CN111039360B - 尾矿的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种尾矿的处理方法。所述处理方法包括如下步骤S1:尾矿与中性活性水溶液混合均匀，烘干，即可；其中，所述中性活性水溶液由水经电催化水设备制得，且所述水在所述电催化水设备中的循环时间为5‑60min；所述尾矿与所述中性活性水溶液的质量之比为1:1‑10:1。本发明的处理方法，简单方便，能够快速将尾矿中的重金属离子及强酸或强碱处理至达标排放的程度，处理效果明显，经济效益十分显著。

Description

尾矿的处理方法
技术领域
本发明涉及一种尾矿的处理方法。
背景技术
我国是矿产自有丰富大国，每年对有色金属、稀有金属等矿物需求极高，然而，选矿中分选作业后会剩余有用目标组分含量较低而无法用于生产的部分，这部分被称为尾矿。
目前，难以治理的尾矿主要有转炉石、赤泥、磷石膏和钼矿等，具体来说，转炉石及赤泥存在强碱及重金属污染，磷石膏存在强酸及重金属污染，钼矿存在重金属污染。
若不对尾矿加以处理，将其排放至土壤、水体，则会引起重金属污染、酸化及碱化污染。
发明内容
本发明旨在解决的技术问题在于克服含有强酸性或强碱性及重金属离子的尾矿直接排放造成环境污染的缺陷，而提供一种尾矿的处理方法。本发明的处理方法，简单方便，能够快速将尾矿中的重金属离子及强酸或强碱处理至达标排放的程度，处理效果明显，经济效益十分显著。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题:
本发明提供一种尾矿的处理方法，所述处理方法包括如下步骤S1:所述尾矿与中性活性水溶液混合均匀，烘干，即可；其中，所述中性活性水溶液由水经电催化水设备制得，且所述水在所述电催化水设备中的循环时间为5-60min；所述尾矿与所述中性活性水溶液的质量之比为1:1-10:1。
上述处理方法能够快速将尾矿中的重金属离子处理至达标排放的程度，处理效果明显，经济效益十分显著。
上述处理方法中，所述尾矿较佳地为钼矿。由于钼矿不含强酸或强碱，故采用上述处理方法能够快速直接地将钼矿中的重金属离子处理至达标排放的程度，处理效果明显，经济效益十分显著。
上述处理方法中，较佳地，所述水在所述电催化水设备中的循环时间为5-40min，更佳地为10-20min。
上述处理方法中，较佳地，所述尾矿与所述中性活性水溶液的质量之比为3:1-5:1。
上述处理方法中，所述尾矿与所述中性活性水溶液混合均匀及烘干的循环次数取决于所述尾矿中的重金属的含量，例如可为2次以上或2-10次或6-30次，又如可为7次。
此处需要对所述循环次数进行解释说明，当所述尾矿与所述中性活性水溶液混合均匀及烘干的循环次数为2次时，其所指代的意义是：将所述尾矿与所述中性活性水溶液混合均匀，烘干，得尾矿I；再将所述尾矿I与所述中性活性水溶液混合均匀，烘干，得尾矿II。上述过程结束，即意味着，所述尾矿与所述中性活性水溶液混合均匀及烘干的循环次数为2次。
上述处理方法中，在所述尾矿与所述中性活性水溶液混合均匀之前，当所述尾矿为转炉石或赤泥时，较佳地进行步骤S0:将所述尾矿与活性水溶液A混合均匀，在密封条件下反应0.2-5小时，固液分离后，再进行步骤S1中的反应；其中，所述活性水溶液A的pH值为1-2，其由盐酸水溶液经电催化水设备制得；所述尾矿与所述活性水溶液A的质量之比为1:(0.5-10)。
步骤S0中，所述转炉石具有本领域常规含义，其成分分析数据和虚比重、pH值如下表所示:
步骤S0中，所述转炉石与所述活性水溶液A的质量之比较佳地为1:(2-5)。
以下，对所述活性水溶液A作进一步介绍:
步骤S0中，所述活性水溶液A的pH值较佳地为1.5。
步骤S0中，所述盐酸水溶液的浓度较佳地为0.1wt%-5wt%，更佳地为0.3wt%。
步骤S0中，所述盐酸水溶液的pH值较佳地为4-7。
步骤S0中，所述盐酸水溶液在所述电催化水设备中的循环时间较佳地为3-30min，更佳地为20min。
步骤S0中，在制备所述活性水溶液A时，所述电催化水设备内发生如下电化学反应:2HCl+H2O→4H+ + Cl-+ ClO-+ 2e。其原理在于:低浓度盐酸水溶液在电催化水设备下，发生以上电化学反应，产生了大量的H+使溶液的pH值大幅度降低。
步骤S0中，当用所述活性水溶液A处理转炉石时，所述转炉石与所述活性水溶液A所发生的反应包括CaO反应生成CaCl2和Ca(ClO)2，MgO反应生成MgCl2和Mg(ClO)2，K2O反应生成KCl和KClO等过程，具体的反应方程式例举如下:
CaO+H2O=Ca(OH)2；
Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+H2O；
Ca(OH)2+2HClO=Ca(ClO)2+2H2O；
Ca(ClO)2＋2HCl=CaCl2＋2HClO；
Ca2＋＋2ClO－＋H2O＋CO2= CaCO3↓＋2HClO或ClO－＋H＋= HClO；
CaO+2HCl=CaCl2+H2O。
步骤S0中，所述密封可以采用常规设有盖子的容器实现，其目的是减少溶液中的H+、OH-、Cl-、ClO-等离子未参与酸碱中和反应，便挥发到空气中的几率。
步骤S0中，所述固液分离得到的固相的pH值较佳地为6-9，更佳地为7-8，得到的液相的pH值较佳地为5-7。其中，较佳地，将所述液相静置后排出。静置的目的是待溶液中的H+与OH-中和成水，次氯酸浓度降低至国家标准后外排，该技术方案能够将所述液相中的重金属离子及强碱均除去，保证无污染环境的问题，可以直接排放。经步骤S1中所述固液分离所得偏中性的固相物质则可以直接取出，由于其中不含重金属与二恶英，可以作为建材废料或铺路用的路基。
上述处理方法中，在所述尾矿与所述中性活性水溶液混合均匀之前，当所述尾矿为磷石膏时，较佳地进行如下步骤S0’:将所述尾矿与活性水溶液C混合均匀，在密封条件下反应0.1-5小时，固液分离，即可；其中，所述活性水溶液C的pH值为12，其由氢氧化钠水溶液经电催化水设备制得；所述尾矿与所述活性水溶液C的质量之比为1:(0.5-10)。
在本发明一较佳实施方案中，所述处理方法包括如下步骤S0和步骤S1；
步骤S0的操作如下：将转炉石与活性水溶液A混合均匀，在密封条件下反应2小时，固液分离；
步骤S1的操作如下：将步骤S0中所述固液分离所得固相与中性活性水溶液混合均匀，烘干，即可；
步骤S0中，所述活性水溶液A的pH值为1.5，其由0.3wt%的盐酸水溶液在电催化水设备中循环20min制得；所述转炉石与所述活性水溶液A的质量之比为1:5；
步骤S1中，所述中性活性水溶液由水在电催化水设备中循环10min制得；所述转炉石与所述中性活性水溶液的质量之比为2:1；所述固相与所述中性活性水溶液混合均匀及烘干的循环次数为7次。
以下，对步骤S0、步骤S0’及步骤S1中所述电催化水设备作进一步描述:
所述的电催化水设备例如可为苏州旺德科技有限公司生产的电催化水设备，例如中国实用新型专利CN202265444U的实施例1公开的“一种连续生成高氧化还原性水的反应器”或中国发明专利CN104722184A的实施例1公开的电磁水处理装置，所述电催化水设备较佳地为如下结构的电催化水设备:
所述电催化水设备，包括一组由下至上平行叠置的N个电催化单元，该些电催化单元的首尾端通过连通水管依次连通，其中，N为大于或等于2的整数，各该电催化单元包括:
电解管道，形成有密闭空腔，该密闭空腔内设有相对设置的正极板和负极板，该正极板和负极板分别与该电解管道的侧壁相对设置且用于在该电解管道内施加一电场，该正极板和负极板分别与一电源的正极和负极电连接；
绝缘管道，位于该正极板与负极板之间，该绝缘管道内设有一低介电常数材料形成的填充层，该填充层内形成有可供水流通的空间，且该填充层与该绝缘管道的侧壁之间形成有与该空间相连通的间隙，该绝缘管道的侧壁上设有若干与该间隙相连通的通孔；
其中，第一个该电催化单元中电解管道的一端设置有一进水口，第N个该电催化单元中电解管道的端部的两个相对的侧壁上分别设置有一出水口，且两个该出水口分别位于靠近该正极板和负极板的位置处。
在本方案中，在电解管道内设置正极板和负极板，使得在正极板和负极板通电后，会在两个电极板之间产生强大的电场，使得附着在正极板和负极板上的金属氧化物触媒在电场中会感应成为半导体，该金属氧化物触媒能起到催化剂的作用，促进水分子与氧气生成氢离子和氢氧根离子，从而提高了电催化水中的氢氧自由基含量，使得中和重金属离子电荷的能力更强。
另外，在正极板和负极板之间设置有绝缘管道和低介电常数材料形成的填充层，能够避免正极板和负极板分别直接对绝缘管道放电，且位于正极板与绝缘管道之间的离子、以及为负极板与绝缘管道之间的离子均能穿过绝缘管道以及填充层到达对应的区域；且由于低介电常数材料的存在，能够增加阻抗，使得正极板和负极板之间形成的电场更加均匀，从而提高水中放电的均匀性，使得水分子的电解更加充分，降低电流节省能耗，提高电极片的寿命超过30%。
此外，采用本发明的电催化水设备的结构，当设备运行时，两高压电极通电放电，高压电流穿过低介电常数材料，使它们因极化产生电容式感应电场而放电，极大地增大放电的范围，提高放电产生的效果，能使得所产生的电催化水在分解有机、有毒物质，杀灭细菌，中和重金属离子电荷等方面均有大幅提升，并且产生的电催化水中的氢氧自由基含量高。
进一步地，靠近该正极板和负极板的位置处分别设有一出水口，则可以根据实际情况的需要选择酸性水和碱性水，使得该电催化水设备的应用场合更广。且在第一个该电催化单元中设置有一进水口，在第N个该电催化单元中设置有一出水口，使得水经过了N个电催化单元，从而使得水的电解更加充分，从而提高了酸性水的酸度和碱性水的碱度，从而提高了电催化水分解有机有毒物质、油污、杀死细菌的能力。
较佳地，第N个该电催化单元中该电解管道的一端设置有另一出水口，该另一出水口位于相对应的两个该出水口之间并与两个该出水口位于该电解管道的同一端，且该正极板、负极板分别与该另一出水口的轴线之间的距离相等。
在本方案中，第N个该电催化单元中设置有位于正极板和负极板之间的中间位置处的另一出水口，从而可以根据实际情况的需要选择中性水，进一步扩大了该电催化水设备的应用场合。
较佳地，该正极板和该电解管道中与该正极板相对设置的侧壁的内表面之间、该负极板和该电解管道中与该负极板相对设置的侧壁的内表面之间分别形成有一第一流道和第二流道，且该第一流道与第二流道的宽度相等。
在本方案中，第一流道与第二流道的宽度相等，使得正极板与负极板之间产生的强大的电场更加均匀，从而提高了水分子的电解效率。
较佳地，该正极板和负极板上分别均布设有若干贯穿孔。
在本方案中，贯穿孔的设置使得位于正极板与电解管道之间的水分子、以及位于负极板与电解管道之间的水分子分别能够穿过正极板、负极板到达正极板与负极板之间形成的强大电场内，从而使得电解管道内水分子的催化更加充分，进一步充分地提高了水分子的电解效果，使得电解管道内水分子的电解不存在死角。
较佳地，该正极板和负极板中远离该进水口的一端分别向外延伸有电极柱，两个该电极柱上分别开设有一连接孔，且两个该电极柱分别通过导线、该连接孔与该电源的正极、负极电连接。
在本方案中，该正极板和负极板通过电极柱与电源的正极、负极电连接，仅将导线焊接于电极柱的连接孔内便可实现正极板、负极板分别与电源的正极、负极的电连接，降低了生产成本，且电连接更加可靠。
较佳地，该电源为高压直流电源，该电源的电压为20V -18000V；或者，该电源为高压交流电源，该电源的电压为20V -23000V。
较佳地，各该电解管道包括:中空、两端为开口的壳体和两个端盖，两个该端盖分别通过一密封件密封连接于该壳体的两端并形成有该密闭空腔。
在本方案中，密封件的设置提高了该密闭空腔的密封性。
较佳地，该些通孔均匀分别于该绝缘管道的侧壁，且该些通孔形成一网状结构；
该绝缘管道位于该正极板与负极板之间的中间位置，且该绝缘管道的材质为UPVC、PVC、PP或聚四氟乙烯。
在本方案中，采用上述结构形式，可以保持因放电或电解产生的正离子正常地移往阳极，负离子正常地移往阴极；可以保持较大部分正离子保持靠近阳极，负离子保持靠近阴极。
较佳地，该填充层包括若干依次排列设置的填充物，该填充物的形状为球状、立方体状或椭球状，且该填充物的材质为低介电常数材料。
在本方案中，绝缘管道和填充层的设置使正极板与负极板间的放电透过低介电常数材料而达到均匀放电的目的；同时，无需使用阳离子交换膜或使用阴离子交换膜，即可将水中正离子较大比例地集中于阳极并使负离子较大比例地分离并集中于阴极附近，具有替代阳离子交换膜与阴离子交换膜的功能。
较佳地，该低介电常数材料为玻璃、氧化铝、陶瓷、刚玉瓷和金红石瓷中的一种或多种；该填充物的当量直径为6 mm -7mm。
较佳地，各该填充物的外表面均包覆有一催化层。
在本方案中，填充物当作载体，在其表面涂布有催化层，该催化层在水中形成湿式氧化触媒，而此湿式氧化触媒位于正负电极所形成的高压电场之间，吸收电场能量形成湿式电触媒，具有提高氧化并破坏废气的能力，使原来困难分解破坏的废气变得容易处理。
较佳地，该催化层的材质为非均相贵金属催化系列材料，该非均相贵金属催化系列材料为Ru、Rh、Pt、Ir和Pd的金属氧化物中的一种或多种；或者，该催化层的材质为过渡金属氧化物催化系列材料，该过渡金属氧化物催化系列材料为Cu、Mn、Fe和Zn的金属氧化物中的一种或多种。
在不违背本领域常识的基础上，上述各较佳地条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于:本发明的处理方法，简单方便，能够快速将尾矿中的重金属离子及强酸或强碱处理至达标排放的程度，处理效果明显，经济效益十分显著，处理一吨尾矿成本约为50-100元人民币。
附图说明
图1为本发明实施例1的电催化水设备的立体结构示意图。
图2为本发明实施例1的电催化水设备的分解结构示意图。
图3为本发明实施例1的电催化水设备的另一位置状态的立体结构示意图。
图4为本发明实施例1的电催化水设备中其中一个电催化单元的结构示意图。
图5为本发明实施例1的电催化水设备中其中一个电催化单元的内部结构示意图。
图6为图5中沿A-A的剖视图。
图7为图5中正极板的结构示意图。
图8为图5中绝缘管道的局部结构示意图。
图9为图5中填充层的结构示意图。
图10为图4中电解管道的分解结构示意图。
图11为本发明实施例2的电催化水设备的立体结构示意图。
图12为本发明实施例2的电催化水设备的另一位置状态的立体结构示意图。
图1-12中附图标记说明:
第一电催化水设备:1
第一电催化单元:11
第二电催化单元:12
电解管道:13
密闭空腔:131 壳体:132 端盖:133
正极板:135 第一贯穿孔:1351
第一电极柱:1352 第一连接孔:1353 第一导线:1354
负极板:136 第二贯穿孔:1361 第二电极柱:1362
第二连接孔:1363 第二导线:1364 电源:137
绝缘管道:14 填充层:141 空间:1411
填充物:1412 间隙:142 通孔:143
空腔:144
第一连通水管:15
第一进水口:16
第一出水口:17
第一另一出水口:18
控制阀:19
第二电催化水设备:2
第三电催化单元:21
第四电催化单元:22
第五电催化单元:23
第二连通水管:24
第二进水口:25
第二出水口:26
第二另一出水口:27
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下述实施例中，所用的转炉石的成分分析数据和虚比重、pH值如表1所示:
表1 转炉石的成分分析
实施例1
实施例1中使用的转炉石的处理方法，包括如下步骤S0:将转炉石与活性水溶液A混合均匀，在密封条件下反应2小时，固液分离，即可；其中，活性水溶液A的pH值为1.5，其由盐酸水溶液经电催化水设备制得；转炉石与活性水溶液A的质量之比为1:5。
步骤S0中，活性水溶液A的制备过程中，盐酸水溶液由盐酸溶液经稀释制得，盐酸水溶液的浓度为0.3wt%；盐酸水溶液的pH值为6.5；其中，盐酸水溶液在电催化水设备中的循环时间为20min。
步骤S0中，在制备活性水溶液A时，电催化水设备内发生如下电化学反应:2HCl+H2O→4H+ + Cl- + ClO-+ 2e。
步骤S0中，当用活性水溶液A处理转炉石时，转炉石与活性水溶液A所发生的反应包括CaO反应生成CaCl2和Ca(ClO)2，MgO反应生成MgCl2和Mg(ClO)2，K2O反应生成KCl和KClO等过程，具体的反应方程式例举如下:
CaO+H2O=Ca(OH)2；
Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+H2O；
Ca(OH)2+2HClO=Ca(ClO)2+2H2O；
Ca(ClO)2＋2HCl=CaCl2＋2HClO；
Ca2＋＋2ClO－＋H2O＋CO2= CaCO3↓＋2HClO或ClO－＋H＋= HClO；
CaO+2HCl=CaCl2+H2O。
步骤S0中，固液分离得到的固相的pH值为7-8，得到的液相的pH值为5-7。将液相静置后排出，静置的目的是待溶液中的H+与OH-中和成水，次氯酸浓度降低至国家标准后外排。
将步骤S0中固液分离所得固相继续下述步骤S1的反应:将步骤S0中固液分离所得固相与中性活性水溶液混合均匀，烘干，重复上述过程7次（也即发明内容部分提及的循环次数为7次）；其中，中性活性水溶液由水经电催化水设备制得，且水在电催化水设备中的循环时间为10min；转炉石与中性活性水溶液的质量之比为2:1。
图1-3示出了实施例1的步骤S0及步骤S1中使用的第一电催化水设备1的结构，该第一电催化水设备1包括一组由下至上平行叠置的N个第一电催化单元11、第二电催化单元12，该些第一电催化单元11、第二电催化单元12的首尾端通过第一连通水管15依次连通。其中，N为大于或等于2的整数，且N为偶数。在本实施例中，N为2。
其中，请根据图4-5所示，各该第一电催化单元11、第二电催化单元12包括:电解管道13和绝缘管道14。该电解管道13内形成有一密闭空腔131。在实际的使用过程中，各电催化单元的密闭空腔通过连通水管相互连通，使得从进水口进来的水可依次流过各电催化单元，从而提高了水分子的催化效率，进而保证了水分子的充分电解。
如图10所示，各该电解管道13包括:中空、两端为开口的壳体132和两个端盖133，两个该端盖133分别通过一密封件(图中未示出)密封连接于该壳体132的两端并形成有该密闭空腔131。密封件的设置提高了该密闭空腔的密封性，避免密闭空腔内的水溢出。
其中，该密闭空腔131内设有相对设置的正极板135和负极板136，该正极板135和负极板136分别与该电解管道13的壳体132的两个侧壁相对设置且用于在该电解管道内施加一电场。同时，该正极板135和负极板136分别与一电源137的正极和负极电连接。
该正极板135和该电解管道13中与该正极板135相对设置的侧壁的内表面之间、该负极板136和该电解管道13中与该负极板136相对设置的侧壁的内表面之间分别形成有一第一流道和第二流道，且该第一流道与第二流道的宽度相等。第一流道与第二流道的宽度相等，使得正极板与负极板之间产生的强大的电场更加均匀，从而提高了水分子的电解效率。
如图5、7所示，该正极板135和负极板136上分别均布设有若干第一贯穿孔1351、第二贯穿孔1361。其中，贯穿孔的设置使得位于正极板与电解管道之间的水分子、以及位于负极板与电解管道之间的水分子分别能够穿过正极板、负极板到达正极板与负极板之间形成的强大电场内，从而使得电解管道内水分子的催化更加充分，进一步充分地提高了水分子的电解效果，使得电解管道内水分子的电解不存在死角。
请结合图5、7予以理解，该正极板135和负极板136中远离该进水口的一端分别向外延伸有第一电极柱1352、第二电极柱1362，两个该第一电极柱1352、第二电极柱1362上分别开设有一第一连接孔1353、第二连接孔1363，且两个该第一电极柱1352、第二电极柱1362分别通过第一导线1354、第二导线1364、该第一连接孔1353、第二连接孔1363与该电源137的正极、负极电连接。其中，电源137放置于第二电催化单元12的顶部。
在本实施例中，该正极板和负极板通过电极柱与电源的正极、负极电连接，仅将导线焊接于电极柱的连接孔内便可实现正极板、负极板分别与电源的正极、负极的电连接，降低了生产成本，且电连接更加可靠。
在本实施例中，该电源为高压直流电源，该电源的电压为20V -18000V，该电源的电压为50V -15000V。当然，根据实际情况的需要，该电源也可以为高压交流电源，该电源的电压为20V -23000V，该电源的电压为50V -20000V。
如图5-6所示，绝缘管道14位于该正极板135与负极板136之间，该绝缘管道14内设有一低介电常数材料形成的填充层141。该填充层内形成有可供水流通的空间1411，且该填充层141与该绝缘管道14的侧壁之间形成有与该空间相连通的间隙142，该绝缘管道的侧壁上设有若干与该间隙142相连通的通孔143。在实施例中，如图8所示，该绝缘管道内形成有空腔144，且该绝缘管道的两端为开口，同时，该绝缘管道的横截面形状为矩形。
其中，该些通孔143均匀分别于该绝缘管道14的侧壁，且该些通孔143形成一网状结构。该些通孔143的直径均为5mm-6mm。该绝缘管道14位于该正极板135与负极板136之间的中间位置，且该绝缘管道14的材质为绝缘高分子材料，为UPVC、PVC、PP或聚四氟乙烯。在使用时，这样可以保持因放电或电解产生的正离子正常地移往阳极(即正极板位置处)，负离子正常地移往阴极(即负极板位置处)；可以保持较大部分正离子保持靠近阳极，负离子保持靠近阴极。
另外，如图9所示，该填充层141包括若干依次排列设置的填充物1412，该填充物1412的形状为球状、立方体状或椭球状，且该填充物1412的材质为低介电常数材料。该低介电常数材料为玻璃、氧化铝、陶瓷、刚玉瓷和金红石瓷中的一种或多种。该填充物1412的当量直径为6mm-7mm。在实际的使用过程中，填充物的直径与通孔的直径相匹配，一般填充物的直径大于通孔的直径。
在使用中，采用上述结构形式的绝缘管道和填充层使正极板与负极板间的放电透过低介电常数材料而达到均匀放电的目的；同时，无需使用阳离子交换膜或使用阴离子交换膜，即可将水中正离子较大比例地集中于阳极并使负离子较大比例地分离并集中于阴极附近，具有替代阳离子交换膜与阴离子交换膜的功能。
此外，各该填充物的外表面均包覆有一催化层。其中，填充物当作载体，在其表面涂布有催化层，该催化层在水中形成湿式氧化触媒，而此湿式氧化触媒位于正负电极所形成的高压电场之间，吸收电场能量形成湿式电触媒，具有提高氧化并破坏废气的能力，使原来困难分解破坏的废气变得容易处理。
进一步地，该催化层的材质为非均相贵金属催化系列材料。其中，该非均相贵金属催化系列材料为Ru、Rh、Pt、Ir和Pd的金属氧化物中的一种或多种。当然，在实际的使用过程中，该催化层的材质也可以采用过渡金属氧化物催化系列材料。其中，该过渡金属氧化物催化系列材料为Cu、Mn、Fe和Zn的金属氧化物中的一种或多种。
请根据图1-3予以理解，第一个该第一电催化单元11中电解管道13的一端设置有一第一进水口16，第二电催化单元12中电解管道14中壳体的端部的两个相对的侧壁上分别设置有一第一出水口17，且两个该第一出水口17分别位于靠近该正极板和负极板的位置处。在本实施例中，第一进水口16设置于远离电极柱的一端。两个第一出水口17均与该第一进水口16位于该电催化水设备的同一端。
进一步地，第二电催化单元12中该电解管道14中靠近该第一出水口17位置处的其中一个端盖的一端设置有第一另一出水口18，该第一另一出水口18位于相对应的两个该第一出水口17之间并与两个该第一出水口17位于该电解管道14的同一端，且该正极板、负极板分别与该另一出水口的轴线之间的距离相等。在本实施例中，另一出水口也与该进水口位于该电催化水设备的同一端。
其中，两个该出水口、另一出水口处均设置有一控制阀19，通过该控制阀19可调节出水量。
使用时，将正极板通过第一导线与电源的正极电连接，将负极板通过第二导线与电源的负极电连接，该正极板与负极板之间相互放电并形成强大的电场。在电场的作用下，附着在正极板和负极板上的金属氧化物触媒在电场中会感应成为半导体，该金属氧化物触媒能起到催化剂的作用，促进水分子与氧气生成氢离子和氢氧根离子，与此同时，由于低介电常数材料的存在，极大地增大放电的范围，并使得正极板和负极板之间形成的电场更加均匀，使得水分子的电解更加充分，进而使得水分子中氢离子穿过绝缘管道和填充层向该正极板运动，最终在该正极板附近形成酸性水，相应地，氢氧根离子穿过绝缘管道和填充层向该负极板运动，在该负极板附近形成碱性水，同时，在该绝缘管道和填充层附近形成中性水。
本实施例的电催化水设备具有以下技术效果:
第一、在电解管道内设置正极板和负极板，使得在正极板和负极板通电后，会在两个电极板之间产生强大的电场，使得附着在正极板和负极板上的金属氧化物触媒在电场中会感应成为半导体，该金属氧化物触媒能起到催化剂的作用，促进水分子与氧气生成氢离子和氢氧根离子，从而提高了电催化水中的氢氧自由基含量，使得中和重金属离子电荷的能力更强。
第二、在正极板和负极板之间设置有绝缘管道和低介电常数材料形成的填充层，能够避免正极板和负极板分别直接对绝缘管道放电，且位于正极板与绝缘管道之间的离子、以及为负极板与绝缘管道之间的离子均能穿过绝缘管道以及填充层到达对应的区域；且由于低介电常数材料的存在，能够增加阻抗，使得正极板和负极板之间形成的电场更加均匀，从而提高水中放电的均匀性，使得水的电解更加充分，降低电流节省能耗，提高电极片的寿命超过30%。
第三、采用本发明的电催化水设备的结构，当设备运行时，两高压电极通电放电，高压电流穿过低介电常数材料，使它们因极化产生电容式感应电场而放电，极大地增大放电的范围，提高放电产生的效果，能使得所产生的电催化水在分解有机、有毒物质，杀灭细菌，中和重金属离子电荷等方面均有大幅提升，并且产生的电催化水中的氢氧自由基含量高。
第四、靠近该正极板和负极板的位置处分别设有一出水口，则可以根据实际情况的需要选择酸性水和碱性水，使得该电催化水设备的应用场合更广。且在第一个该电催化单元中设置有一进水口，在第N个该电催化单元中设置有一出水口，使得水经过了N个电催化单元，从而使得水的电解更加充分，从而提高了酸性水的酸度和碱性水的碱度，从而提高了电催化水分解有机有毒物质、油污、杀死细菌的能力。
第五、第N个该电催化单元中设置有位于正极板和负极板之间的中间位置处的另一出水口，从而可以根据实际情况的需要选择中性水，进一步扩大了该电催化水设备的应用场合。
实施例2
本实施例提供的钼矿的处理方法，所述处理方法包括如下步骤S1:所述尾矿与中性活性水溶液混合均匀，烘干，重复上述过程6次（也即发明内容部分提及的循环次数为6次）；其中，所述中性活性水溶液由水经电催化水设备制得，且所述水在所述电催化水设备中的循环时间为5min；所述尾矿与所述中性活性水溶液的质量之比为1:1，所述尾矿为钼矿。
本实施例的步骤S1所用的第二电催化水设备2与实施例1的第一电催化水设备1的结构具有较多相似之处，在此不做过多赘述，本实施例的电催化水设备与实施例1的不同之处在于，如图11-12所示，该第二电催化水设备2包括一组由下至上平行叠置的N个第三电催化单元21、第四电催化单元22、第五电催化单元23，该些第三电催化单元21、第四电催化单元22、第五电催化单元23的首尾端通过第二连通水管24依次连通。其中，N为大于或等于2的整数，且N为奇数。如图11所示，N为3。
其中，第二进水口25设置于第三电催化单元21中远离电极柱的一端，两个该第二出水口26和第二另一出水口27均设置于第五电催化单元23中靠近电极柱的一端。
另外，两个第二出水口26和第二另一出水口27均位于该第二电催化水设备2中远离该第二进水口25的一端。
在相同的实验条件下，对本实施例电催化水设备与传统的电催化水设备的水分子的电解效率、分解有机有毒物质、油污、杀死细菌等能力进行了以下测试，测试结果如表2所示。
表2 本实施例电催化水设备与传统的电催化水设备对比
实施例3
本实施例提供的钼矿的处理方法，所述处理方法包括如下步骤S1:所述尾矿与中性活性水溶液混合均匀，烘干，重复上述过程6次（也即发明内容部分提及的循环次数为6次）；其中，所述中性活性水溶液由水经电催化水设备制得，且所述水在所述电催化水设备中的循环时间为60min；所述尾矿与所述中性活性水溶液的质量之比为10:1，所述尾矿为钼矿。
实施例4
本实施例提供的转炉石的处理方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于:
步骤S0中，反应时间为0.2小时，活性水溶液A的pH值为1，转炉石与活性水溶液A的质量之比为1:0.5；
步骤S1中，水在所述电催化水设备中的循环时间为5min；转炉石与中性活性水溶液的质量之比为1:1。
实施例5
本实施例提供的转炉石的处理方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于:
步骤S0中，反应时间为5小时，活性水溶液A 的pH值为2，转炉石与活性水溶液A的质量之比为1:10；
步骤S1中，水在所述电催化水设备中的循环时间为60min；转炉石与中性活性水溶液的质量之比为10:1。
实施例6
本实施例提供的赤泥的处理方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于:
步骤S0中，反应时间为0.2小时，活性水溶液A的pH值为2，赤泥与活性水溶液A的质量之比为1:0.5；
步骤S1中，水在所述电催化水设备中的循环时间为5min；赤泥与中性活性水溶液的质量之比为1:1。
实施例7
本实施例提供的赤泥的处理方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于:
步骤S0中，反应时间为5小时，活性水溶液A的pH值为1，赤泥与活性水溶液A的质量之比为1:10；
步骤S1中，水在所述电催化水设备中的循环时间为60min；赤泥与中性活性水溶液的质量之比为10:1。
实施例8
本实施例提供的磷石膏的处理方法，包括如下步骤S0’:将磷石膏与活性水溶液C混合均匀，在密封条件下反应0.1小时，固液分离，即可；其中，活性水溶液C的pH值为12，其由氢氧化钠水溶液经电催化水设备（同实施例1的设备）制得；磷石膏与活性水溶液C的质量之比为1:0.5；步骤S1同实施例1的步骤S1。
实施例9
本实施例提供的磷石膏的处理方法，包括如下步骤S0’:将磷石膏与活性水溶液C混合均匀，在密封条件下反应5小时，固液分离，即可；其中，活性水溶液C的pH值为12，其由氢氧化钠水溶液经电催化水设备（同实施例1的设备）制得；磷石膏与活性水溶液C的质量之比为1:10；步骤S1同实施例1的步骤S1。
效果实施例1
将实施例1步骤S1中固液分离所得固相，按HJ781-2016进行相关测试，所得固相中重金属含量的测试结果如下表3所示，表3中，原料指的是实施例1中处理前的转炉石:
表3 实施例1步骤S1中固液分离所得固相中重金属含量的测试结果
从表3中可知，采用本发明的处理方法可以将原料中的重金属含量大大降低。
经计算，本发明实施例1的步骤S0处理1m³转炉石，需要1.2t的电催化水；0.3%的盐酸(pH约1.5)加水至pH6.5，即需要的盐酸的量是5.32Kg。经计算，本发明实施例1的步骤S1处理1m³转炉石，需要3.5t的电催化水。
实施例1采用的1t电催化水设备的功率为7.7kW，运行时间共计90min，所需总电量为34.52kW·h。
综上所述，本发明的处理方法，可以用少量的盐酸溶液，用少量的水和电，即可治理转炉石的碱性及重金属污染。
效果实施例2-9
将实施例2-9步骤S1中固液分离所得固相，分别按HJ781-2016进行相关测试，测试结果表明：采用本发明的处理方法均可以将钼矿、赤泥、磷石膏中的重金属含量大大降低。
经计算，本发明的处理方法，可以用少量的水和电，即可治理钼矿的重金属污染。
经计算，本发明的处理方法，可以用少量的盐酸溶液，用少量的水和电，即可治理赤泥的碱性及重金属污染。
经计算，本发明的处理方法，可以用少量的氢氧化钠溶液，用少量的水和电，即可治理磷石膏的酸性及重金属污染。
对比例1
将CN201610527392.6的实施例1中固液分离所得固相I，按HJ781-2016进行相关测试，所得固相I中重金属含量的测试结果如下表4所示，表4中，原料指的是CN201610527392.6的实施例1中处理前的转炉石:
表4 固相I中重金属含量的测试结果
从表4中可以看出，CN201610527392.6的实施例1仅经酸性活性水溶液处理，并不能实现重金属含量的降低，且重金属含量有较原料相比，有增高的趋势。

Claims (12)

1.一种尾矿的处理方法，其特征在于，当所述尾矿为转炉石或赤泥，所述处理方法包括如下步骤S1:所述尾矿与中性活性水溶液混合均匀，烘干，即可；其中，所述中性活性水溶液由水经电催化水设备制得，且所述水在所述电催化水设备中的循环时间为5-60min；所述尾矿与所述中性活性水溶液的质量之比为1:1-10:1；在所述尾矿与所述中性活性水溶液混合均匀之前，进行步骤S0:将所述尾矿与活性水溶液A混合均匀，在密封条件下反应0.2-5小时，固液分离后，再进行步骤S1中的反应；其中，所述活性水溶液A的pH值为1-2，其由盐酸水溶液经电催化水设备制得；所述尾矿与所述活性水溶液A的质量之比为1:(0.5-10)；
当所述尾矿为磷石膏，所述处理方法包括如下步骤S1:所述尾矿与中性活性水溶液混合均匀，烘干，即可；其中，所述中性活性水溶液由水经电催化水设备制得，且所述水在所述电催化水设备中的循环时间为5-60min；所述尾矿与所述中性活性水溶液的质量之比为1:1-10:1；在所述尾矿与所述中性活性水溶液混合均匀之前，进行如下步骤S0’:将所述尾矿与活性水溶液C混合均匀，在密封条件下反应0.1-5小时，固液分离，即可；其中，所述活性水溶液C的pH值为12，其由氢氧化钠水溶液经电催化水设备制得；所述尾矿与所述活性水溶液C的质量之比为1:(0.5-10)；
所述电催化水设备为如下结构的电催化水设备:
所述电催化水设备，包括一组由下至上平行叠置的N个电催化单元，该些电催化单元的首尾端通过连通水管依次连通，其中，N为大于或等于2的整数，各该电催化单元包括:
电解管道，形成有密闭空腔，该密闭空腔内设有相对设置的正极板和负极板，该正极板和负极板分别与该电解管道的侧壁相对设置且用于在该电解管道内施加一电场，该正极板和负极板分别与一电源的正极和负极电连接；
绝缘管道，位于该正极板与负极板之间，该绝缘管道内设有一低介电常数材料形成的填充层，该填充层内形成有可供水流通的空间，且该填充层与该绝缘管道的侧壁之间形成有与该空间相连通的间隙，该绝缘管道的侧壁上设有若干与该间隙相连通的通孔；
其中，第一个该电催化单元中电解管道的一端设置有一进水口，第N个该电催化单元中电解管道的端部的两个相对的侧壁上分别设置有一出水口，且两个该出水口分别位于靠近该正极板和负极板的位置处；
第N个该电催化单元中该电解管道的一端设置有另一出水口，该另一出水口位于相对应的两个该出水口之间并与两个该出水口位于该电解管道的同一端，且该正极板、负极板分别与该另一出水口的轴线之间的距离相等；该正极板和该电解管道中与该正极板相对设置的侧壁的内表面之间、该负极板和该电解管道中与该负极板相对设置的侧壁的内表面之间分别形成有一第一流道和第二流道，且该第一流道与第二流道的宽度相等；该正极板和负极板上分别均布设有若干贯穿孔。
2.如权利要求1所述的尾矿的处理方法，其特征在于，所述水在所述电催化水设备中的循环时间为5-40min；
和/或，所述尾矿与所述中性活性水溶液的质量之比为3:1-5:1；
和/或，所述尾矿与所述中性活性水溶液混合均匀及烘干的循环次数为2次以上。
3.如权利要求2所述的尾矿的处理方法，其特征在于，所述水在所述电催化水设备中的循环时间为10-20min；
和/或，所述尾矿与所述中性活性水溶液混合均匀及烘干的循环次数为2-10次或6-30次。
4.如权利要求3所述的尾矿的处理方法，其特征在于，所述尾矿与所述中性活性水溶液混合均匀及烘干的循环次数为7次。
5.如权利要求1所述的尾矿的处理方法，其特征在于，
步骤S0中，所述转炉石与所述活性水溶液A的质量之比为1:(2-5)；
步骤S0中，所述活性水溶液A的pH值为1.5；
步骤S0中，所述盐酸水溶液的浓度为0.1wt%-5wt%；
步骤S0中，所述盐酸水溶液的pH值为4-7；
步骤S0中，所述盐酸水溶液在所述电催化水设备中的循环时间为3-30min；
步骤S0中，所述固液分离得到的固相的pH值为6-9，得到的液相的pH值为5-7。
6.如权利要求5所述的尾矿的处理方法，其特征在于，步骤S0中，所述转炉石与所述活性水溶液A的质量之比为1:5
和/或，步骤S0中，所述盐酸水溶液的浓度为0.3wt%；
和/或，步骤S0中，所述盐酸水溶液的pH值为6.5；
和/或，步骤S0中，所述盐酸水溶液在所述电催化水设备中的循环时间为20min；
和/或，步骤S0中，所述固液分离得到的固相的pH值为7-8。
7.如权利要求5所述的尾矿的处理方法，其特征在于，步骤S0中，将所述液相静置后排出。
8. 如权利要求1所述的尾矿的处理方法，其特征在于，该正极板和负极板中远离该进水口的一端分别向外延伸有电极柱，两个该电极柱上分别开设有一连接孔，且两个该电极柱分别通过导线、该连接孔与该电源的正极、负极电连接；该电源为高压直流电源，该电源的电压为20V -18000V；或者，该电源为高压交流电源，该电源的电压为20V -23000V。
9.如权利要求8所述的尾矿的处理方法，其特征在于，各该电解管道包括:中空、两端为开口的壳体和两个端盖，两个该端盖分别通过一密封件密封连接于该壳体的两端并形成有该密闭空腔。
10. 如权利要求9所述的尾矿的处理方法，其特征在于，该些通孔均匀分别于该绝缘管道的侧壁，且该些通孔形成一网状结构；该绝缘管道位于该正极板与负极板之间的中间位置，且该绝缘管道的材质为UPVC、PVC、PP或聚四氟乙烯；该填充层包括若干依次排列设置的填充物，该填充物的形状为球状、立方体状或椭球状，且该填充物的材质为低介电常数材料；该低介电常数材料为玻璃、氧化铝和陶瓷中的一种或多种；该填充物的当量直径为6 mm-7mm。
11.如权利要求9所述的尾矿的处理方法，其特征在于，所述填充层包括若干依次排列设置的填充物，该填充物的形状为球状、立方体状或椭球状，且该填充物的材质为低介电常数材料，所述低介电常数材料为刚玉瓷和/或金红石瓷。
12.如权利要求10或11所述的尾矿的处理方法，其特征在于，各该填充物的外表面均包覆有一催化层；该催化层的材质为非均相贵金属催化系列材料，该非均相贵金属催化系列材料为Ru、Rh、Pt、Ir和Pd的金属氧化物中的一种或多种；或者，该催化层的材质为过渡金属氧化物催化系列材料，该过渡金属氧化物催化系列材料为Cu、Mn、Fe和Zn的金属氧化物中的一种或多种。
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