CN102260090B - 一种用提金尾砂制作陶粒的方法 - Google Patents

一种用提金尾砂制作陶粒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用提取金后的尾砂制作陶粒的方法,其具体化学组成为:SiO2=60~65%、Al2O3=10~20%、Fe2O3+FeO=4~8%;K2O+Na2O=3~6%;CaO+MgO=3~5%;灼失量3~5%。具体方法是将提金后的尾砂脱水浓缩,使水分达到20~40%;然后以干基引入50~80份的尾砂,以干基引入粘土(或淤泥)20~50份,造孔剂3~6份,混练均匀。然后将混练好的泥料制成直径为5~20mm柱状或球状泥粒,经过干燥,于800~1200℃煅烧、膨化,然后冷却、分级,可得到所需粒度及容重的陶粒。

Description

一种用提金尾砂制作陶粒的方法
技术领域
本发明提供了一种金矿提金废弃尾砂的利用方法,属于矿区环保治理领域。更具体的是解决了一种以正长岩为金矿赋存体的矿石,选冶提金形成尾砂的环保治理。
技术背景
目前,随着矿产资源的开发,选矿造成的尾矿越来越多,尾矿对环境的污染也越来越严重,环保问题也越来越多,尾矿库溃坝也会造成严重灾难,所以尾矿、尾砂的治理与综合开发是非常必要了。
为了能够更好的说明本专利的新颖性,以及跨领域、跨专业的独创性,本专利将从尾砂处理和陶粒制作两个技术领域进行说明。
在尾砂处理、治理的技术领域中,已知的尾砂(即尾矿,为不致混淆,本专利在以后的描述中均称之为尾砂)的处理方式有三种:
最为常见的是将尾砂废弃堆放在尾砂库中;优点是尾砂得以保留,今后在选矿、冶炼技术提高后,可以再度进行综合开发,缺点是在尾砂存放中必然造成对环境的污染,同时也存在溃坝,造成灾难的隐患。
其二为根据尾砂特性进行综合利用。例如:利用炼钢形成的矿渣制造矿渣硅酸盐水泥,利用煤矿废弃的煤矸石制造煅烧高岭土、烧结莫来石,抽取煤层气供生活使用。
该方法对环境影响最小,经济效益与社会效益最为显著。本发明就是基于这种思路而产生的。
此外,国外期刊还报道了一种将尾砂添加固化剂,回注、填充采矿形成的坑道内的处理方法。国内尚未见相关处理方法的报道。但该方法对地下水的影响还是存在的,而且成本也不低。
在尾砂治理的技术领域里,没有见到相似或相同专利的公开与公布。
而在陶粒制造的技术领域里,
目前通行的方法是以页岩、粉煤灰、粘土为主要原料,然后通过粉碎、混料(加入水、粘接剂、膨化剂、矿化剂、)制球、干燥、煅烧膨化、冷却、筛分等工艺步骤,制成不同粒度、不同容重的陶粒。
其中页岩也可以破碎成粒径为5~20mm的碎石,直接入窑煅烧膨化,然后冷却、分级。制作工艺更为简单。
未见有相应的专利公布或公开。
但在申请号/专利号为:CN200610104453的专利中,公布了一种使用垃圾制造建筑陶粒的方法,该专利描述了一种用垃圾制作建筑陶粒的方法。具体步骤是:将各种垃圾通过垃圾分解机分捡、处理;按重量百分比,垃圾碎料∶植物碎料∶活化土=30~70%∶5~20%∶10~60%配料、混合、搅拌;研磨垃圾碎料、植物碎料、活化土混合料并喷水5~10%;使用造粒设备制粒;控制温度进行焙烧;冷却、产品分级筛选;检验打包得到一种隔热、保温、防躁、比重小于1,100%浮于水面的建筑陶粒。
本发明专利的出发点与用垃圾、粉煤灰制作陶粒的思路是相似和一致的,即都是基于环保治理,变废物为资源,不同的是本发明侧重于矿区的环保治理,有较强的针对性。
发明内容
黄金在提金选矿的过程中,必须将矿石研磨到200目,以便最大限度的提取黄金,达到最佳的选矿效果。提取黄金后的尾砂,要用泥浆泵输送到尾矿库存放,经年累月,其数量是惊人的。本专利就是要直接截取,予以综合利用。
本发明的陶粒具体的化学组成为:SiO2 60~65%、Al2O3 10~20%、Fe2O3+FeO 4~8%;K2O+Na2O 3~6%;CaO+MgO 3~5%;灼失量3~5%。与目前通行的陶粒化学组成稍有区别,目前通行的陶粒的化学组成为:SiO2=55%~65%,Al2O3=10%~20%、Fe2O3+FeO=4%~8%、CaO+MgO=4%~6%、K2O+Na2O=2%~5%、烧失量3%~5%。
首先将提金后的尾砂注入板框滤泥机,进行脱水浓缩,使水分达到20~40%;然后以干基引入50~80份的尾砂,以干基引入粘土20~50份,造孔剂3~6份,用轮碾混练均匀。将混练好的泥料用圆盘成球机或挤出机制成直径为5~20mm的球状或棒状坯体,经过干燥,填入回转窑中,于800~1200℃煅烧膨化,然后经冷却、分级,就可以得到所需粒度及容重的陶粒。
本发明所用尾砂的特征是矿物成份应以钾长石、斜长石为主,可以单独含有一种,也可以同时含有两种,但氧化钾与氧化钠的合量为:3~10%,即K2O+Na2O=3~10%;粒度要小于200目。然而本发明的出发点是对尾砂的再利用,因此并不限定尾砂为长石型,凡是具备SiO2+Al2O3=75~85%特征的尾砂、废渣,均可以用来制作陶粒。
这样粉煤灰、页岩、煤矸石、粘土、淤泥,也可以全部或部分引入,尤其煤矸石、粘土的引入可以提高氧化铝的含量,对提高陶粒的筒压强度有较大的帮助。
当尾砂含水量较大时,需要先予以脱水。脱水方法主要有沉淀、离心脱水、压滤脱水等方法,使尾砂取用水分为20~40%;脱水尾砂以干基计,引入量为50~80份。脱出水份可以循环使用。
本专利所用提金尾砂属于瘠性原料,难于成球,或成球强度较低,所以应加入结合剂。结合剂采用粘土与淤泥。本专利对粘土和淤泥的要求并不苛刻,凡是在矿区附近的高岭土、软质粘土、普通粘土都可以采用,以淤泥为最佳。只要化学成份能够满足Al2O3≥15,SiO2≥55%均可。但不要含有粒径大于0.5mm的沙砾、卵石等杂质,如果存在,要予以筛除。粘土与淤泥以干基引入量为20~50份。
本发明采用的造孔剂有两类,其一为无机矿物,如:石灰石、白云石、软锰矿等碳酸盐,以及黄铁矿、磁铁矿等铁矿物。其二为有机物,如:煤炭、谷糠、稻壳。可以是一种,也可以是两种,引入合量为3~6份。
混练所用设备可以是轮碾机、捏合机。
将混练好的泥料用圆盘成球机制成直径为5~20mm的泥球,也可以用挤出机挤成直径为5~20mm的泥棒,经过干燥,于800~1200℃煅烧膨化,然后经过冷却、分级,可得到所需粒度的陶粒。
陶粒坯体的干燥可以采用自然阴干,也可以置入连续式的或者间歇式的干燥器中,进行强制干燥。当所用回转窑为两段式,设有干燥预热段,则可以将制成的泥球、泥棒直接填入窑内进行干燥、煅烧、膨化。既减少了工序,还可以降低了工人的劳动强度。
煅烧设备可以采用连续工作的回转窑、机立窑,也可以是间歇式的轮窑、倒焰窑,以回转窑为最佳。
具体实施方式
1、陶粒配方
脱水尾砂        50~80份
结合粘土        20~50份
造孔剂          3~6份
水份            15~25份
2、制球
按配方准确称量各种材料,依次加入轮碾机机中进行混练、捏合,然后用圆盘成球机制成直径为5~20mm的球状陶粒坯体。
制球方法并不限定圆盘成球,还可以将在轮碾机中混练好的泥料加入挤出机中,挤制成直径为5~20mm的泥棒。
3、干燥
如果所用回转窑为一段式,没有干燥预热段,需将制备好的陶粒坯体干燥,然后填入窑内进行烧胀。干燥可以在自然环境下阴干,也可以置入干燥器中,予以强制快速干燥。但由于陶粒坯体为实心,所以干燥速率不要太高,以防止造成干燥开裂或坯体外部过早干燥、而内部尚未干燥,造成陶粒坯体在烧成过程中的开裂。
如果所用回转窑为两段式,设有独立运转的干燥预热段,则可以直接将制成的泥球填入窑内,使干燥、煅烧膨化均在窑内完成。实现连续生产,并减少用工,降低工人的劳动强度。
4、煅烧
需要特别注意的是,煅烧制度的制定要合理。根据陶粒的低容重、高强度的要求,以回转窑实现快速烧成是可行的。
烧成制度:
烧结制度的制定对能否得到需要的陶粒非常关键。烧结温度过低,制成的陶粒不够成熟,抗压强度低,吸水率高,抗冻性能差。烧结温度过高,则容易造成封闭气孔不足,连通气孔太多,导致容重超标,过烧严重时,还会造成强度降低。
蒸发期(20~450℃):
在此阶段,坯体中的吸附水、结晶水陆续排出。
此阶段,升温速率为10~15℃/min,。
还原期:(450~800℃):
此阶段有机结合剂会燃烬挥发,宜快速升温,使陶粒坯体尽快出现液相,封闭有机物的逸出挥发通道,避免有机物的燃尽挥发。
此阶段,升温速率为20~30℃/min。
氧化期(800~1200℃):
此阶段,升温速率为10~20℃/min。
烧成工艺制度如下表:
Figure BSA00000471521000031
烧成周期为:47~64分钟。
5、冷却
由于陶粒中存在游离硅,而游离硅在400~700℃温度区间的晶型转变导致体积变化较大,所以降温速率要小一些,以防止陶粒在冷却过程中由于体积效应出现开裂。
然后经过分级,即可得到所需粒度及容重的陶粒。
阅读以下实例,将有助于进一步理解本发明的特征。
实施例1
1、陶粒配方
Figure BSA00000471521000041
2、制作过程:
按配方准确称量各种材料,依次加入轮碾机机中进行混练,然后将混练好的泥料用圆盘成球机制成直径为5~20mm的泥球。可以将制备好的泥球在自然环境下阴干,或者也可以置入干燥器中,予以强制快速干燥。
将干燥完成的陶粒坯体加入回转窑中,于800~1000℃进行煅烧。然后冷却、分级,即可得到所需粒度及容重为400kg/m3的陶粒。
如果所用回转窑为两段式,设有独立运转的干燥预热段,则可以直接将制成的泥球填入窑内,使干燥、煅烧膨化均在窑内完成。实现连续生产,并减少用工,降低工人的劳动强度。
实施例2
1、陶粒配方
Figure BSA00000471521000042
2、制作过程:
按配方准确称量各种材料,依次加入轮碾机机中进行混练,然后将混练好的泥料用圆盘成球机制成直径为5~20mm的球状坯体。将制备好的陶粒泥球坯体在自然环境下阴干,或者也可以置入干燥器中,予以强制快速干燥。
将干燥完成的陶粒坯体加入回转窑中,于900~1100℃进行煅烧。然后冷却、分级,即可得到所需粒度及容重为500kg/m3的陶粒。
如果所用回转窑为两段式,设有独立运转的干燥预热段,则可以直接将制成的泥球填入窑内,使干燥、煅烧膨化均在窑内完成。实现连续生产,并减少用工,降低工人的劳动强度。
实施例3
1、陶粒配方
Figure BSA00000471521000043
Figure BSA00000471521000051
2、制作过程:
按配方准确称量各种材料,依次加入轮碾机机中进行混练,然后将混练好的泥料用圆盘成球机制成直径为5~20mm的球状陶粒坯体。将制备好的陶粒泥球坯体在自然环境下阴干,或者也可以置入干燥器中,予以强制快速干燥。
将干燥完成的陶粒坯体加入回转窑中,于1000~1100℃进行煅烧膨化。然后冷却、分级,即可得到所需粒度及容重为600kg/m3的陶粒。
如果所用回转窑为两段式,设有独立运转的干燥预热段,则可以直接将制成的泥球填入窑内,使干燥、煅烧膨化均在窑内完成,实现连续生产,并减少用工,降低工人的劳动强度。
实施例4
1、陶粒配方
Figure BSA00000471521000052
2、制作过程:
按配方准确称量各种材料,依次加入轮碾机机中进行混练,然后将混练好的泥料用压机压制成直径为5~20mm的泥球、泥棒。将制备好的陶粒坯体在自然环境下阴干,或者也可以置入干燥器中,予以强制快速干燥。
将干燥完成的陶粒坯体加入回转窑中,于1100~1200℃进行煅烧。然后冷却、分级,即可得到所需粒度及容重为700kg/m3的陶粒。
如果所用回转窑为两段式,设有独立运转的干燥预热段,则可以直接将制成的泥球填入窑内,使干燥、煅烧膨化均在窑内完成。实现连续生产,并减少用工,降低工人的劳动强度。

Claims (4)

1.一种用提取金后的尾砂制作陶粒的方法,其具体化学组成为:SiO2=60~65%、Al2O3=10~20%、Fe2O3+FeO=4~8%、K2O+Na2O=3~6%、CaO+MgO=3~5%、灼失量3~5%,各组份的百分含量的合量为100%;具体方法是将提金后的尾砂脱水浓缩,使水分达到20~40%,然后以干基引入50~80份的尾砂,以干基引入粘土或淤泥20~50份,造孔剂3~6份;混练均匀,将混练好的泥料制成直径为5~20mm柱状或球状泥粒,经过干燥,于800~1200℃煅烧、膨化,然后冷却、分级,可得到所需粒度及容重的陶粒。
2.根据权利要求1所述的用提取金后的尾砂制作陶粒的方法,所用尾砂的矿物成份应以钾长石、斜长石为主,单独含有一种或同时含有两种,但氧化钾与氧化钠的合量为3%到10%,即K2O+Na2O=3~10%;粒度要小于200目。
3.根据权利要求1所述的用提取金后的尾砂制作陶粒的方法,所用粘土或淤泥,所含Al2O3≥15%,SiO2≥55%,但不要含有粒径大于0.5mm的沙砾等杂质;粘土或淤泥以干基引入量为20~50份。
4.根据权利要求1所述的用提取金后的尾砂制作陶粒的方法,采用的造孔剂为石灰石、白云石、黄铁矿、煤炭、谷糠,或稻壳。
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