CN114804797A - 一种黄金尾矿免烧轻质陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黄金尾矿免烧轻质陶粒及其制备方法。该技术方案是将质量分数为50％～80％的黄金尾矿，10％～50％的水泥，0％～20％的生石灰以及适量水，送入搅拌机混合均匀，制得料浆，水泥发泡剂经过发泡机制得泡沫，将泡沫与料浆混合均匀，制得泡沫料浆，再将泡沫料浆浇注入一定内径的球形模具，自然养护适当时间后，拆模，得到多孔球粒，多孔球粒再经蒸汽养护或蒸压养护，得到陶粒半成品，将陶粒半成品在丙烯酸防水涂料中浸渍，取出得到免烧轻质陶粒。本发明工艺简单、生产成本低，节能环保，实现黄金尾矿的大宗无害化和全资源化利用，可以制得吸水率小、球形度好的免烧轻质陶粒，且密度等级和陶粒粒度大小调节灵活方便，经济效益良和环保效益良好等优势。

Description

一种黄金尾矿免烧轻质陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于陶粒生产和固体废弃物资源化利用技术领域，尤其是涉及一种黄金尾矿免烧轻质陶粒及其制备方法。
背景技术
黄金尾矿是氰化法提金后废弃的尾渣，因含有重金属及残留氰化物、汞、各种浮选药剂等多种高毒性成分，特别是络离子氰根受环境酸碱度变化极易转化为剧毒氰化物，处理不当容易对大气、水体和土壤等造成严重污染。随着我国黄金资源的不断开发，黄金尾矿的产排量日益增加，据《中国大宗工业固体废弃物综合利用产业发展报告》，中国黄金行业每年产生黄金尾矿约2450万t。我国现阶段黄金尾矿通常经脱氰处理达到相关要求后，进入尾矿库堆存，造成环境污染和资源浪费。由于黄金尾矿的主要成分是二氧化硅和三氧化二铝，以及少量的氧化钙、三氧化二铁和氧化镁，可以用作建材生产的良好矿物质原料。近年来，利用黄金尾矿制备水泥、陶瓷、微晶玻璃、蒸压灰砂砖、透水砖、加气混凝土等建材的研究，取得一些成果，但仍存在一些问题，因此，其资源化利用率还较低。在资源日渐枯竭、环境意识日益增强的今天，开发黄金尾矿的利用技术，提高其资源化利用率，是急需研究和解决的问题。
免烧陶粒就是不用焙烧的陶粒，这种陶粒是采用各种活性固体废弃物、胶结材料、外加剂以及其他辅助材料，经过造粒，然后经自然养护(或太阳能养护、蒸气养护、蒸压养护)而成的人造轻集料。免烧陶粒与焙烧陶粒相比，具有能耗低、碳排放小、不需要烧结设备、工艺简单、建设投资少、生产成本低等优势，因此，逐步成为陶粒的重要发展方向。但目前免烧陶粒大多生产较高密度等级的陶粒，超轻陶粒不易生产。
目前公开的黄金尾矿陶粒都是通过焙烧制得，能耗高，碳排放大，工艺设备复杂。因此，开发黄金尾矿免烧陶粒就成为黄金尾矿低碳低能耗资源化利用的重要发展新趋向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种黄金尾矿免烧轻质陶粒及其制备方法，制备过程能耗低、碳排放小、成本低，制得的轻质陶粒各方面性能良好，黄金尾矿中的重金属得到很好固化，实现黄金尾矿的大宗资源化利用。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种黄金尾矿免烧轻质陶粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、料浆制备：取质量分数为50％～80％的黄金尾矿，10％～50％的水泥，0％～20％的生石灰以及水，送入搅拌机，搅拌均匀制得料浆；
S2、泡沫制备：将发泡剂与水搅拌混合均匀，经过发泡机发泡，制得泡沫；
S3、泡沫浆制备：将步骤S2中的泡沫适量加入步骤S1中的料浆，搅拌均匀，制得泡沫料浆；
S4、浇注成球：将步骤S3中的所述泡沫料浆浇注入球形模具；
S5、养护：将浇注完的球形模具，经自然养护后，拆模，得到多孔球粒，多孔球粒再经蒸汽养护或蒸压养护，得到陶粒半成品；
S6、将步骤S5中的陶粒半成品，在防水涂料中浸渍，表面涂覆一层防水涂料，取出，即得到免烧轻质陶粒。
在步骤S1中，所述黄金尾矿岩为石型黄金尾矿，按照质量百分比，二氧化硅和氧化铝的含量之和大于80％，其中二氧化硅含量大于65％，细度为：0.045mm的方孔筛筛余小于18％，0.080mm的方孔筛筛余小于2％；所述水泥为42.5以上普通硅酸盐水泥；水为干物料总质量的50％～70％。
在步骤S2中，所述发泡剂为固体或液体的水泥专用发泡剂，水的加入量选用发泡剂说明书给出的最佳水量。
在步骤S3中，所述泡沫适量是根据陶粒密度等级相对应的泡沫量加入。
在步骤S4中，所述浇注为常压浇注或压力浇注；所述球形模具为内径5～25mm的硅胶模具或金属模具。
在步骤S5中，所述自然养护包括自然环境下的覆膜养护、喷水养护或放置养护，时间为1～3天；所述蒸汽养护是在70～90℃的蒸汽中养护16～24小时，所述蒸压养护是在蒸压釜中养护，蒸压条件为水饱和蒸汽压力为0.8～1.2MPa，蒸汽温度为175-200℃，养护时间为8～12小时。
在步骤S6中，所述防水涂料为丙烯酸防水涂料。
上述的制备方法制得的黄金尾矿免烧轻质陶粒。
本发明的有益效果是：
(1)工艺简单，无需大型煅烧设备，建设投资少、生产成本低；
(2)没有高温焙烧过程，能耗低，碳排放小，节能环保；
(3)黄金尾矿中的重金属很好地固化在陶粒中，实现黄金尾矿的大宗无害化，环保效益良好；
(4)制备过程中无二次废物产生，实现了黄金尾矿的全资源化利用；
(5)企业可以收到较高的黄金尾矿处置费，经济效益良好；
(6)充分利用黄金尾矿中二氧化硅含量高的优势，在陶粒中生成托勃莫来石，保证了陶粒具有较高强度；
(7)采用浇注成型，保证陶粒球形度很好，且尺寸调整方便；
(8)通过调节泡沫的加入量就可以调节陶粒的密度等级，调节灵活方便；
(9)可以制备符合标准要求的400～600密度等级免烧轻质陶粒，且陶粒的1h吸水率小于5％。
附图说明
图1是本发明的黄金尾矿免烧轻质陶粒的制备方法的流程图。
图2是本发明的黄金尾矿免烧轻质陶粒的制备方法制备的免烧轻质陶粒的图片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中，水泥发泡剂为市售的粉末状水泥发泡剂，水泥为唐山冀东水泥股份有限公司生产的“盾石”牌普通硅酸盐水泥P·O42.5”。
实施例1
S1、料浆制备：取质量分数为50％的黄金尾矿，50％的水泥，干物料总质量的50％的水，送入搅拌机，搅拌均匀制得料浆；
S2、泡沫制备：将水泥发泡剂与水泥泡沫剂质量的50倍的水搅拌混合均匀，经过发泡机发泡，制得泡沫；
S3、泡沫浆制备：将步骤S1中所述的料浆的体积的0.4倍的泡沫加入步骤S1中的所述料浆中，搅拌均匀，制得泡沫料浆；
S4、浇注成球：将步骤S3中的所述泡沫料浆通过压力浇注入内径为17mm的硅胶球形模具；
S5、养护：将浇注完的硅胶球形模具，在自然环境下喷水养护1天后，拆模，得到多孔球粒，再将多孔球粒在80℃的蒸汽中养护20小时，得到陶粒半成品；
S6、将步骤S5中的所述陶粒半成品，在丙烯酸防水涂料中浸渍，表面涂覆一层防水涂料，取出，即得到免烧轻质陶粒。
实施例2
S1、料浆制备：取质量分数为70％的黄金尾矿，20％的水泥，10％的生石灰，干物料总质量的60％的水，送入搅拌机，搅拌均匀制得料浆；
S2、泡沫制备：将水泥发泡剂与水泥泡沫剂质量的50倍的水搅拌混合均匀，经过发泡机发泡，制得泡沫；
S3、泡沫浆制备：将步骤S1中所述的料浆的体积的0.5倍的泡沫加入步骤S1中的所述料浆中，搅拌均匀，制得泡沫料浆；
S4、浇注成球：将步骤S3中的所述泡沫料浆通过压力浇注入内径为17mm的硅胶球形模具；
S5、养护：将浇注完的球形模具，在自然环境下放置3天，拆模，得到多孔球粒，再将多孔球粒经蒸压养护，所述蒸压养护是在蒸压釜中养护，蒸压条件为水饱和蒸汽压力为0.8MPa，蒸汽温度为185℃，养护时间为8小时，得到陶粒半成品；
S6、将步骤S5中的所述陶粒半成品，在丙烯酸防水涂料中浸渍，表面涂覆一层防水涂料，取出，即得到免烧轻质陶粒。
实施例3
S1、料浆制备：取质量分数为60％的黄金尾矿，30％的水泥，10％的生石灰，干物料总质量的60％的水，送入搅拌机，搅拌均匀制得料浆；
S2、泡沫制备：将水泥发泡剂与水泥泡沫剂质量的50倍的水搅拌混合均匀，经过发泡机发泡，制得泡沫；
S3、泡沫浆制备：将步骤S1中所述的料浆的体积的1倍的泡沫加入步骤S1中的所述料浆中，搅拌均匀，制得泡沫料浆；
S4、浇注成球：将步骤S3中的所述泡沫料浆通过压力浇注入内径为17mm的硅胶球形模具；
S5、养护：将浇注完的球形模具，在自然环境下放置3天，拆模，得到多孔球粒，再将多孔球粒经蒸压养护，所述蒸压养护是在蒸压釜中养护，蒸压条件为水饱和蒸汽压力为0.8MPa，蒸汽温度为185℃，养护时间为8小时，得到陶粒半成品；
S6、将步骤S5中的所述陶粒半成品，在丙烯酸防水涂料中浸渍，表面涂覆一层防水涂料，取出，即得到免烧轻质陶粒。
以下说明书部分将以表格的形式对实施例1～3中所用黄金尾矿的化学组成、重金属含量及本发明的免烧轻质陶粒的性能进行阐述。
本发明中实施例1～3中所述黄金尾矿的化学组成见表1。
表1黄金尾矿的化学组成 (％)
Figure BDA0003638727590000051
本发明中实施例1～3中所述黄金尾矿的重金属含量见下表2。
表2黄金尾矿的重金属含量 (mg/kg)
固体废物 锌(Zn) 铜(Cu) 锰(Mn) 镉(Cd) 铅(Pb) 铬(Cr) 镍(Ni) 砷(As)
黄金尾矿 842.16 46.66 763 12.7 1544.57 125.23 18.79 142.39
本发明中实施例1～3中所述的免烧轻质陶粒的性能见下表3。
表3免烧轻质陶粒的性能
实施例 表观密度(kg/m<sup>3</sup>) 堆积密度(kg/m<sup>3</sup>) 筒压强度(MPa) 1h吸水率(％)
实施例1 931 512 2.184 2.35
实施例2 891 490 1.552 1.97
实施例3 744 388 1.087 2.44
由上表3可知，本发明的实施例1～3中的黄金尾矿免烧轻质陶粒符合GB17431.1-2010(轻集料及其试验方法)中400～600密度等级陶粒的性能要求。
本发明中实施例1～3中所述的黄金尾矿免烧轻质陶粒的浸出液中重金属浓度见下表4，是依据GB5085.3-2007进行测试的。
表4免烧轻质陶粒的浸出液中重金属浓度
Figure BDA0003638727590000061
Figure BDA0003638727590000071
从上表4可知，实施例1～3中，制备的免烧轻质陶粒的浸出液中重金属浓度远低于GB 5085.3-2007(危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别)中规定的浸出液中重金属浓度限值，也低于GB 8978-1996(污水综合排放标准)中规定的重金属最高允许排放浓度，说明黄金尾矿中的重金属被很好地固化在陶粒中，实现黄金尾矿的无害化和资源化。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (8)

1.一种黄金尾矿免烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、料浆制备：取质量分数为50％～80％的黄金尾矿，10％～50％的水泥，0％～20％的生石灰以及水，送入搅拌机，搅拌均匀制得料浆；
S2、泡沫制备：将发泡剂与水搅拌混合均匀，经过发泡机发泡，制得泡沫；
S3、泡沫浆制备：将步骤S2中的泡沫适量加入步骤S1中的料浆，搅拌均匀，制得泡沫料浆；
S4、浇注成球：将步骤S3中的所述泡沫料浆浇注入球形模具；
S5、养护：将浇注完的球形模具，经自然养护后，拆模，得到多孔球粒，多孔球粒再经蒸汽养护或蒸压养护，得到陶粒半成品；
S6、将步骤S5中的陶粒半成品，在防水涂料中浸渍，表面涂覆一层防水涂料，取出，即得到免烧轻质陶粒。
2.根据权利要求1所述黄金尾矿免烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述黄金尾矿岩为石型黄金尾矿，按照质量百分比，二氧化硅和氧化铝的含量之和大于80％，其中二氧化硅含量大于65％，细度为：0.045mm的方孔筛筛余小于18％，0.080mm的方孔筛筛余小于2％；所述水泥为42.5以上普通硅酸盐水泥；水为干物料总质量的50％～70％。
3.根据权利要求1所述黄金尾矿免烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述发泡剂为固体或液体的水泥专用发泡剂，水的加入量选用发泡剂说明书给出的最佳水量。
4.根据权利要求1所述黄金尾矿免烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述泡沫适量是根据陶粒密度等级相对应的泡沫量加入。
5.根据权利要求1所述黄金尾矿免烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述浇注为常压浇注或压力浇注；所述球形模具为内径5～25mm的硅胶模具或金属模具。
6.根据权利要求1所述黄金尾矿免烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述自然养护包括自然环境下的覆膜养护、喷水养护或放置养护，时间为1～3天；所述蒸汽养护是在70～90℃的蒸汽中养护16～24小时，所述蒸压养护是在蒸压釜中养护，蒸压条件为水饱和蒸汽压力为0.8～1.2MPa，蒸汽温度为175-200℃，养护时间为8～12小时。
7.根据权利要求1所述黄金尾矿免烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，所述防水涂料为丙烯酸防水涂料。
8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的黄金尾矿免烧轻质陶粒。
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