CN111747518A - 一种铜冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶炼渣资源化利用及无害化处理技术领域，公开了一种铜冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法，制备陶粒所用的原料由铜冶炼废渣、钴冶炼废渣、添加剂；陶粒的制备方法为：将铜冶炼废渣、钴冶炼废渣、添加剂烘干破碎；按配比称取铜冶炼废渣粉料、钴冶炼废渣粉料及破碎后的添加剂，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铜冶炼废渣及钴冶炼废渣资源化回收利用，具有良好的经济效益和社会效益。本发明的特征是采用钴冶炼废渣作为粘结剂和增塑剂解决单纯铜冶炼废渣由于粘塑性不足而难以制备合格陶粒坯料的缺陷。

Description

一种铜冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于冶炼渣资源化利用及无害化处理技术领域，尤其涉及一种铜冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法。
背景技术
目前，现行铜冶炼企业多采用火法冶炼工艺处理硫化铜精矿，该工艺会产生大量的铜冶炼废渣。铜冶炼废渣主要构成为铁硅氧化物、铜铁硅氧化物、氧化铝和氧化钙等成分。目前产出的铜冶炼废渣多以填埋或堆存为主，堆存填埋一方面占用大量场地，另一方面由于铜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；也有企业将铜冶炼废渣交由第三方固废处理企业进行回收其中有价金属处理。
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陶瓷颗粒材料，具有负载水处理微生物的作用，主要作为滤料应用于曝气生物滤池、人工湿地等废水处理技术中。传统水处理陶粒一般是利用黏土或页岩烧结而成，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并可达到以废治废的目的。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有技术中，铜冶炼废渣的无害化处理及资源化回收利用率低。
(2)现有技术中，没有采用钴冶炼废渣作为粘结剂和增塑剂解决单纯铜冶炼废渣由于粘塑性不足而难以制备合格陶粒坯料的缺陷。
(3)现有技术中，水处理陶粒制备成本高；没有利用农村废弃秸秆进行资源重利用。
解决以上问题及缺陷的难度为：可添加高岭土解决制备合格陶粒坯料的问题，但国家已经禁止使用黏土制备建筑用砖，同样也不鼓励使用黏土矿物制备陶粒，且使用高岭土作配料会增加陶粒原料成本。
解决以上问题及缺陷的意义为：除少量造孔剂外，陶粒制备其余原料全部由冶炼废渣，原料成本低，且可实现固废资源化利用以及“以废治废”的目的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种铜冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法。
本发明是这样实现的，一种铜冶炼废渣基的水处理陶粒，由以下质量百分比的原料制备而成：55-75wt.％铜冶炼废渣、20-40wt.％钴冶炼废渣、5-15wt.％造孔剂；所述铜冶炼废渣为火法冶炼工艺处理硫化铜精矿生产阳极铜产品过程中形成的废弃渣，其成分主要含SiO2 25-35wt.％、Fe 27-45wt.％、CaO 1-6wt.％、Al2O3 3-10wt.％；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 45-65wt.％、Fe 2-6wt.％、CaO 4-12wt.％、Al2O3 5-9wt.％。
进一步，将钴冶炼渣作为粘结剂及增塑剂在陶粒制备原料配方中应用。
所述造孔剂为具有造孔作用的农村废弃秸秆。
本发明的另一目的在于提供一种制备铜冶炼废渣基的水处理陶粒的方法，包括以下步骤：
(1)将铜冶炼废渣、钴冶炼废渣分别烘干后磨碎成干粉；
(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1.5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，升温至1000-1100℃保温1.5-3小时，随炉冷却，出炉得陶粒成品。
本发明的另一目的在于提供一种滤料应用于曝气生物滤池、人工湿地等废水处理技术。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明制备陶粒所用的原料由铜冶炼废渣、钴冶炼废渣、造孔剂；陶粒的制备方法为：将铜冶炼废渣、钴冶炼废渣、造孔剂烘干破碎；按配比称取铜冶炼废渣粉料、钴冶炼废渣粉料及破碎后的造孔剂，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铜冶炼废渣及钴冶炼废渣资源化回收利用，具有良好的经济效益和社会效益。
本发明的特征是采用钴冶炼废渣作为粘结剂和增塑剂解决单纯铜冶炼废渣由于粘塑性不足而难以制备合格陶粒坯料的缺陷。
本发明的特征是充分利用两种冶炼废渣各自特性，在一种陶粒制备中同步完成两种冶炼废渣的资源化利用。
本发明的特征是相对建筑陶粒，水处理陶粒价格较高，也即采用铜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配方中85wt.％以上的原料为铜冶炼废渣和钴冶炼废渣这两种工业废渣，陶粒原料成本低；而且造孔剂采用的是农村废弃秸秆，可在陶粒烧制过程中节约能源，降低烧结成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的制备铜冶炼废渣基的水处理陶粒的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种铜冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
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：55-75wt.％铜冶炼废渣、20-40wt.％钴冶炼废渣、5-15wt.％造孔剂。
本发明所用的铜冶炼废渣是指采用火法工艺处理铜精矿生产阳极铜产品过程中形成的废弃渣，主要成分为：
Figure BDA0002571225610000041
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，主要成分为：
Figure BDA0002571225610000042
本发明陶粒配方中铜冶炼废渣的粘塑性较差，加水后的钴冶炼废渣具有较强的粘性及可塑性，二者混合便于所制备陶粒的造粒成型；铜冶炼渣及钴冶炼渣中的铁、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。
本发明陶粒配方中造孔剂为农村废弃秸秆。
如图1所示，本发明制备铜冶炼废渣基的水处理陶粒的方法，具体包括以下步骤：
S101，将铜冶炼废渣、钴冶炼废渣分别烘干后磨碎成干粉，粒度要求小于75微米。
S102，将造孔剂进行干燥、粉碎处理，处理后的造孔剂含水率小于20wt.％，粒度要求小于1.5毫米。
S103，按55-75wt.％铜冶炼废渣、20-40wt.％钴冶炼废渣、5-15wt.％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。
S104，将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成型，制得陶粒坯料。
S105，将陶粒坯料在105℃下烘干3-5小时。
S106，将烘干后的陶粒坯入烧结炉，升温至1000-1100℃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，实现了铜冶炼废渣及钴冶炼废渣的无害化处理及资源化回收利用，具有良好的经济效益和社会效益。
本发明提供的一种铜冶炼废渣基的水处理陶粒及其制备方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的仅仅是一个具体实施例而已。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例一
某公司铜冶炼废渣，主要成分为：
Figure BDA0002571225610000051
将铜冶炼废渣烘干磨碎成干粉，粒度小于75微米。
某公司钴冶炼废渣，主要成分为：
Figure BDA0002571225610000052
将钴冶炼废渣烘干磨碎成干粉，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20wt.％，粒度小于1.5毫米。
按75wt.％铜冶炼废渣、20wt.％钴冶炼废渣、5wt.％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1050℃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。
Figure BDA0002571225610000061
实施例二
某公司铜冶炼废渣，主要成分为：
Figure BDA0002571225610000062
将铜冶炼废渣烘干磨碎成干粉，粒度小于75微米。
某公司钴冶炼废渣，主要成分为：
Figure BDA0002571225610000063
将钴冶炼废渣烘干磨碎成干粉，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20wt.％，粒度小于1.5毫米。
按55wt.％铜冶炼废渣、38wt.％钴冶炼废渣、7wt.％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1050℃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。
Figure BDA0002571225610000071
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铜冶炼废渣基的水处理陶粒，其特征在于，所述铜冶炼废渣基的水处理陶粒，由以下质量百分比的原料制备而成：55-75wt.％铜冶炼废渣、20-40wt.％钴冶炼废渣、5-15wt.％造孔剂。
2.如权利要求1所述的铜冶炼废渣基的水处理陶粒，其特征在于，所述铜冶炼废渣为火法冶炼工艺处理硫化铜精矿生产阳极铜产品过程中形成的废弃渣，成分包括SiO225-35wt.％、Fe 27-45wt.％、CaO 1-6wt.％及Al2O3 3-10wt.％。
3.如权利要求1所述的铜冶炼废渣基的水处理陶粒，其特征在于，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，成分包括SiO245-65 wt.％、Fe 2-6wt.％、CaO 4-12wt.％及Al2O3 5-9wt.％。
4.如权利要求1所述的铜冶炼废渣基的水处理陶粒，其特征在于，所述造孔剂为具有造孔作用的农村废弃秸秆。
5.一种制备权利要求1～4任意一项所述铜冶炼废渣基的水处理陶粒的方法，其特征在于，所述制备铜冶炼废渣基的水处理陶粒的方法包括：
(1)将铜冶炼废渣、钴冶炼废渣分别烘干后磨碎成干粉；
(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1.5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)将陶粒坯料烘干；
(6)将烘干后的陶粒坯料烧结，冷却，得陶粒成品。
6.如权利要求5所述制备铜冶炼废渣基的水处理陶粒的方法，其特征在于，步骤(5)将陶粒坯料在105℃下烘干3-5小时。
7.如权利要求5所述制备铜冶炼废渣基的水处理陶粒的方法，其特征在于，所述步骤(6)将烘干后的陶粒坯入烧结炉，升温至1000-1100℃保温1.5-3小时，随炉冷却，出炉得陶粒成品。
8.一种利用权利要求1～4任意一项所述铜冶炼废渣基的水处理陶粒制备的应用于曝气生物滤池、人工湿地等废水处理工艺的滤料。
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