧基硅烷(PropS
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SH)与竹炭(BC)之间形成的网络以及γ
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巯丙基三甲氧基硅烷/竹炭(PSB)涂层与黄铁矿之间的钝化反应，AMD的产生从源头上得到了控制。
附图说明
[0024]图1为实施例不同竹炭(BC)用量下Fe和SO
42
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的浸出浓度；
[0025]图2(a)为实施例在不同的水解时间条件下Fe和SO
42
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的浓度；
[0026]图2(b)为实施例在不同的水解pH条件下Fe和SO
42
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的浓度；
[0027]图2(c)为实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制黄铁矿氧化的复合钝化剂的制备方法，其特征在于：采用竹炭作为改性材料，加入γ
‑
巯丙基三甲氧基硅烷中。2.根据权利要求1所述的一种抑制黄铁矿氧化的复合钝化剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(a)将γ
‑
巯丙基三甲氧基硅烷加入到乙醇溶液，制得硅醇溶液；(b)在超声浴中，将竹炭加入到步骤(a)所制得的硅醇溶液中，混合均匀，即得。3.根据权利要求2所述的一种抑制黄铁矿氧化的复合钝化剂的制备方法，其特征在于，步骤(a)，硅醇溶液的γ
‑
巯丙基三甲氧基硅烷体积浓度为1～5％；乙醇溶液中，V水:V乙醇为0～1/2；步骤(b)中，在硅醇溶液中分别加入质量分数为1.0～3.0wt.％的竹炭。4.根据权利要求2所述的一种抑制黄铁矿氧化的复合钝化剂的制备方法，其特征在于，步骤(b)超声波处理搅拌时间设置为0.5～3h；得到的均一溶液用0.5M HCl调节pH为2～7，温度调节为20℃～60℃。5.根据权利要求2所述的一种抑制黄铁矿氧化的复合钝化剂的制备方法，其特征在于，步骤(a)按照以下物料比配置：γ
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘国，屠宇姣，覃利，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：