權(quán)利要求

1.氰化尾礦基燒脹陶粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： S1、備料：選取經(jīng)烘干的氰化尾礦、干化市政污泥、污染土； S2、混合料制備：按照質(zhì)量份數(shù)，將60～80份氰化尾礦、5～23份干化市政污泥以及15～20份污染土送入攪拌機(jī)，充分混合均勻，再加入水進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬?，制得混合料?/span> S3、成球篩分：將步驟S2中的混合料送入成球設(shè)備中，調(diào)整、配制水量進(jìn)行成球，并對(duì)制成的料球進(jìn)行篩分，選取直徑在5～20mm、含水量為12％～20％的料球作為濕生料球，百分比為質(zhì)量百分比； S4、干燥脫水：對(duì)步驟S3中的濕生料球進(jìn)行干燥脫水，得到干生料球，干生料球水分含量小于2％； S5、燒制：將步驟S4中的干生料球轉(zhuǎn)移至快速升溫爐中，經(jīng)預(yù)熱、焙燒、冷卻，得到燒脹陶粒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氰化尾礦基燒脹陶粒的制備方法，其特征在于，在步驟S1中，所述氰化尾礦為巖石型氰化尾礦，按照質(zhì)量百分比，二氧化硅和氧化鋁的含量之和大于80％，細(xì)度為：0.045mm的方孔篩篩余小于18％，0.080mm的方孔篩篩余小于2％；所述干化市政污泥是來自污水處理廠經(jīng)干燥后的污泥；所述污染土是有機(jī)物污染或重金屬污染的原污染土經(jīng)烘干粉磨后制得，其細(xì)度為：0.080mm方孔篩篩余小于10％。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氰化尾礦基燒脹陶粒的制備方法，其特征在于，步驟S4為：將步驟S3中的濕生料球轉(zhuǎn)移至干燥設(shè)備中，在105±5℃的干燥溫度下干燥脫水3～6h，獲取干生料球。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氰化尾礦基燒脹陶粒的制備方法，其特征在于，步驟S5為： S51、將步驟S4中的干生料球置于快速升溫爐中，控制爐內(nèi)溫度從室溫以10～15℃/min的升溫速率，升到400～600℃預(yù)熱10～30min； S52、預(yù)熱結(jié)束后，以20～30℃/min的升溫速率控制爐內(nèi)溫度升到1180～1230℃的焙燒溫度，保溫20～50min，獲得焙燒后的陶粒； S53、焙燒結(jié)束后，將S52焙燒后的陶粒從快速升溫爐內(nèi)取出，置于空氣中急冷，得到燒脹陶粒。 5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的制備方法制得的氰化尾礦基燒脹陶粒。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶粒生產(chǎn)和固體廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種氰化尾礦基燒脹陶粒及其制備方法。

背景技術(shù)

氰化尾渣是氰化法提金后廢棄的尾渣，因含有重金屬及殘留氰化物、汞、各種浮選藥劑等多種高毒性成分，特別是絡(luò)離子氰根受環(huán)境酸堿度變化極易轉(zhuǎn)化為劇毒氰化物，處理不當(dāng)容易對(duì)大氣、水體和土壤等造成嚴(yán)重污染。隨著我國黃金資源的不斷開發(fā)，氰化尾渣的產(chǎn)排量日益增加，據(jù)《中國大宗工業(yè)固體廢棄物綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，中國黃金行業(yè)每年產(chǎn)生氰化尾渣約 2450萬t。我國現(xiàn)階段氰化尾渣通常經(jīng)脫氰處理達(dá)到相關(guān)要求后，進(jìn)入尾礦庫堆存，造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。由于氰化尾渣的主要成分是二氧化硅和三氧化二鋁，以及少量的氧化鈣、三氧化二鐵和氧化鎂，可以用作建材生產(chǎn)的良好礦物質(zhì)原料。近年來，利用氰化尾礦制備水泥、陶瓷、微晶玻璃、蒸壓灰砂磚、透水磚、加氣混凝土等建材的研究，取得一些成果，但仍存在一些問題，因此，其資源化利用率還較低。在資源日漸枯竭、環(huán)境意識(shí)日益增強(qiáng)的今天，開發(fā)氰化尾礦的利用技術(shù)，提高其資源化利用率，是急需研究和解決的問題。

陶粒是一種在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)過高溫發(fā)泡生產(chǎn)的輕質(zhì)骨料，具有質(zhì)輕、保溫、隔熱、隔音、抗凍、抗震、耐腐蝕、孔隙率高、吸附能力強(qiáng)、化學(xué)性能穩(wěn)定、抗壓強(qiáng)度高、圓球度好、光潔高、導(dǎo)流能力強(qiáng)等優(yōu)異性能，被廣泛用于建筑保溫、污水處理、石油化工壓裂支撐劑。

由于氰化尾渣的主要成分是SiO 2和Al 2O 3，符合燒制陶粒的基本化學(xué)組成，現(xiàn)有技術(shù)中也公開了一些利用氰化尾礦燒制輕質(zhì)陶粒的方法，但并不多。例如，CN102503366B公開了一種黃金尾礦粉陶粒的制造方法，是在黃金尾礦粉中加入8％～10％的煤粉，在1220～1350℃燒結(jié)高溫下，保溫2～2.5小時(shí)，自然冷卻得到陶粒，但該技術(shù)燒結(jié)溫度過高，且陶粒性能并沒有明確說明。 CN101580349B公開了含炭輕質(zhì)陶粒及其制備方法，以5％～40％的炭粉、5％～25％的黃金尾礦粉和35％～70％的粉煤灰組成主原料，其中黃金尾礦粉預(yù)先用15％～30％的HCl溶液浸泡，混合料經(jīng)造粒，再在1100～1150℃下燒結(jié)90～120min，自然冷卻，得到輕質(zhì)含炭陶粒，但此技術(shù)，黃金尾礦在混合料中的占比只有 5％～25％，還是以粉煤灰為主，且用高濃度的HCl溶液浸泡，成本高。 CN107382359B公開了一種用紅土型選金尾礦燒制陶粒的方法及其產(chǎn)物，其以紅土型選金尾礦為主要原料，配以選金尾礦質(zhì)量25％～50％的鐵尾礦和 4.5％～8.5％的煤粉，經(jīng)1050～1350℃燒制出達(dá)標(biāo)輕質(zhì)陶粒，充分利用了選金尾礦和鐵尾礦，具有輕質(zhì)陶粒焙燒溫度低、生產(chǎn)時(shí)間短、效率高、成本低的優(yōu)，但該技術(shù)主要是采用紅土型的選金尾礦，并非適用巖石型黃金尾礦。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種氰化尾礦基燒脹陶粒及其制備方法，該方法以氰化尾礦為主要原料，配以適量市政污泥作為助熔劑和造孔劑，配以適量污染土作為塑性粘結(jié)劑，經(jīng)造粒、干燥、預(yù)熱、焙燒等過程，制得符合標(biāo)準(zhǔn)的燒脹陶粒，實(shí)現(xiàn)氰化尾礦、市政污泥和污染土的全資源化利用，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種氰化尾礦基燒脹陶粒的制備方法，包括以下步驟：

S1、備料：選取經(jīng)烘干的氰化尾礦、干化市政污泥、污染土；

S2、混合料制備：按照質(zhì)量份數(shù)，將60～80份氰化尾礦、5～23份干化市政污泥以及15～20份污染土送入攪拌機(jī)，充分混合均勻，再加入水進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬螅频没旌狭希?/span>

S3、成球篩分：將步驟S2中的混合料送入成球設(shè)備中，調(diào)整、配制水量進(jìn)行成球，并對(duì)制成的料球進(jìn)行篩分，選取直徑在5～20mm、含水量為12％～20％的料球作為濕生料球，百分比為質(zhì)量百分比；

S4、干燥脫水：對(duì)步驟S3中的濕生料球進(jìn)行干燥脫水，得到干生料球，干生料球水分含量小于2％；

S5、燒制：將步驟S4中的干生料球轉(zhuǎn)移至快速升溫爐中，經(jīng)預(yù)熱、焙燒、冷卻，得到燒脹陶粒。

在步驟S1中，所述氰化尾礦為巖石型氰化尾礦，按照質(zhì)量百分比，二氧化硅和氧化鋁的含量之和大于80％，細(xì)度為：0.045mm的方孔篩篩余小于18％， 0.080mm的方孔篩篩余小于2％；所述干化市政污泥是來自污水處理廠經(jīng)干燥后的污泥；所述污染土是有機(jī)物污染或重金屬污染的原污染土經(jīng)烘干粉磨后制得，其細(xì)度為：0.080mm方孔篩篩余小于10％。

步驟S4為：將步驟S3中的濕生料球轉(zhuǎn)移至干燥設(shè)備中，在105±5℃的干燥溫度下干燥脫水3～6h，獲取干生料球。

步驟S5為：

S51、將步驟S4中的干生料球置于快速升溫爐中，控制爐內(nèi)溫度從室溫以10～15℃/min的升溫速率，升到400～600℃預(yù)熱10～30min；

S52、預(yù)熱結(jié)束后，以20～30℃/min的升溫速率控制爐內(nèi)溫度升到 1180～1230℃的焙燒溫度，保溫20～50min，獲得焙燒后的陶粒；

S53、焙燒結(jié)束后，將S52焙燒后的陶粒從快速升溫爐內(nèi)取出，置于空氣中急冷，得到燒脹陶粒。

上述的制備方法制得的氰化尾礦基燒脹陶粒。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)通過高溫焙燒，氰化尾礦中的氰化物、市政污泥中的有機(jī)污染物、微生物、致癌物以及污染土中的有機(jī)污染物都得到充分燃燒分解，氰化尾礦、市政污泥和污染土中大部分的重金屬遷移到了煙氣中，經(jīng)回收系統(tǒng)被回收再利用，少部分重金屬穩(wěn)固在陶粒的玻璃相和晶格中，實(shí)現(xiàn)氰化尾礦、市政污泥和污染土三種固廢的同時(shí)無害化。

(2)以污染土代替天然黏土，在實(shí)現(xiàn)污染土無害化的同時(shí)，提高了混合料的塑性和粘結(jié)性，提高了干生料球強(qiáng)度，并優(yōu)化了陶粒的孔結(jié)構(gòu)，提高了陶粒性能。

(3)市政污泥的摻入降低了氰化尾礦基燒脹陶粒的焙燒溫度，提供了熱值，使能耗較低。

(4)氰化尾礦、市政污泥和污染土三種原料都是固廢，沒有使用天然原料和化工原料，環(huán)保效益更好。

(5)陶粒制備過程中無二次廢物產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了氰化尾礦、市政污泥和污染土三種固廢的全資源化利用。

(6)企業(yè)可以獲得氰化尾礦、市政污泥和污染土的較高處置費(fèi)，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益良好。

(7)市政污泥和污染土兩種輔料都屬于城市固廢，因此，更助于無廢城市建設(shè)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的氰化尾礦基燒脹陶粒的制備方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明的利用氰化尾礦基燒脹陶粒的制備方法制備的氰化尾礦基燒脹陶粒的圖片。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述；顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下述實(shí)施例中，干化市政污泥為天津創(chuàng)業(yè)環(huán)保股份有限公司咸陽路污水處理廠的市政污泥，經(jīng)干燥后得到的含水率小于2％的干污泥，污染土為北京建工環(huán)境修復(fù)股份有限公司提供的被重金屬污染的污染土。

污染土的處理方法：原污染土經(jīng)烘干后，在球磨機(jī)中粉磨，得到細(xì)度為： 0.080mm方孔篩篩余小于10％的污染土細(xì)粉。

實(shí)施例1

S1、備料：選取經(jīng)烘干的氰化尾礦、干化市政污泥、污染土；

S2、混合料制備：按照質(zhì)量份數(shù)，將73份氰化尾礦、9份干化市政污泥以及18份污染土送入攪拌機(jī)，充分混合均勻，再加入適量水進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬?，制得混合料?/span>

S3、成球篩分：將步驟S2中的所述混合料送入成球設(shè)備中，調(diào)整、配制水量進(jìn)行成球，并對(duì)制成的料球進(jìn)行篩分，選取直徑在5～20mm、含水量為17％的料球作為濕生料球；

S4、干燥脫水：將步驟S3中的所述濕生料球轉(zhuǎn)移至干燥設(shè)備中，在105℃±5℃的干燥溫度下干燥脫水4h，得到干生料球，所述干生料球水分含量小于2％。

S5、燒制：

S51、將步驟S4中的所述干生料球置于快速升溫爐中，控制爐內(nèi)溫度從室溫以15℃/min的升溫速率，升到400℃預(yù)熱30min；

S52、預(yù)熱結(jié)束后，以30℃/min的升溫速率控制爐內(nèi)溫度升到1220℃的焙燒溫度，保溫30min，獲得焙燒后的陶粒；

S53、焙燒制束后，將S52所述焙燒后的陶粒從快速升溫爐內(nèi)取出，置于空氣中急冷，得到燒脹陶粒。

實(shí)施例2

S1、備料：選取經(jīng)烘干的氰化尾礦、干化市政污泥、污染土；

S2、混合料制備：按照質(zhì)量份數(shù)，將67份氰化尾礦、17份干化市政污泥以及16份污染土送入攪拌機(jī)，充分混合均勻，再加入適量水進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬?，制得混合料?/span>

S3、成球篩分：將步驟S2中的所述混合料送入成球設(shè)備中，調(diào)整、配制水量進(jìn)行成球，并對(duì)制成的料球進(jìn)行篩分，選取直徑在5～20mm、含水量為18％的料球作為濕生料球；

S4、干燥脫水：對(duì)步驟S3中的所述濕生料球轉(zhuǎn)移至干燥設(shè)備中，在105℃±5℃的干燥溫度下干燥脫水5h，獲取干生料球，干生料球水分含量小于2％。

S5、燒制：

S51、將步驟S4中的所述干生料球置于快速升溫爐中，控制爐內(nèi)溫度從室溫以15℃/min的升溫速率，升到500℃預(yù)熱20min；

S52、預(yù)熱結(jié)束后，以30℃/min的升溫速率控制爐內(nèi)溫度升到1210℃的焙燒溫度，保溫40min，獲得焙燒后的陶粒；

S53、焙燒制束后，將S52所述焙燒后的陶粒從快速升溫爐內(nèi)取出，置于空氣中急冷，得到燒脹陶粒。

實(shí)施例3

S1、備料：選取經(jīng)烘干的氰化尾礦、干化市政污泥、污染土；

S2、混合料制備：按照質(zhì)量份數(shù)，將62份氰化尾礦、23份干化市政污泥以及15份污染土送入攪拌機(jī)，充分混合均勻，再加入適量水進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬?，制得混合料?/span>

S3、成球篩分：將步驟S2中的所述混合料送入成球設(shè)備中，調(diào)整、配制水量進(jìn)行成球，并對(duì)制成的料球進(jìn)行篩分，選取直徑在5～20mm、含水量為20％的料球作為濕生料球；

S4、干燥脫水：對(duì)步驟S3中的所述濕生料球轉(zhuǎn)移至干燥設(shè)備中，在105℃±5℃的干燥溫度下干燥脫水6h，得到干生料球，干生料球水分含量小于2％。

S5、燒制：

S51、將步驟S4中的所述干生料球置于快速升溫爐中，控制爐內(nèi)溫度從室溫以10℃/min的升溫速率，升到600℃預(yù)熱10min；

S52、預(yù)熱結(jié)束后，以20℃/min的升溫速率控制爐內(nèi)溫度升到1190℃的焙燒溫度，保溫50min，獲得焙燒后的陶粒；

S53、焙燒制束后，將S52所述焙燒后的陶粒從快速升溫爐內(nèi)取出，置于空氣中急冷，得到燒脹陶粒。

以下說明書部分將以表格的形式對(duì)實(shí)施例1～3中所用原料的化學(xué)組成、重金屬含量及本發(fā)明的燒脹陶粒的性能進(jìn)行闡述。

本發(fā)明中實(shí)施例1～3中所述氰化尾礦、干化市政污泥和污染土的化學(xué)組成見下表1。

表1氰化尾礦、干化市政污泥和污染土的化學(xué)組成(％)

本發(fā)明中實(shí)施例1～3中所述氰化尾礦、干化市政污泥和污染土的重金屬含量見下表2。

表2氰化尾礦、干化市政污泥和污染土的重金屬含量(mg/kg)

本發(fā)明中實(shí)施例1～3中所述的輕質(zhì)陶粒的性能見下表3。

表3燒脹陶粒的性能

由上表3可知，本發(fā)明的實(shí)施例1～3中的氰化尾礦基燒脹陶粒符合 GB17431.1-2010(輕集料及其試驗(yàn)方法)中700密度等級(jí)陶粒的性能要求。

本發(fā)明中實(shí)施例1～3中所述的燒脹陶粒的重金屬浸出濃度見下表4，是依據(jù)GB5085.3-2007進(jìn)行測(cè)試的。

表4燒脹陶粒的浸出液中重金屬濃度

從上表4可知，實(shí)施例1～3中，本發(fā)明的輕質(zhì)陶粒的浸出液中重金屬濃度遠(yuǎn)低于GB5085.3-2007(危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別)中規(guī)定的浸出液中重金屬濃度限值，也低于GB 8978-1996(污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn))中規(guī)定的重金屬最高允許排放濃度，實(shí)現(xiàn)氰化尾礦、干化市政污泥和污染土三種固廢的無害化和資源化。

以上所述的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，不能僅以本實(shí)施例來限定本發(fā)明的專利范圍，即凡本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。

氰化尾礦基燒脹陶粒及其制備方法.pdf