【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于資源再利用，具體涉及一種鉛鋅尾礦陶粒及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、鉛鋅尾礦是鉛鋅企業(yè)在開采過程中經(jīng)浮選工藝提取精礦石后殘留的低品位礦石，大多與砂石等混合成漿體狀態(tài)。目前，全國每年產(chǎn)生鉛鋅尾礦達(dá)到2000萬噸以上，且堆存量仍在上升，鉛鋅尾礦和冶煉渣堆存會(huì)引起重金屬擴(kuò)散的作用，在長時(shí)間的堆積過程中受到內(nèi)部因素和外部因素的共同作用，浸出酸性水等重金屬液體有害成分，這些有害成分通過雨水沖刷等方式流入地表河流、滲入地下水流，使礦區(qū)甚至更大范圍的水資源受到嚴(yán)重重金屬污染。因此，鉛鋅尾礦的資源化利用至關(guān)重要。
2、目前，已有將鉛鋅尾礦作為原料生產(chǎn)水泥、建筑墻體材料、陶粒、陶瓷、玻璃、免燒墻體磚和人造大理石等，且由于鉛鋅尾礦組分與黏土相似，將其作為粘土配料，可生產(chǎn)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的水泥。但是由于鉛鋅尾礦存大量，重金屬含量高，在進(jìn)行資源化利用過程中對其重金屬固化是一個(gè)重要方向，陶粒作為一種重要的固化重金屬的技術(shù)手段在鉛鋅尾礦中得以應(yīng)用。因此，以鉛鋅尾礦為原料制備輕集料可以推動(dòng)鉛鋅尾礦減量化、資源化、無害化利用技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)鉛鋅尾礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本專利技術(shù)提出一種鉛鋅尾礦陶粒及其制備方法。
2、為了實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
3、一種鉛鋅尾礦陶粒，主要由以下質(zhì)量份的原料制成：
4、鉛鋅尾礦100份；
5、石灰?guī)r尾礦20～30份；
6、活性莫來石納米粉6～8
7、玻璃微粉1～3份；
8、干污泥粉8～12份。
9、所述活性莫來石納米粉由莫來石顆粒在硅酸鈉和硅酸鉀混合溶液中分散均勻后升溫并粉磨而成。
10、所述莫來石顆粒與硅酸鈉、硅酸鉀的質(zhì)量比為1：(1～2)：(3～5)；所述升溫的溫度為300～600℃；活性莫來石納米粉的粒徑為200～400nm。
11、其中升溫的溫度為300～600℃，是因?yàn)樵诖藴囟认鹿杷徕c和硅酸鉀會(huì)失去結(jié)合水，失去凝膠性，便于粉磨，當(dāng)溫度過低不易粉磨。
12、其中活性莫來石納米粉的粒徑為200～400nm，是因?yàn)樵摿侥軌驅(qū)崿F(xiàn)硅酸鈉/鉀對莫來石納米顆粒較好的包裹性，同時(shí)保證了莫來石納米顆粒的完整性和活性激發(fā)效果。
13、所述莫來石顆粒的粒徑為50～100nm，硅酸鈉和硅酸鉀混合溶液的濃度為5wt％～15wt％，硅酸鈉和硅酸鉀的模數(shù)均不高于2。
14、其中硅酸鈉和硅酸鉀的模數(shù)均不高于2，是因?yàn)槟?shù)過高、粘度過大，莫來石顆粒分散不均勻，而且高溫下對二氧化硅的促溶效果差。
15、所述鉛鋅尾礦的比表面積為800～1000m2/kg，是因?yàn)楸缺砻娣e過小二氧化硅和氧化鋁溶出困難，無法形成強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，造成強(qiáng)度較低。
16、所述石灰?guī)r尾礦的比表面積不小于200m2/kg，是因?yàn)楸缺砻娣e過小在陶粒內(nèi)部分布不均勻，無法形成連續(xù)穩(wěn)定的粘結(jié)結(jié)構(gòu)，會(huì)造成強(qiáng)度下降。
17、所述玻璃微粉的比表面積不小于300m2/kg，是為了保證其分散均勻。
18、所述干污泥粉的比表面積不小于200m2/kg，是為了保證其分散均勻。
19、一種鉛鋅尾礦陶粒的制備方法，包括以下步驟：
20、(1)將鉛鋅尾礦、石灰?guī)r尾礦、活性莫來石納米粉、玻璃微粉和干污泥粉原料按質(zhì)量份混合均勻，并加水制備成陶粒胚體；
21、(2)將陶粒胚體加熱至900～980℃維持5～8min；然后加熱至1200～1300℃維持8～10min；
22、(3)降溫至1150～1100℃維持5～10min；然后降溫至1080～1000℃維持5～10min；再降溫至950～900℃維持5～10min；最后緩慢降溫至常溫獲得鉛鋅尾礦陶粒。
23、所述活性莫來石納米粉的制備方法為：將莫來石顆粒在硅酸鈉溶液和硅酸鉀混合溶液中分散均勻后，進(jìn)行升溫烘干至質(zhì)量穩(wěn)定后，在完全干燥條件下粉磨至200～400nm，即為活性莫來石納米粉。
24、其中步驟(3)分階段降溫進(jìn)行硬化，是因?yàn)橹苯咏禍貙?dǎo)致所有能夠產(chǎn)生熔融體的物質(zhì)無序硬化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大量微裂縫，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，影響陶粒的吸水性。
25、步驟(3)中最后緩慢降溫至常溫過程，降溫速率不高于10℃/min，是因?yàn)榻禍厮俣冗^快，容易產(chǎn)生裂縫。
26、有益效果：
27、(1)本專利技術(shù)以鉛鋅尾礦為主要原料制備鉛鋅尾礦陶粒，通過鉛鋅尾礦與石灰?guī)r尾礦的復(fù)配，實(shí)現(xiàn)了兩種尾礦的協(xié)同效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了鉛鋅尾礦和石灰?guī)r尾礦的資源化利用，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本專利技術(shù)制備的陶粒的密度等級(jí)為600～900，筒壓強(qiáng)度為6.8～9.8mpa，吸水率為9.4％～11.4％，具有較好的強(qiáng)度和較低的吸水率。
28、(2)本專利技術(shù)使用硅酸鈉和硅酸鉀對莫來石顆粒進(jìn)行活性改性激發(fā)制備活性莫來石納米粉，提高了鉛鋅尾礦活性物質(zhì)的溶出速率和溶出量，提高了鉛鋅尾礦陶粒的性能。以活性莫來石納米粉作為晶種，有效促進(jìn)了鉛鋅尾礦陶粒在高溫條件下生成莫來石晶體，提高了陶粒中惰性顆粒的粘結(jié)強(qiáng)度。
29、(3)本專利技術(shù)利用污泥粉和玻璃微粉提供足夠的熔融態(tài)二氧化硅，有利于氣泡在熔融態(tài)玻璃體中儲(chǔ)存，提高陶粒的孔隙率。污泥提供有機(jī)質(zhì)以便于高溫下產(chǎn)生氣體，促成陶粒的多孔結(jié)構(gòu)，與石灰?guī)r區(qū)別在于，污泥的有機(jī)質(zhì)燃燒形成孔隙的溫度較低，主要是有機(jī)質(zhì)燃燒后留下多孔結(jié)構(gòu)。而石灰?guī)r是產(chǎn)生氣體留在玻璃微粉熔融后形成的熔融液體內(nèi)，形成氣泡。
30、(4)本專利技術(shù)以污泥粉燃燒有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生氣體、石灰?guī)r尾礦中的碳酸鈣在高溫分解產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，提高陶粒氣孔率，同時(shí)分解產(chǎn)生的氧化鈣與二氧化硅在高溫下生成硅酸鈣，對鉛鋅尾礦顆粒進(jìn)行包裹和粘附，提高陶粒的強(qiáng)度。
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1.一種鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，主要由以下質(zhì)量份的原料制成：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，所述活性莫來石納米粉由莫來石顆粒在硅酸鈉和硅酸鉀混合溶液中分散均勻后升溫并粉磨而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，所述莫來石顆粒與硅酸鈉、硅酸鉀的質(zhì)量比為1：(1～2)：(3～5)；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，所述鉛鋅尾礦的比表面積為800～1000m2/kg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，所述石灰?guī)r尾礦的比表面積不小于200m2/kg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，所述玻璃微粉的比表面積不小于300m2/kg。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，所述干污泥粉的比表面積不小于200m2/kg。
8.一種權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的鉛鋅尾礦陶粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述活性莫來石納米粉的制備方法為：將莫來石顆粒
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中最后緩慢降溫至常溫過程，降溫速率不高于10℃/min。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，主要由以下質(zhì)量份的原料制成：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，所述活性莫來石納米粉由莫來石顆粒在硅酸鈉和硅酸鉀混合溶液中分散均勻后升溫并粉磨而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，所述莫來石顆粒與硅酸鈉、硅酸鉀的質(zhì)量比為1：(1～2)：(3～5)；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，所述鉛鋅尾礦的比表面積為800～1000m2/kg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅尾礦陶粒，其特征在于，所述石灰?guī)r尾礦的比表面積不小于200m2/kg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛鋅尾礦陶粒，其特征...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：萬欣娣，張茂亮，馬炎，黃永峰，馬朋朋，海超，段媛媛，李云，李建偉，李政華，王今華，羅娜，王浩杰，葛宇，
申請(專利權(quán))人：河南省科學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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