CN106810291B - 一种钴冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钴冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法,涉及冶炼渣资源化利用及无害化处理技术领域。本发明制备陶粒所用的原料由钴冶炼废渣、硅石、添加剂组成;陶粒的制备方法为:将钴冶炼废渣、硅石、添加剂烘干磨碎成干粉;按配比称取钴冶炼废渣粉料、硅石粉料及添加剂粉料,混合搅拌均匀送至成球制粒机中造粒成型,最后经烘干后煅烧制得陶粒成品。本发明的陶粒表面粗糙、内部多孔,可用作水处理滤料;本发明的制备方法将钴冶炼废渣资源化利用,具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种钴冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶炼渣资源化利用及无害化处理技术领域,具体而言涉及一种钴冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法。
背景技术
现行钴冶炼企业均采用酸浸工艺处理水钴矿,该工艺会产生大量的钴冶炼废渣。目前产出的钴冶炼废渣多以填埋或堆存为主,一方面占用大量场地,另一方面由于钴冶炼废渣中含有活性重金属成分,如管理不善,极易造成环境污染。钴冶炼废渣主要构成为二氧化硅、水合铁氧化物、氧化铝和氧化钙等成分,目前对钴冶炼废渣的处理主要是堆存或填埋,而大量钴冶炼废渣堆埋的占地问题及其渗滤液产生的环境污染问题并未得到有效解决。
水处理陶粒为一种具有一定强度及较大比表面积的多孔球形颗粒材料,具有负载水处理微生物的作用,主要作为滤料用于曝气生物滤池等废水处理技术。传统水处理陶粒一般是以黏土和页岩烧结而成,大量开采黏土和页岩会破坏耕地及自然环境,因此采用固体废物为原料制备水处理陶粒可以节约自然资源达到以废治废的目的。
发明内容
本发明提供了一种钴冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法,主要解决钴冶炼废渣的无害化处理及资源化利用问题。
本发明的特征是相对建筑陶粒,水处理陶粒价格较高,也即采用钴渣制备水处理陶粒较制备建筑陶粒经济效益更好。
本发明的特征还体现在陶粒原料成本低,同时配方中硅石来源广泛,有机造孔剂可采用农村废弃秸秆,便于企业生产陶粒时就近配置原料。
本发明所述的水处理陶粒,由以下质量百分比的原料制备而成:45-65 wt.%钴冶炼废渣、20-42 wt.%硅石、5-10 wt.%烧结剂、5-10 wt.%造孔剂。
本发明所处理的钴冶炼废渣是指采取酸浸工艺处理水钴矿生产钴盐产品过程中形成的废弃渣,主要成分如下。
成分 SiO<sub>2</sub> Fe CaO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
含量(wt.%) 45-65 2-6 4-12 5-9
加水后的钴冶炼废渣具有较强的粘性及可塑性,便于所制备陶粒的造粒成型;钴冶炼渣中的铁、钙氧化物在陶粒烧结过程中都有助烧作用,可降低烧结温度,有利于减少陶粒烧结能耗。
本发明陶粒配方中硅石是指脉石英、石英岩、石英砂岩的一种或上述矿物的混合物,主要成分为SiO2 ,且SiO2含量大于90 wt.%。硅石在陶粒制备过程中主要起烧结固化钴冶炼废渣中活性重金属的作用。
本发明陶粒配方中烧结剂为碳酸钠,其在陶粒烧结过程中会生成氧化钠,具助烧作用。
本发明陶粒配方中造孔剂由具有造孔作用的有机造孔剂构成,优选为农村废弃秸秆。
本发明所述的利用钴冶炼废渣制备水处理陶粒的方法,具体包括以下步骤。
(1)将钴冶炼废渣、硅石和烧结剂分别烘干后磨碎成干粉,粒度要求小于75微米。
(2)将造孔剂进行干燥、粉碎处理,处理后的造孔剂含水率小于20 wt.%,粒度要求小于1毫米。
(3)按45-65 wt.%钴冶炼废渣、20-42 wt.%硅石、5-10 wt.%烧结剂、5-10 wt.%造孔剂的原料配比分别称取上述粉料,混合搅拌均匀,制得陶粒粉料。
(4)将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成型,制得陶粒坯料。
(5)将陶粒坯料在105℃下烘干3-5小时。
(6)将烘干后的陶粒坯入烧结炉,至850-950℃保温1.5-3小时,随炉冷却,出炉得陶粒成品。
本发明所述的制备方法简单易行、成本低,所制备的陶粒表面粗糙、内部多孔,可应用于水处理滤料,实现了钴冶炼废渣的无害化处理及资源化利用,具有良好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
实施例一。
某公司钴冶炼废渣,主要成分如下。
成分 SiO<sub>2</sub> Fe Co Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO Na<sub>2</sub>O
含量(wt.%) 63.5 4.1 0.3 7.1 8.3 0.3
将钴冶炼废渣烘干磨碎成干粉,粒度小于75微米。
某地产硅石,主要成分为SiO2 ,硅石SiO2含量为95.3 wt.%, 烘干磨碎成干粉,粒度小于75微米。
采用碳酸钠作为烧结剂,烘干磨碎成干粉,粒度小于75微米。
采用干燥粉碎的农村废弃秸秆作为造孔剂,含水率小于20 wt.%,粒度小于1毫米。
按55 wt.%钴冶炼废渣、30 wt.%硅石、7 wt.%碳酸钠、8 wt.%造孔剂的原料配比分别称取上述粉料,混合搅拌均匀,制得陶粒粉料。
将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成型,制得陶粒坯料。
将陶粒坯料在105℃下烘干4小时。
将烘干后的陶粒坯入烧结炉,升温速度15℃/min,至900℃保温2小时,随炉冷却,出炉得陶粒成品。
所制得陶粒产品的主要性能(见下表)符合CJ/T 299—2008对水处理陶粒滤料的主要性能标准要求。
破碎率+磨损率(%) 含泥量(%) 盐酸可溶率(%) 空隙率(%) 比表面积(cm<sup>2</sup>/g)
1.5 0.17 1.2 45.5 1.2×10<sup>4</sup>
实施例二。
某公司钴冶炼废渣,主要成分如下。
成分 SiO<sub>2</sub> Fe Co Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO Na<sub>2</sub>O
含量(wt.%) 63.5 4.1 0.3 7.1 8.3 0.3
将钴冶炼废渣烘干磨碎成干粉,粒度小于75微米。
某地产硅石,主要成分为SiO2 ,硅石SiO2含量为95.3 wt.%, 烘干磨碎成干粉,粒度小于75微米。
采用碳酸钠作为烧结剂,烘干磨碎成干粉,粒度小于75微米。
采用干燥粉碎的农村废弃秸秆作为造孔剂,含水率小于20 wt.%,粒度小于1毫米。
按50 wt.%钴冶炼废渣、36 wt.%硅石、6 wt.%碳酸钠、8 wt.%造孔剂的原料配比分别称取上述粉料,混合搅拌均匀,制得陶粒粉料。
将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成型,制得陶粒坯料。
将陶粒坯料在105℃下烘干4小时。
将烘干后的陶粒坯入烧结炉,升温速度15℃/min,至900℃保温2小时,随炉冷却,出炉得陶粒成品。
破碎率+磨损率(%) 含泥量(%) 盐酸可溶率(%) 空隙率(%) 比表面积(cm<sup>2</sup>/g)
1.4 0.13 0.8 47.5 1.3×10<sup>4</sup>
所制得陶粒产品的主要性能(见上表)符合CJ/T 299—2008对水处理陶粒滤料的主要性能标准要求。

Claims (4)

1.一种钴冶炼废渣基的水处理陶粒,其特征在于,由以下质量百分比的原料制备而成:45-65 wt.%钴冶炼废渣、20-42 wt.%硅石、5-10 wt.%烧结剂、5-10 wt.%造孔剂;所述钴冶炼废渣为采取酸浸工艺处理水钴矿生产钴盐产品过程中形成的废弃渣,其成分主要含SiO2 45-65 wt.%、含Fe 2-6 wt.%、含CaO 4-12 wt.%、含Al2O3 5-9 wt.%;所述硅石为脉石英、石英岩、石英砂岩的一种或上述矿物的混合物,主要成分为SiO2 ,且SiO2含量大于90 wt.%。
2.根据权利要求1所述的水处理陶粒,其特征在于,所述烧结剂为具有助烧作用的碳酸钠。
3.根据权利要求1所述的水处理陶粒,其特征在于,所述造孔剂为具有造孔作用的有机造孔剂。
4.一种制备权利要求1所述水处理陶粒的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将钴冶炼废渣、硅石和烧结剂分别烘干后磨碎成干粉,粒度要求小于75微米;
(2)将造孔剂进行干燥、粉碎处理,处理后的造孔剂含水率<20wt%,粒度要求小于1毫米;
(3)按原料配比分别称取上述粉料,混合搅拌均匀,制得陶粒粉料;
(4)将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成型,制得陶粒坯料;
(5)将陶粒坯料在105℃下烘干3-5小时;
(6)将烘干后的陶粒坯入烧结炉,至850-950℃保温1.5-3小时,随炉冷却,出炉得陶粒成品。
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