利用钢渣和赤泥复配矿冶固废制备的免烧磁性陶粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了利用钢渣和赤泥复配矿冶固废制备的免烧磁性陶粒及其制备方法和应用，方法包括步骤：(1)按照质量份数分别称取钢渣、赤泥、矿冶固废、水溶性纤维素和无机高分子絮凝剂，将钢渣、赤泥和矿冶固废混合，得到固废混合物A，将水溶性纤维素和无机高分子絮凝剂混合，得到混合溶液B；(2)将固废混合物A和分散剂置于球磨罐中充分球磨，得到混合均匀的固废混合物粉末；(3)将固废混合物粉末置于盘式造粒机，在不断喷洒混合溶液B的条件下，将固废混合物粉末造粒成球，接着在室温下陈化，然后在烘干，最后移入蒸汽灭菌器中，利用高于103.4kPa的高压蒸汽养护2h，得到免烧磁性陶粒，方法简单、能耗低，陶粒易磁性固定与回收，绿色环保。绿色环保。绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
利用钢渣和赤泥复配矿冶固废制备的免烧磁性陶粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于固废再利用
，具体是利用钢渣和赤泥复配矿冶固废制备的免烧磁性陶粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]矿冶行业作为国民经济的重要基础工业，为我国经济社会发展做出了重要的贡献的同时，也产生了大量的固体废物，其中：一则，矿山选矿过程中产生的尾矿堆存量高达100余亿吨，并且每年堆存量仍不断增加，2018年全国重点发表调查工业企业尾矿产生量为8.8亿吨，综合利用率仅为27.1％；二则，每年排放钢渣约1.5亿吨，总体利用率低于30％；三则，赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，我国赤泥年排放量达5000万吨以上，堆存量为全球最多，已达到5亿吨以上，而赤泥的综合利用仍属世界性难题，世界上赤泥的利用率不足10％，粉煤灰每年的产生量在6亿吨以上，其中有1亿吨以上粉煤灰因为不能及时利用而堆存；而煤矿企业在矿山开采、洗选过程中产生大量煤矸石，煤矸石堆存约40亿吨，这些矿冶固废的堆存，不仅占用大量的土地，还形成严重的安全和环境污染隐患。作为工业制造大国，要实现工业系统的绿色发展，实现大宗矿冶固废协同消纳和资源化利用水平是一个亟需解决的问题。烧结陶粒是以黏土、页岩或固废等为主要原料，经粉磨、成球和高温烧结而成，可用于建筑行业和环保领域。现有利用固废制备陶粒的技术以回转窑工艺为主，单条线最大产能在年15万吨左右，通常每方陶粒烧结需要消耗40
‑
70m3天然气，烧结成本高，制约了烧结工艺的发展。当今社会，绿色环保可持续显然已经成为主流趋势，免烧陶粒成为发展的新趋势。同时在实际环保应用中，实现陶粒与污染介质的分离也是一项重要课题，有助于材料的回收和再次利用。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种利用钢渣和赤泥复配矿冶固废制备的免烧磁性陶粒及其制备方法和应用，不仅制备方法简单、能耗，而且制备的陶粒可塑性强、强度高，易于磁性固定与回收，有利于实现矿冶固废的协同消纳。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]利用钢渣和赤泥复配矿冶固废制备的免烧磁性陶粒的方法，包括如下步骤：
[0006](1)按照质量份数分别称取30
‑
50份钢渣、15
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30份赤泥、20
‑
35份矿冶固废、5份水溶性纤维素和1
‑
5份无机高分子絮凝剂，将钢渣、赤泥和矿冶固废混合，得到固废混合物A，将水溶性纤维素和无机高分子絮凝剂混合，得到混合溶液B；
[0007](2)按照固废混合物A与分散剂的质量比10：1称取分散剂，并将固废混合物A和分散剂置于球磨罐中充分球磨，得到混合均匀的固废混合物粉末；
[0008]所述分散剂为水、无水乙醇或任意浓度的乙醇水溶液；
[0009](3)将固废混合物粉末置于盘式造粒机，在不断喷洒混合溶液B的条件下，将固废
混合物粉末造粒成球，接着在室温下陈化，然后在烘干，最后移入蒸汽灭菌器中，利用高于103.4kPa的高压蒸汽养护2h，得到免烧磁性陶粒。
[0010]进一步地，所述步骤(1)中的钢渣为含铁量高于5％的电炉钢渣、平炉钢渣或转炉钢渣。
[0011]进一步地，所述步骤(1)中的赤泥为拜耳法赤泥、烧结法赤泥或混合法赤泥中的一种或多种。
[0012]进一步地，所述步骤(1)中的矿冶固废为矿业开采和冶金过程中产生的尾矿、粉煤灰、煤矸石或煤气化渣；
[0013]所述尾矿为金属矿选矿后残留的铁尾矿、金尾矿或钼尾矿。
[0014]进一步地，所述步骤(1)中的水溶性纤维素为甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素。
[0015]进一步地，所述步骤(1)中的无机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁或聚合硫酸铝。
[0016]进一步地，所述步骤(2)中的球磨时间为2～4h，且研磨球与固废混合物A的质量比为(10
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20)：1或研磨球与钢渣质量比为15：1。
[0017]进一步地，所述步骤(3)的烘干是利用烘箱在105℃下烘干2h。
[0018]一种免烧磁性陶粒，陶粒直径为5
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15mm。
[0019]一种免烧磁性陶粒在酸性矿山废水和含磷废水治理中的应用。
[0020]本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0021]本专利技术以磁性钢渣和赤泥为基础材料，辅助矿冶固体废物，制备免烧陶粒，利用不同固体废物自身的不同特性，将其有机组合，实现大宗固体废物的联合削减与资源化利用，并应用于环境污染治理，最终实现“以废治废”；由于钢渣和赤泥固体废物中本身具有的碱性氧化物，如CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3等，可以作为激发剂，故而促进了不同组分的融合；进一步地，采用球磨工艺，通过球磨珠与球磨珠、球磨珠与球磨罐之间的发生高频高速的碰撞摩擦，使钢渣粉末、赤泥和矿冶固废在压缩、剪切以及冲击等力的充分作用下粉碎，减小了粉体粒径，提高了粉末活性，并增强不同固体废物界面之间的结合性；此外，水溶性纤维素和高分子聚合絮凝剂混合成的高粘度溶液，一方面，增强了陶粒的粘结性、可塑性和强度，替代传统免烧陶粒所使用的水泥、水玻璃等；另一方面，增强了免烧陶粒的多孔性，提升其在酸性矿山废水和含磷废水处理中的应用；加之，本专利技术在陶粒养护过程采用高压蒸汽养护，缩短养护时间，提高陶粒生产效率，制备的陶粒具有良好的磁反应性，可以通过磁分离技术进行有效回收，避免了固体废物进入水体产生的二次污染。简而言之，本专利技术制备免烧陶粒的工艺方法简单、能耗低，制备的陶粒可塑性强、强度高，易于磁性固定与回收，更加绿色环保。
[0022]本专利技术制备的免烧陶粒，以矿冶固废为主要原料，来源广泛，有助于实现不同种类大宗固体固废的联合消纳，可作为吸附滤料使用，也可利用磁性固定在可渗透反应墙中使用，不仅实现了固体废弃物的资源化，经济价值明显，同时应用于酸性矿山废水和含磷废水的治理，贯彻“以废治废”的理念，有助于促进矿业的绿色发展。
附图说明
[0023]图1：本专利技术制备的免烧磁性陶粒的磁效应照片；
[0024]图2：本专利技术制备的免烧磁性陶粒用于处理废水装置图；
[0025]图3、本专利技术实施例1制备的免烧磁性陶粒处理ADM出水重金属去除率随时间的变化曲线；
[0026]图4、本专利技术实施例1制备的免烧磁性陶粒处理ADM出水pH值随时间的变化缺陷；
[0027]图5、本专利技术制备的免烧磁性陶粒处理含磷废水的出水残留磷浓度柱状图。
具体实施方式
[0028]以下结合实施例对本专利技术的具体内容做进一步详细解释说明。
[0029]实施例1
[0030](1)按照质量份数分别称取50份电炉钢渣、20份拜耳法赤泥、20份粉煤灰、5份甲基纤维素和5份聚合氯化铝，将电炉钢渣、拜耳法赤泥和粉煤灰混合，得到固废本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用钢渣和赤泥复配矿冶固废制备的免烧磁性陶粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照质量份数分别称取30
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50份钢渣、15
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30份赤泥、20
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35份矿冶固废、5份水溶性纤维素和1
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5份无机高分子絮凝剂，将钢渣、赤泥和矿冶固废混合，得到固废混合物A，将水溶性纤维素和无机高分子絮凝剂混合，得到混合溶液B；(2)按照固废混合物A与分散剂的质量比10：1称取分散剂，并将固废混合物A和分散剂置于球磨罐中充分球磨，得到混合均匀的固废混合物粉末；所述分散剂为水、无水乙醇或任意浓度的乙醇水溶液；(3)将固废混合物粉末置于盘式造粒机，在不断喷洒混合溶液B的条件下，将固废混合物粉末造粒成球，接着在室温下陈化，然后在烘干，最后移入蒸汽灭菌器中，利用高于103.4kPa的高压蒸汽养护2h，得到免烧磁性陶粒。2.根据权利要求1所述的利用钢渣和赤泥复配矿冶固废制备的免烧磁性陶粒的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的钢渣为含铁量高于5％的电炉钢渣、平炉钢渣或转炉钢渣。3.根据权利要求1所述的利用钢渣和赤泥复配矿冶固废制备的免烧磁性陶粒的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的赤泥为拜耳法赤泥、烧结法赤泥或混合法赤泥中的一种或多种。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：于生慧，熊铭超，张平，黄嘉威，王艳，张元诏，冯馨怡，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：