CN108355607B - 一种利用选铜尾砂制备的功能材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明针对我国选铜尾砂资源化利用程度很低，堆放处置会破坏生态环境和威胁生产安全这一难题，提出以选铜尾砂为原料制备功能材料及其制备工艺，技术关键过程包括：(1)对选铜尾砂进行粒径筛选，去除粗粒级尾砂；(2)过粒径筛选后得到的细粒级尾砂进行表面活化；(3)对表面活化处理后的细粒级尾砂进行镧系负载。本发明制得的功能材料对水中磷酸盐具有良好的吸附去除能力，可用于天然水体和各种废水的除磷净化，具有较大的实际应用前景和商业开发价值；且该功能材料的制备实现了选铜尾砂的无害化处理和资源化利用，变废为宝，符合我国实现废弃物质资源再生，发展循环经济的基本战略。

Description

一种利用选铜尾砂制备的功能材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及固废资源综合利用领域，具体是一种利用选铜尾砂制备的功能材料及其制备工艺。
背景技术
选铜尾砂是铜矿采用浮选工艺选矿后采生的废弃物。国内铜业发达的地区每年产生大量的选铜尾砂，选铜尾砂的处置问题一直困扰着地方铜矿企业。
目前一般采用采空区回填、资源综合利用和尾矿库堆放三种方法来处置选铜尾砂，然而采空区回填受地形限制较大，尾砂堆放会威胁生态环境和生产安全，现有的资源综合利用方式效率较低。所以，解决选铜尾砂处置问题，对选铜尾砂进行无害化处理与高效资源化利用研究具有显著意义。
发明内容
针对目前选铜尾砂难以处置、资源化利用程度低的难题，本发明提出了以选铜尾砂为原料，通过粒径筛选、表面活化和镧系负载对选铜尾砂进行处理，将其制成具有良好磷吸附性能的功能材料，从而实现选铜尾砂的无害化处理和高效资源化利用。
一种以选铜尾砂为原料制备的功能材料，其制备方法包括如下步骤：
步骤一、通过旋流分级对选铜尾砂进行粒径筛选，去除粗粒，得细粒级选铜尾砂；
步骤二、对细粒级选铜尾砂进行表面活化处理：将其加入到酸溶液或碱溶液中，充分搅拌后，过滤、水洗并干燥；
步骤三、对表面活化后得细粒级选铜尾砂进行镧系负载：将细粒级选铜尾砂分散于水中，搅拌均匀后缓慢加入含有La(NO3)3·6H2O的异丙醇溶液，剧烈搅拌获得均匀的混合液；加入碱溶液直到混合液的pH值接近9.0；过滤，水洗，烘干后得所述功能材料。
进一步的，所述步骤一中细粒级选铜尾砂中37μm以下的颗粒数量所占比例大于等于85％。
进一步的，所述步骤二中对细粒级选铜尾砂进行表面活化处理的酸溶液为1mol/L的HCl溶液，碱溶液为1mol/L的NaOH溶液。
进一步的，所述步骤三中加入的碱溶液为NaOH溶液。
进一步的，所述步骤三中加入的La(NO3)3·6H2O含量与投入的表面活化后的细粒级尾砂的比值为0.5～10mmol/g。
一种如上所述方法制备的功能材料。
一种如上所述方法制备的功能材料在吸附废水中磷酸盐的应用。
通过本发明制备的以选铜尾砂为原料的功能材料，由于通过旋流分级控制37μm以下的颗粒数量所占比例大于等于85％，使得选铜尾砂中铜和其他重金属含量大大降低达到土壤三级标准，从而实现选铜尾砂的无害化处理；通过表面活化处理，既增大了选铜尾砂的比表面积和孔隙率，也活化了选铜尾砂使其表面具有更多的活性基团，从而提高对磷的吸附能力，同时也为下一步选铜尾砂中镧的引入提供了更多的活性位点；镧系负载则是利用镧对磷酸盐具有极强的选择吸附性能进一步提高功能材料对磷的吸附能力。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于实施例所涉及的范围。
实施例1
一种利用选铜尾砂制备功能材料的工艺，包括如下步骤：
取一定量的选铜尾砂，通过旋流分级进行粒径筛选，通过调整水力旋流分级器的工况参数控制选铜尾砂中37μm以下的颗粒数量所占比例为89％。取10g旋流分级后的细粒级选铜尾砂，加入到1mol/L的150mL的NaoH溶液中，充分搅拌，过滤水洗直至洗出液为中性，烘干。将经过碱处理表面活化后的细粒级选铜尾砂分散于100mL去离子水中，搅拌均匀后缓慢加入含一定La(NO3)3·6H2O含量(与碱处理表面活化后的细粒级选铜尾砂的投加比值为5mmol/g)的异丙醇溶液，剧烈搅拌获得均匀的混合液；加入1mol/L的NaOH溶液直到混合液的pH值接近9.0；过滤，水洗，烘干后得功能材料。测试功能材料对磷的吸附性能，最大吸附容量为3719.63mg/Kg。
实施例2
一种利用选铜尾砂制备功能材料的工艺，包括如下步骤：
取一定量的选铜尾砂，通过旋流分级进行粒径筛选，通过调整水力旋流分级器的工况参数控制选铜尾砂中37μm以下的数量颗粒所占比例为100％。取10g旋流分级后的细粒级选铜尾砂，加入到150mL的1mol/L的HCl溶液中，充分搅拌，过滤水洗直至洗出液为中性，烘干。将经过酸处理表面活化后的细粒级选铜尾砂分散于100mL去离子水中，搅拌均匀后缓慢加入含一定La(NO3)3·6H2O含量(与酸处理表面活化后的细粒级选铜尾砂的投加比值为10mmol/g)的异丙醇溶液，剧烈搅拌获得均匀的混合液；加入1mol/L的NaOH溶液直到混合液的pH值接近9.0；过滤，水洗，烘干后得功能材料。测试功能材料对磷的吸附性能，最大吸附容量为2326.48mg/kg。
实施例3
一种利用选铜尾砂制备功能材料的工艺，包括如下步骤：
取一定量的选铜尾砂，通过旋流分级进行粒径筛选，通过调整水力旋流分级器的工况参数控制选铜尾砂中37μm以下的颗粒数量所占比例为85％。取10g旋流分级后的细粒级选铜尾砂，加入到1mol/L的150mL的NaOH溶液中，充分搅拌，过滤水洗直至洗出液为中性，烘干。将经过碱处理表面活化后的细粒级选铜尾砂分散于100mL去离子水中，搅拌均匀后缓慢加入含一定La(NO3)3·6H2O含量(与碱处理表面活化后的细粒级选铜尾砂的投加比值为0.5mmol/g)的异丙醇溶液，剧烈搅拌获得均匀的混合液；加入1mol/L的NaOH溶液直到混合液的pH值接近9.0；过滤，水洗，烘干后得功能材料。测试功能材料对磷的吸附性能，最大吸附容量为1422.66mg/Kg。
选铜尾砂和上述实施例制备所得功能材料的Langmuir和Freundlich吸附等温方程和参数见表1。选铜尾砂对磷的最大吸附容量(Qm)为890.23mg/kg，而采用本发明工艺制备所得功能材料对磷的最大吸附容量(Qm)可达到3719.63mg/kg。
表1选铜尾砂和制备所得功能材料的Langmuir和Freundlich吸附等温方程和参数
Figure BDA0001574871460000041
本发明涉及的以选铜尾砂为原料的功能材料，对水中磷酸盐具有良好的吸附去除能力，磷解吸率极低，也不会对水体造成二次污染，可用于天然水体和各种废水的除磷净化，具有较大的实际应用前景和商业开发价值。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用选铜尾砂制备功能材料的工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、通过旋流分级对选铜尾砂进行粒径筛选，去除粗粒，得细粒级选铜尾砂；
步骤二、对细粒级选铜尾砂进行表面活化处理：将其加入到酸溶液或碱溶液中，充分搅拌后，过滤、水洗并干燥；
步骤三、对表面活化后得细粒级选铜尾砂进行镧系负载：将细粒级选铜尾砂分散于水中，搅拌均匀后缓慢加入含有La(NO3)3·6H2O的异丙醇溶液，剧烈搅拌获得均匀的混合液；加入碱溶液直到混合液的pH值接近9.0；过滤，水洗，烘干后得所述功能材料；
所述步骤一中细粒级选铜尾砂中粒径37μm以下的颗粒数量所占比例大于等于85％。
2.如权利要求1所述的利用选铜尾砂制备功能材料的工艺，其特征在于：所述步骤二中对细粒级选铜尾砂进行表面活化处理的酸溶液为1mol/L的HCl溶液，碱溶液为1mol/L的NaOH溶液。
3.如权利要求1所述的利用选铜尾砂制备功能材料的工艺，其特征在于：所述步骤三中加入的碱溶液为NaOH溶液。
4.如权利要求1所述的利用选铜尾砂制备功能材料的工艺，其特征在于：所述步骤三中加入的La(NO3)3·6H2O含量与投入的表面活化后的细粒级尾砂的比值为0.5～10mmol/g。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述工艺制备的功能材料。
6.一种如权利要求1-4中任一项所述工艺制备的功能材料在吸附废水中磷酸盐的应用。
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