CN113831032A - 一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法 - Google Patents

一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及废物处理领域，本发的一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，本发明采用一种强碱性阴离子交换树脂将黄金尾矿渣中的有毒污染物氰化物吸附去除，该种强碱性阴离子交换树脂中复合了无机物，能够提高树脂的沉降性能，有利于树脂使用后的再生工艺，达到节约成本的目的；该种树脂在氯甲基化后采用三乙胺氨化，使材料对氰化物具有更高的吸附性，达到去除废渣中氰化物的效果；本发明将去除后的黄金尾矿渣在石灰窑中与黏土等原料共同煅烧后制备得到水泥窑配料，能广泛应用到各种牌号的水泥中；本发明抓住黄金尾矿量多、价格低廉、成本低的优点，利用现有资源和水泥窑的设备，利用其剩余价值，将废弃物资源化，也有利于可持续循环经济的发展。

Description

一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法
技术领域
本发明涉及废物处理领域，尤其是一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法。
背景技术
伴随着我国经济社会的高速发展，及近年来黄金冶炼技术的不断成熟完善，黄金产业迅猛发展，产量大量增加，优质矿产资源不断减少，采用的冶炼矿石品位也逐年降低，不断增加开采强度、提炼难度，造成提炼后的黄金尾矿数量大幅增长。一般尾矿的主要成分是硫酸盐、硅酸盐，同时伴随有氰化物和铜、锌、铁、锑、钨等矿物元素，同时尾矿具有粒度细、数量大的特点，目前多数金矿企业基本采取建立尾矿坝堆积收集黄金尾矿的办法，无法真正实现大批量回收再生利用，严重危害生态环境，并带来安全隐患，环境压力与日俱增。
CN110201978A涉及一种黄金矿山含氰尾矿渣处理方法。一种黄金矿山含氰尾矿渣处理方法，包括以下步骤：(1)将待处理的黄金矿山含氰尾矿渣用双氧水喷洒，边喷洒边搅拌均匀，完成后进入步骤(2)；(2)向经过步骤(1)处理的待处理的黄金矿山含氰尾矿渣中加入漂白粉，混合搅拌均匀后进入步骤(3)；(3)堆放反应后即完成对黄金矿山含氰尾矿渣的处理。该发明公开的一种黄金矿山含氰尾矿渣处理方法具有以下有益效果：1、可以将废矿渣中的氰化物含量降低至0.5mg/kg以下；2、处理后的废矿渣可用于筑路、绿化造地，提高了资源的利用率。
CN104889134B公开了一种黄金矿山含氰尾矿渣的处理方法，该方法是由闭路调浆处理、共沉淀预处理、中和二次沉淀处理及双氧水催化氧化处理四个步骤组成；含氰尾矿渣在处理时首先使用调浆液按照一定的液固比将尾矿渣调成泥浆；然后向矿浆中加入M药剂，将可释放氰化物以及铁氰络合物去除；加入pH值中和剂，调节pH值为8.5-9.5，再向废水中加入深度氧化剂及催化剂，将剩余的氰化物、重金属等污染物去除。该发明根据黄金矿山含氰废水中含污染物复杂、难处理的特征，将闭路调浆技术、共沉淀预处理技术、中和除砷技术及双氧水催化氧化技术结合在一起，协同对黄金矿山含氰尾渣进行深度处理，处理效果好、处理效率高，系统运行稳定，工艺流程简单，便于实现工业应用。
CN106000624B涉及一种黄金尾矿废渣多元素回收的方法，黄金尾矿废渣经振动筛将石块、垃圾等提取后进入主料仓，再由皮带输送机进入球磨机磨矿后再经搅拌桶每吨尾矿废渣加黄药24～26克，浮选油19～20克，充分搅拌后进入浮选机进行浮选，精选出的产品为硫精矿，尾矿由扫选排出，经尾矿泵进入旋流器，底流回球磨机再磨，溢流进入螺旋溜槽后将富集的尾矿进入球磨机、浮选机再磨再选，使尾矿中金的含量明显降低，再将螺旋溜槽尾矿经三级磁选提取铁精矿。该发明的有益效果是：采用该发明提供的工艺尾矿磨矿细度提高，回收率从原来的58％提高至84％，经处理后尾矿中金的品位明显降低。
黄金尾矿呈碱性，pH＞10，尾矿中二氧化硅、氧化钙含量较高，同时含有一定量的氧化铁，氧化铝，氧化镁和少量贵金属。以上发明以及现有技术处理大量的黄金尾矿需投入的人力物力财力都很大，对黄金尾矿的资源化利用主要体现在对其中的金属或氧化物的提纯和氰化物的处理，但黄金尾矿的利用量较少，堆积和填埋是主要处理方式，如何抓住黄金尾矿量多、价格低廉、成本低的优点，利用现有资源和设备，开发利用其剩余价值，将废弃物资源化是黄金尾矿综合利用的主要关键点之一，也是发展可持续循环经济的主要切入点。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法。
一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其方案为：
S1、将800-1000份的黄金尾矿渣与800-2000份的水混合，搅拌均匀调成矿渣浆；
S2、吸附，向矿渣浆中加入20-30份的吸附酚醛树脂，搅拌吸附150-240min后过滤出吸附酚醛树脂，除去大部分的氰化物，所述的吸附酚醛树脂按照以下方法制备：
按照质量份数，将0.1-0.4份的二氧化钛加入到10-20份的质量份数为10%-40%的甲醇水溶液，混合搅拌5-10min后加入0.02-0.08份的2-(氯甲基)烯丙基三甲氧基硅烷，控温到40-65℃，搅拌反应30-60min后过滤，洗涤后分散到8-16份的烯丙基酚醛树脂， 0.05-0.18份的5,10,15,20-四(4-乙烯基苯基)卟啉,(CAS113477-21-7)，18-26份的苯乙烯，2.1-2.6份的异丁醇混合均匀得到的有机相中，在30-50℃下搅拌反应30-60min后加入2.4-3.8份的引发剂溶液，控温到40-60℃搅拌反应60-120min后升温到70-85℃，继续反应2-5h，降温后过滤，洗涤得到吸附酚醛树脂。
S3、氧化，向800-1000份的吸附后的矿渣浆料加入1-5份的氧化剂，搅拌混合均匀后利用水泥窑余热将浆料水分蒸干，得到处理后的矿渣，将处理后的矿渣在100-120℃保持5-10min，将剩余的氰化氧化除去，蒸出的水蒸气经过洗气处理；
S4、矿渣利用，在500-800份的处理后的矿渣加入80-150份的石灰石，500-1000份的黏土，50-120份的高岭土，80-120份的石膏粉，混合均匀后，送入到水泥窑窑头进行焚烧，投料点温度为900-1200℃，即可得到黄金尾矿渣水泥窑配料。
所述的改性剂为甲基丙烯酰氧基硅烷或γ-氨丙基三乙基硅烷或乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
二氧化钛表面的羟基与2-(氯甲基)烯丙基三甲氧基硅烷反应，得到具有2-(氯甲基)烯丙基改性的二氧化钛：其反应方程式示意为：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE002
所述2-(氯甲基)烯丙基改性的二氧化钛，烯丙基酚醛树脂， 5,10,15,20-四(4-乙烯基苯基)卟啉,， 4-丙烯基硫代氨基脲，共聚的部分反应机理的化学方程式示意为:
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE004
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE006
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE008
所述的催化剂为氯化锌或氯化锡或三氯化铁。
所述的引发剂溶液中含有质量份数为10%-18%的引发剂过氧化苯甲酰，3%-8%的氯化钠和0.1%-0.6%的亚甲基蓝。
所述的氧化剂为重铬酸钾或高氯酸钠。
本发明采用一种吸附酚醛树脂将黄金尾矿渣中的有毒污染物氰化物吸附去除，该种2-(氯甲基)烯丙基改性的二氧化钛，苯乙烯，烯丙基酚醛树脂，5,10,15,20-四(4-乙烯基苯基)卟啉,， 4-丙烯基硫代氨基脲，共聚中复合了无机物，能够提高树脂的沉降性能，有利于树脂使用后的再生工艺，达到节约成本的目的；该种树脂使材料对氰化物具有更高的吸附性，达到去除废渣中氰化物的效果；本发明将去除后的黄金尾矿渣在石灰窑中与黏土等原料共同煅烧后制备得到水泥窑配料，能广泛应用到各种牌号的水泥中；本发明抓住黄金尾矿量多、价格低廉、成本低的优点，利用现有资源和水泥窑的设备，利用其剩余价值，将废弃物资源化，也有利于可持续循环经济的发展。
附图说明
图1为实施例1制备的吸附酚醛树脂的傅里叶红外光谱图：
在2931cm-1附近存在碳氢键的伸缩吸收峰，在1594/1498/1465/1364cm-1附近存在苯环的伸缩吸收峰，在3317cm-1附近存在酚羟基的伸缩吸收峰，说明烯丙基酚醛树脂参与了反应；在497cm-1附近存在二氧化钛的吸收峰，说明二氧化钛参与了反应；在940cm-1附近存在碳氮单键的吸收峰，在1647cm-1附近存在碳氮双键的吸收峰，说明5,10,15,20-四(4-乙烯基苯基)卟啉参与了反应；在639cm-1附近存在硅碳键的吸收峰，说明2-(氯甲基)烯丙基三甲氧基硅烷参与了反应。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：
本发明制备的黄金尾矿渣水泥窑配料中氰化物残留测试方法如下：将所制备的黄金尾矿渣水泥窑配料破碎制成300目粉后，取1.0g样品加入到10g纯水中，搅拌混合12h，然后使用国标GB 7486-1987 水质氰化物的测定的方法测定氰化物含量。采用静态吸附实验测试所制备的树脂对氰化物的吸附率。
黄金尾矿渣的来源于黄金开采及氰化钠法粗提炼工艺，在2016版和2021版的危险 废物名录中，均明确属于危险废物，代码092-003-33，即：采用氰化物进行黄金选矿过程中 产生的氰化尾渣和含氰废水处理污泥。其检测数据如下：
含水率(%) SiO<sub>2</sub>(%) Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(%) Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(%) CaO(%) MgO(%) 氰化物（mg/kg） 合计
样品1 0.9 67.87 11.88 6.44 1.59 1.63 5.14 94.55
实施例1
一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其方案为：
S1、将800kg黄金尾矿渣与800kg水混合，搅拌均匀调成矿渣浆；
S2、吸附，向矿渣浆中加入20kg吸附酚醛树脂，搅拌吸附150min后过滤出吸附酚醛树脂，除去大部分的氰化物，所述的吸附酚醛树脂按照以下方法制备：
将0.1kg的二氧化钛加入到10kg的10%的甲醇水溶液，混合搅拌5min后加入0.02kg的2-(氯甲基)烯丙基三甲氧基硅烷，控温到40℃，搅拌反应30min后过滤，洗涤后分散到8kg的烯丙基酚醛树脂， 0.05kg的5,10,15,20-四(4-乙烯基苯基)卟啉,(CAS113477-21-7)，18kg的苯乙烯，2.1kg的异丁醇混合均匀得到的有机相中，在30℃下搅拌反应30min后加入2.4kg的引发剂溶液，控温到40℃搅拌反应60min后升温到70℃，继续反应2h，降温后过滤，洗涤得到吸附酚醛树脂。
S3、氧化，向800kg吸附后的矿渣浆料加入1kg氧化剂，搅拌混合均匀后利用水泥窑余热将浆料水分蒸干，得到处理后的矿渣，将处理后的矿渣在100℃保持5min，将剩余的氰化氧化除去，蒸出的水蒸气经过洗气处理；
S4、矿渣利用，在500kg处理后的矿渣加入80kg石灰石，500kg黏土，50kg高岭土，80kg石膏粉，混合均匀后，送入到水泥窑窑头进行焚烧，投料点温度为900℃，即可得到黄金尾矿渣水泥窑配料。
所述的改性剂为甲基丙烯酰氧基硅烷。
所述的催化剂为氯化锌。
所述的引发剂溶液中含有质量份数为10%的引发剂过氧化苯甲酰，3%的氯化钠和0.1%的亚甲基蓝。
所述的氧化剂为重铬酸钾。
实施例2
一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其方案为：
S1、将900kg黄金尾矿渣与1200kg水混合，搅拌均匀调成矿渣浆；
S2、吸附，向矿渣浆中加入25kg吸附酚醛树脂，搅拌吸附180min后过滤出吸附酚醛树脂，除去大部分的氰化物，所述的吸附酚醛树脂按照以下方法制备：
将0.25kg的二氧化钛加入到15kg的25%的甲醇水溶液，混合搅拌7min后加入0.05kg的2-(氯甲基)烯丙基三甲氧基硅烷，控温到50℃，搅拌反应45min后过滤，洗涤后分散到12kg的烯丙基酚醛树脂， 0.11kg的5,10,15,20-四(4-乙烯基苯基)卟啉,(CAS113477-21-7)，22kg的苯乙烯，2.3kg的异丁醇混合均匀得到的有机相中，在40℃下搅拌反应45min后加入3.1kg的引发剂溶液，控温到50℃搅拌反应90min后升温到78℃，继续反应3h，降温后过滤，洗涤得到吸附酚醛树脂。
S3、氧化，向900kg吸附后的矿渣浆料加入3kg氧化剂，搅拌混合均匀后利用水泥窑余热将浆料水分蒸干，得到处理后的矿渣，将处理后的矿渣在110℃保持8min，将剩余的氰化氧化除去，蒸出的水蒸气经过洗气处理；
S4、矿渣利用，在600kg处理后的矿渣加入120kg石灰石，800kg黏土，90kg高岭土，100kg石膏粉，混合均匀后，送入到水泥窑窑头进行焚烧，投料点温度为1100℃，即可得到黄金尾矿渣水泥窑配料。
所述的改性剂为γ-氨丙基三乙基硅烷。
所述的催化剂为氯化锡。
所述的引发剂溶液中含有质量份数为15%的引发剂过氧化苯甲酰，5%的氯化钠和0.3%的亚甲基蓝。
所述的氧化剂为高氯酸钠。
实施例3
一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其方案为：
S1、将1000kg黄金尾矿渣与2000kg水混合，搅拌均匀调成矿渣浆；
S2、吸附，向矿渣浆中加入30kg吸附酚醛树脂，搅拌吸附240min后过滤出吸附酚醛树脂，除去大部分的氰化物，所述的吸附酚醛树脂按照以下方法制备：
将0.4kg的二氧化钛加入到20kg的40%的甲醇水溶液，混合搅拌10min后加入0.08kg的2-(氯甲基)烯丙基三甲氧基硅烷，控温到65℃，搅拌反应60min后过滤，洗涤后分散到16kg的烯丙基酚醛树脂， 0.18kg的5,10,15,20-四(4-乙烯基苯基)卟啉,(CAS113477-21-7)， 26kg的苯乙烯，2.6kg的异丁醇混合均匀得到的有机相中，在50℃下搅拌反应60min后加入3.8kg的引发剂溶液，控温到60℃搅拌反应120min后升温到85℃，继续反应5h，降温后过滤，洗涤得到吸附酚醛树脂。
S3、氧化，向1000kg吸附后的矿渣浆料加入5kg氧化剂，搅拌混合均匀后利用水泥窑余热将浆料水分蒸干，得到处理后的矿渣，将处理后的矿渣在120℃保持10min，将剩余的氰化氧化除去，蒸出的水蒸气经过洗气处理；
S4、矿渣利用，在800kg处理后的矿渣加入150kg石灰石，1000kg黏土，120kg高岭土，120kg石膏粉，混合均匀后，送入到水泥窑窑头进行焚烧，投料点温度为1200℃，即可得到黄金尾矿渣水泥窑配料。
所述的改性剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
所述的催化剂为三氯化铁。
所述的引发剂溶液中含有质量份数为18%的引发剂过氧化苯甲酰，8%的氯化钠和0.6%的亚甲基蓝。
所述的氧化剂为高氯酸钠。
以上实施例的所制备的黄金尾矿渣水泥窑配料中氰化物的残留和制备的树脂对 于氰化物的吸附率测试结果如下表所示：
氰化物残留（mg/kg） 吸附率（%）
实施例1 0.83 92.76
实施例2 0.69 93.19
实施例3 0.62 93.52
一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其方案为：
S1、将800kg黄金尾矿渣与800kg水混合，搅拌均匀调成矿渣浆；
S2、吸附，向矿渣浆中加入20kg吸附酚醛树脂，搅拌吸附150min后过滤出吸附酚醛树脂，除去大部分的氰化物，所述的吸附酚醛树脂，其按照以下方法制备：
将8kg的烯丙基酚醛树脂，0.05kg的5,10,15,20-四(4-乙烯基苯基)卟啉,(CAS113477-21-7)，18kg的苯乙烯，2.1kg的异丁醇混合均匀得到的有机相中，在30℃下搅拌反应30min后加入2.4kg的引发剂溶液，控温到40℃搅拌反应60min后升温到70℃，继续反应2h，降温后过滤，洗涤得到吸附酚醛树脂。
S3、氧化，向800kg吸附后的矿渣浆料加入1kg氧化剂，搅拌混合均匀后利用水泥窑余热将浆料水分蒸干，得到处理后的矿渣，将处理后的矿渣在100℃保持5min，将剩余的氰化氧化除去，蒸出的水蒸气经过洗气处理；
S4、矿渣利用，在500kg处理后的矿渣加入80kg石灰石，500kg黏土，50kg高岭土，80kg石膏粉，混合均匀后，送入到水泥窑窑头进行焚烧，投料点温度为900℃，即可得到黄金尾矿渣水泥窑配料。
所述的改性剂为甲基丙烯酰氧基硅烷。
所述的引发剂溶液中含有质量份数为10%的引发剂过氧化苯甲酰，3%的氯化钠和0.1%的亚甲基蓝。
所述的氧化剂为重铬酸钾。
对比例2
一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其方案为：
S1、将800kg黄金尾矿渣与800kg水混合，搅拌均匀调成矿渣浆；
S2、吸附，向矿渣浆中加入20kg D261吸附酚醛树脂，搅拌吸附150min后过滤出吸附酚醛树脂，
S4、矿渣利用，在500kg处理后的矿渣加入80kg石灰石，500kg黏土，50kg高岭土，80kg石膏粉，混合均匀后，送入到水泥窑窑头进行焚烧，投料点温度为900℃，即可得到黄金尾矿渣水泥窑配料。
所述的催化剂为氯化锌。
所述的引发剂溶液中含有质量份数为10%的引发剂过氧化苯甲酰，3%的氯化钠和0.1%的亚甲基蓝。
所述的氧化剂为重铬酸钾。
对比例3
一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其方案为：
S1、将800kg黄金尾矿渣与800kg水混合，搅拌均匀调成矿渣浆；
S2、吸附，向矿渣浆中加入20kg吸附酚醛树脂，搅拌吸附150min后过滤出吸附酚醛树脂，除去大部分的氰化物，所述的吸附酚醛树脂按照以下方法制备：
将0.1kg的二氧化钛加入到10kg的10%的甲醇水溶液，混合搅拌5min后加入0.02kg的2-(氯甲基)烯丙基三甲氧基硅烷，控温到40℃，搅拌反应30min后过滤，洗涤后分散到8kg的烯丙基酚醛树脂，18kg的苯乙烯， 2.1kg的异丁醇混合均匀得到的有机相中，在30℃下搅拌反应30min后加入2.4kg的引发剂溶液，控温到40℃搅拌反应60min后升温到70℃，继续反应2h，降温后过滤，洗涤得到吸附酚醛树脂。
S3、氧化，向800kg吸附后的矿渣浆料加入1kg氧化剂，搅拌混合均匀后利用水泥窑余热将浆料水分蒸干，得到处理后的矿渣，将处理后的矿渣在100℃保持5min，将剩余的氰化氧化除去，蒸出的水蒸气经过洗气处理；
S4、矿渣利用，在500kg处理后的矿渣加入80kg石灰石，500kg黏土，50kg高岭土，80kg石膏粉，混合均匀后，送入到水泥窑窑头进行焚烧，投料点温度为900℃，即可得到黄金尾矿渣水泥窑配料。
所述的改性剂为甲基丙烯酰氧基硅烷。
所述的催化剂为氯化锌。
所述的引发剂溶液中含有质量份数为10%的引发剂过氧化苯甲酰，3%的氯化钠和0.1%的亚甲基蓝。
所述的氧化剂为重铬酸钾。
以上对比例的所制备的黄金尾矿渣水泥窑配料中氰化物的残留和制备的树脂对 于氰化物的吸附率测试结果如下表所示：
氰化物残留（mg/kg） 吸附率（%）
对比例1 1.89 88.42
对比例2 7.34 62.17
对比例3 2.09 85.31

Claims (5)

1.一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其方案为：
S1、将800-1000份的黄金尾矿渣与800-2000份的水混合，搅拌均匀调成矿渣浆；
S2、吸附，向矿渣浆中加入20-30份的吸附酚醛树脂，搅拌吸附150-240min后过滤出吸附酚醛树脂，除去大部分的氰化物，所述的吸附酚醛树脂按照以下方法制备：
按照质量份数，将0.1-0.4份的二氧化钛加入到10-20份的质量份数为10%-40%的甲醇水溶液，混合搅拌5-10min后加入0.02-0.08份的2-(氯甲基)烯丙基三甲氧基硅烷，控温到40-65℃，搅拌反应30-60min后过滤，洗涤后分散到8-16份的烯丙基酚醛树脂， 0.05-0.18份的5,10,15,20-四(4-乙烯基苯基)卟啉，18-26份的苯乙烯，2.1-2.6份的异丁醇混合均匀得到的有机相中，在30-50℃下搅拌反应30-60min后加入2.4-3.8份的引发剂溶液，控温到40-60℃搅拌反应60-120min后升温到70-85℃，继续反应2-5h，降温后过滤，洗涤得到吸附酚醛树脂；
S3、氧化，向800-1000份的吸附后的矿渣浆料加入1-5份的氧化剂，搅拌混合均匀后利用水泥窑余热将浆料水分蒸干，得到处理后的矿渣，将处理后的矿渣在100-120℃保持5-10min，将剩余的氰化氧化除去，蒸出的水蒸气经过洗气处理；
S4、矿渣利用，在500-800份的处理后的矿渣加入80-150份的石灰石，500-1000份的黏土，50-120份的高岭土，80-120份的石膏粉，混合均匀后，送入到水泥窑窑头进行焚烧，投料点温度为900-1200℃，即可得到黄金尾矿渣水泥窑配料。
2.根据权利要求1所述的一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其特征在于：所述的改性剂为甲基丙烯酰氧基硅烷或γ-氨丙基三乙基硅烷或乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
3.根据权利要求1所述的一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其特征在于：所述的催化剂为氯化锌或氯化锡或三氯化铁。
4.根据权利要求1所述的一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其特征在于：所述的引发剂溶液中含有质量份数为10%-18%的引发剂过氧化苯甲酰，3%-8%的氯化钠和0.1%-0.6%的亚甲基蓝。
5.根据权利要求1所述的一种黄金尾矿渣为原料的水泥熟料生成方法，其特征在于：所述的氧化剂为重铬酸钾或高氯酸钠。
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