CN102531143B - 一种用金矿尾矿矿渣制备废水处理剂的方法及制备的废水处理剂和应用 - Google Patents
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- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用金矿尾矿矿渣制备废水处理剂的方法，包括以下步骤：除去金矿尾矿矿渣中的杂质，粉碎为50～200目的矿渣颗粒；将矿渣颗粒与粘合剂、致孔剂、激发剂充分混合，然后加入助剂，并搅拌、挤压得到混合均匀的湿料；将湿料挤出成型，再活化处理，得到废水处理剂。本发明还公开了上述方法得到的废水处理剂和在废水处理方面的应用。本发明方法以金矿尾矿矿渣为原料，制备了废水处理剂，变废为宝、以废治废，且成本低廉、过程简单可控、环境友好；本发明废水处理剂在废水的高级氧化反应中表现出很强的高级氧化能力，实现了难降解染料废水的无害化处理，适用于多种废水体系的处理。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化技术领域，具体涉及一种用金矿尾矿矿渣制备废水处理剂的方法及制备的废水处理剂和应用。
背景技术
随着我国提金技术的发展，黄金矿山开采的数量、开采规模以及黄金产量日趋增长，但由于矿石入选品味的不断降低，造成开采强度日益增大、尾矿量猛增，目前仅国营和地方金矿每年的排放量已达2000万吨以上。大量尾矿的堆积，不仅需要大额的资金投入，而且对生态环境造成了严重影响和危害。已知的尾矿矿渣污染环境的途径有三种：(1)尾矿矿渣在风化过程中逸出有害气体；(2)极细的尾矿沙粒受风吹作用，飘散于周围环境中；(3)汛期中尾矿与雨水一起流入农田、河流，污染地下水等。
目前尾矿矿渣资源化利用的方式有三种：1.对尾矿矿渣中的残余金属元素进行二次提取，以充分利用尾矿中的各有效组分；2.制造混凝土、砖材料、微晶玻璃等建筑材料；3.矿山的充填和复垦。
矿渣中含有丰富的有色金属族群，如锡、锑、铅、锌、银、金、铟、铜、镍、钛、钒等，活泼的化学性质使它们在工业生产中成为各种优良的催化剂的重要组成成分；将矿渣用于制备废水处理剂，利用其所含金属元素的高氧化活性处理废水，有良好的应用前景。
授权公告号为CN100488885C的中国专利公开了一种尾矿吸附废水中磷污染物的方法，将尾矿磨细、焙烧后投入到含磷废水中，充分混合反应后废水中磷去除率达到90％以上。
工业染料废水是环境问题的主要源头之一，目前我国每年排放量已达1.5亿吨。由于具有色度高、含盐量高、组分化学性质稳定和pH条件极端等特性，若用传统高级氧化方法处理，其效率普遍偏低；而采用吸附法则产生大量二次污染物。
高级氧化技术是一种能有效处理难降解有机废水的化学氧化技术，它利用复合氧化剂或光照射催化等产生氧化能力极强的·OH自由基，通过进攻有机污染物分子的高电子云密度点以诱发后面的链式分解反应。它对有机物的降解无选择性，能直接在有机物之间进行加成、取代、电子转移或断键反应，从而使水体中的绝大多数有机污染物降解为低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解为CO2、H2O等，不产生二次污染。·OH是应用于废水处理中的最强氧化剂，对有机物的反应速率常数均在108～1010mol·L-1·S-1数量级范围内。
传统的高级氧化技术以溶液催化氧化为主，均相的反应条件使氧化反应速度快、处理效果也较为理想，但同时也存在催化剂组分在反应前后的流失和再生难题。
利用尾矿矿渣中的有色金属成分，回收利用尾矿矿渣并对其进行造粒，再将其应用到废水的高级氧化技术中，使废水处理的高效连续化操作成为可能，具有很好的应用前景。
发明内容
本发明提供了一种用金矿尾矿矿渣制备废水处理剂的方法，操作简单、反应条件温和、实用性强、成本低。
一种用金矿尾矿矿渣制备废水处理剂的方法，包括以下步骤：
(1)除去金矿尾矿矿渣中的杂质，粉碎为50～200目的矿渣颗粒；
(2)取步骤(1)所得矿渣颗粒与粘合剂、致孔剂、激发剂充分混合，然后加入助剂，并搅拌、挤压得到混合均匀的湿料；
(3)将湿料挤出成型，再活化处理，得到废水处理剂。
所述的粘合剂为淀粉、玻璃粉或膨润土，粘合剂与矿渣的质量比为1∶3～1∶10，以影响物料的干湿程度和成粒大小从而控制矿渣的成型特征。
所述的致孔剂为活性炭或煤粉，致孔剂与矿渣的质量比为0.01～0.1∶1，有利于控制颗粒的孔隙、结构和形态。
所述的激发剂为硫酸亚铁或氯化亚铁，激发剂与矿渣和粘合剂总量的质量比为0.001～0.03∶1，以激发废渣中的活性物质，引发其参与高级氧化反应。
所述的助剂为质量百分比浓度为1％～10％的乙醇胺溶液，助剂与矿渣的质量比为0.05～0.3∶1，加强挤压过程中的增塑性和润滑性。
所述的活化处理包括烘干、高温煅烧等过程，以优化废水处理剂的废水处理能力，提高氧化性能。
所述的烘干为40～70℃下烘干8～12h，所述的高温煅烧为800～1200℃下煅烧1～4h。
本发明还提供了一种由上述方法制备得到的废水处理剂。
进一步地，本发明还提供了一种由上述方法制备的废水处理剂在废水处理中的应用，将该废水处理剂与双氧水投入到废水中进行反应，废水处理剂的用量为10～80g/L废水，双氧水与废水的体积比为0.01～0.1∶1。
所述的双氧水为市售产品，其质量分数为30％。
在废水处理完成后，由于吸附在催化剂表面上的物质多为氮氧化物或碳氧化物，因而可直接用常规的有机溶剂或高温煅烧法再生，操作过程简单。
与现有技术相比，本发明方法具有如下显著的进步：
本发明方法以金矿尾矿矿渣为原料，经预处理、造粒、活化等过程制备了废水处理剂，变废为宝、以废治废，且成本低廉、过程简单可控、环境友好。
本发明方法对矿渣进行造粒，回收了其中的催化活性组分，催化活性组分不易流失，制得的废水处理剂在废水的高级氧化反应中表现出很强的高级氧化能力，实现了难降解染料废水的无害化处理。
本发明方法制备的废水处理剂，适用于多种废水体系的处理，尤其是含多种难降解和氧化物质的有机废水处理，特别适用于高浓度分散染料废水的处理，对于化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，简写为COD)6000～50000mg/L、色度400～4000倍的染料废水，废水的COD去除率接近70％，色度去除率可达60％以上。
具体实施方式
化学需氧量根据国家标准GB/T11914测定，
其中COD0为废水初始COD值，COD1为处理后COD值。
色度采用国家标准GB11903-1989测定，
其中色度0为废水初始色度值，色度1为废水处理后色度值。
实施例1
取200目的金矿矿渣600g，膨润土150g，煤粉15g，硫酸亚铁1.5g，充分混合，然后加入质量百分比浓度5％的乙醇胺溶液150ml，搅拌、反复挤压得到均匀混合的湿料，用挤出造粒机挤压造粒，收集成型物料于40℃下烘干8h，再放入马弗炉中先在350℃煅烧30min，再在900℃煅烧2h，然后自然降温冷却得到棕色废水处理剂。
将本实施例制得的废水处理剂4g和质量分数为30％的双氧水5ml加入到pH为1的100ml染料废水(COD为13000mg/L，色度2000倍)中，室温下搅拌2h后过滤，收集滤液进行检测，得到染料废水的COD去除率为65.8％、色度去除率为60％。
实施例2
取200目的金矿矿渣600g，膨润土150g，煤粉15g，氯化亚铁1.5g，充分混合，然后加入质量百分比浓度5％的乙醇胺溶液150ml，搅拌、反复挤压得到均匀混合的湿料，用挤出造粒机挤压造粒，收集成型物料于40℃下烘干8h，再放入马弗炉中先在350℃煅烧30min，再在1100℃煅烧2h，然后自然降温冷却得到黑色废水处理剂。
将本实施例制得的废水处理剂4g和质量分数为30％的双氧水5ml加入到pH为1的100ml染料废水(COD为13000mg/L，色度2000倍)中，室温下搅拌2h后过滤，收集滤液进行检测，得到染料废水的COD去除率为67.7％、色度去除率为62％。
实施例3
取50目的金矿矿渣600g，淀粉150g，煤粉15g，硫酸亚铁1.5g，充分混合，然后加入质量百分比浓度5％的乙醇胺溶液150ml，搅拌、反复挤压得到均匀混合的湿料，用挤出造粒机挤压造粒，收集成型物料于40℃下烘干8h，再放入马弗炉中先在350℃煅烧30min，再在1200℃煅烧2h，然后自然降温冷却得到棕色废水处理剂。
取pH为1的100ml染料废水(COD为15400mg/L，色度2400倍)，加碱液调节溶液的pH达到5后，加入本实施例制得的废水处理剂4g和质量分数为30％的双氧水5ml，室温下搅拌3h后过滤，收集滤液进行检测，得到染料废水的COD去除率为63.1％、色度去除率为83.3％。
实施例4
取200目的金矿矿渣600g，膨润土80g，煤粉30g，硫酸亚铁1.5g，充分混合，然后加入质量百分比浓度5％的乙醇胺溶液190ml，搅拌、反复挤压得到均匀混合的湿料，用挤出造粒机挤压造粒，收集成型物料于40℃下烘干8h，再放入马弗炉中先在350℃煅烧30min，再在900℃煅烧2h，然后自然降温冷却得到棕色废水处理剂。
将本实施例制得的废水处理剂4g和质量分数为30％的双氧水5ml加入到pH为1的100ml染料废水(COD为13000mg/L，色度2000倍)中，室温下搅拌2h后过滤，收集滤液进行检测，得到染料废水的COD去除率为58.2％、色度去除率为40％。
实施例5
取200目的金矿矿渣600g，膨润土150g，活性碳15g，硫酸亚铁7.5g，充分混合，然后加入质量百分比浓度5％的乙醇胺溶液150ml，搅拌、反复挤压得到均匀混合的湿料，用挤出造粒机挤压造粒，收集成型物料于40℃下烘干8h，再放入马弗炉中先在350℃煅烧30min，再在900℃煅烧2h，然后自然降温冷却得到棕色废水处理剂。
将本实施例制得的废水处理剂4g和质量分数为30％的双氧水5ml加入到pH为1的100ml染料废水(COD为13000mg/L，色度2000倍)中，室温下搅拌2h后过滤，收集滤液进行检测，得到染料废水的COD去除率为69.2％、色度去除率为70％。
实施例6
取100目的金矿矿渣600g，玻璃粉200g，煤粉15g，硫酸亚铁1.5g，充分混合，然后加入质量百分比浓度5％的乙醇胺溶液150ml，搅拌、反复挤压得到均匀混合的湿料，用挤出造粒机挤压造粒，收集成型物料于40℃下烘干8h，再放入马弗炉中先在350℃煅烧30min，再在900℃煅烧2h，然后自然降温冷却得到棕色废水处理剂。
将本实施例制得的废水处理剂4g和质量分数为30％的双氧水5ml加入到pH为1的100ml染料废水(COD为13000mg/L，色度2000倍)中，室温下搅拌6h后过滤，收集滤液进行检测，得到染料废水的COD去除率为70.2％、色度去除率为90％。
实施例7
取200目的金矿矿渣600g，膨润土150g，煤粉15g，硫酸亚铁1.5g，充分混合，然后加入质量百分比浓度5％的乙醇胺溶液75ml，搅拌、反复挤压得到均匀混合的湿料，用挤出造粒机挤压造粒，收集成型物料于40℃下烘干8h，再放入马弗炉中在800℃煅烧3h，然后自然降温冷却得到棕色废水处理剂。
将本实施例制得的废水处理剂6g和质量分数为30％的双氧水8ml加入到pH为1的100ml染料废水(COD为13000mg/L，色度2000倍)中，室温下搅拌2h后过滤，收集滤液进行检测，得到染料废水的COD去除率为45.2％、色度去除率为41％。
实施例8
取200目的金矿矿渣600g，玻璃粉250g，煤粉15g，硫酸亚铁2.5g，充分混合，然后加入质量百分比浓度5％的乙醇胺溶液150ml，搅拌、反复挤压得到均匀混合的湿料，用挤出造粒机挤压造粒，收集成型物料于40℃下烘干8h，再放入马弗炉中先在350℃煅烧30min，再在900℃煅烧2h，然后自然降温冷却得到棕色废水处理剂。
取pH为1的100ml染料废水(COD为13000mg/L，色度2000倍)，加碱液调节溶液的pH为7后，加入本实施例制得的废水处理剂4g和质量分数为30％的双氧水5ml，室温下搅拌4h后过滤，收集滤液进行检测，得到染料废水的COD去除率为65.4％、色度去除率为80％。
实施例9
取200目的金矿矿渣600g，膨润土150g，煤粉6g，硫酸亚铁1.5g，充分混合，然后加入质量百分比浓度5％的乙醇胺溶液150ml，搅拌、反复挤压得到均匀混合的湿料，用挤出造粒机挤压造粒，收集成型物料于40℃下烘干8h，再放入马弗炉中先在350℃煅烧30min，再在900℃煅烧2h，然后自然降温冷却得到棕色废水处理剂。
将本实施例制得的废水处理剂2g和质量分数为30％的双氧水5ml加入到pH为1的100ml染料废水(COD为13000mg/L，色度2000倍)中，室温下搅拌6h后过滤，收集滤液进行检测，得到染料废水的COD去除率为53.2％、色度去除率为40％。
对比例1
取200目的金矿矿渣600g，膨润土150g，煤粉15g，硫酸亚铁1.5g，充分混合，然后加入质量百分比浓度5％的乙醇胺溶液150ml，搅拌、反复挤压得到均匀混合的湿料，用挤出造粒机挤压造粒，收集成型物料于40℃下烘干8h，再放入马弗炉中先在350℃煅烧30min，再在900℃煅烧2h，然后自然降温冷却得到棕色废水处理剂。
将本实施例制得的废水处理剂4g加入到pH为1的100ml染料废水(COD为13000mg/L，色度2000倍)中，室温下搅拌6h后过滤，收集滤液进行检测，得到染料废水的COD去除率为9.2％、色度去除率为30％。
对比例2
采用芬顿试剂法处理染料废水，向100ml的pH值为1的染料废水(COD为13000mg/L，色度2000倍)，加入1mol/L FeSO4溶液3ml和质量分数30％的双氧水5ml，室温下搅拌2h后过滤，收集滤液进行检测，得到染料废水的COD去除率为20.5％、色度去除率为27％。
Claims (5)
1.一种用金矿尾矿矿渣制备废水处理剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）除去金矿尾矿矿渣中的杂质，粉碎为50～200目的矿渣颗粒；
（2）取步骤（1）所得矿渣颗粒与粘合剂、致孔剂、激发剂充分混合，然后加入助剂，并搅拌、挤压得到混合均匀的湿料；
所述的助剂与矿渣的质量比为0.05～0.3:1；所述的助剂为乙醇胺溶液；
所述的粘合剂与矿渣的质量比为1:3～1:10；所述的粘合剂为淀粉、玻璃粉或膨润土；
所述的致孔剂与矿渣的质量比为0.01～0.1:1；所述的致孔剂为活性炭或煤粉；
所述的激发剂与矿渣和粘合剂总量的质量比为0.001～0.03:1；所述的激发剂为硫酸亚铁或氯化亚铁；
（3）将湿料挤出成型，再活化处理，得到废水处理剂；所述的活化处理包括烘干和高温煅烧；所述的烘干为40～70℃下烘干8～12h；所述的高温煅烧为800～1200℃下煅烧1～4h。
2.如权利要求1所述的用金矿尾矿矿渣制备废水处理剂的方法，其特征在于，所述的乙醇胺溶液的质量百分比浓度为1%～10%。
3.如权利要求1～2任一权利要求所述的方法制备的废水处理剂。
4.一种如权利要求3所述的废水处理剂在废水处理中的应用，将该废水处理剂与双氧水投入到废水中进行反应，所述的废水为高浓度分散染料废水，废水处理剂的用量为10～80g/L废水，双氧水与废水的体积比为0.01～0.1:1。
5.如权利要求4所述的废水处理剂在废水处理中的应用，其特征在于，所述的双氧水的质量分数为30%。
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