CN114890721A

CN114890721A - 一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖

Info

Publication number: CN114890721A
Application number: CN202210437728.5A
Authority: CN
Inventors: 谭伟博; 陈佩圆; 徐雅洁; 李进; 王永辉
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2022-04-19
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2022-08-12

Abstract

本发明公开了一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖，包括如下原料：有色金属选矿废水和低熟料M32.5水泥。本发明使用有色金属选矿废水作为混凝土的拌合水来源，制备蒸压砖，利用M32.5水泥混凝土的低熟料特性与有色金属选矿废水中的有机物质反应；利用有色金属选矿废水中的Ca、Na、Mg等离子，在M32.5水泥体系中水化碱形成强碱，进一步加速水泥水化，实现变废为宝、变害为宝，大幅简化有色金属选矿废水的处置和利用工艺，减轻有色金属矿山企业的经济、安全与环境负担，将废水经济价值提升至城市普通自来水水平，符合国家环保政策要求，应用前景巨大。

Description

一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖

技术领域

本发明涉及有色金属选矿废水资源化利用领域，具体涉及一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖。

背景技术

在有色金属提取过程中，人们往往采用浮选工艺去除杂质，提取出有色金属。然而，该过程会产生大量选矿废水，并与尾矿一并排放到尾矿库中，不仅污染环境，而且还会渗透、侵蚀尾矿库坝体，威胁尾矿库的安全，使得尾矿库成为重要危险源。

通常情况下，有色金属浮选工艺非常复杂，往往需要加入大量药剂，分离目标元素和杂质，相关药剂包括捕收剂(如乙基黄药(C₂H₅OCSSNa)、丁基黄药(C₄H₉OCSSNa)、二丁基二硫代磷酸铵((C₄H₉O)₂PSSNH₄)、发泡剂(如醇类(C₁₀H₁₇OH))、抑制剂(如CaO)、活化剂、PH调节剂、分散剂(如水玻璃、六偏磷酸钠(NaPO₃)₆、甲基纤维素(C₆H₁₁O₇)_n)、絮凝剂等。此外，在浮选过程中，尾矿中的重金属、硫化物等与铜共存的可溶性物质也会溶解并释放到选矿废水中。可见，选矿废水成分十分复杂，且含有重金属，严重危害生态环境安全。开展选矿废水的处置和资源化利用工作尤为必要。实际上，在选矿废水的处置利用方面，人们提出了不少方法，包括化学浸出、电化学沉积、固化重金属、光化学法回收有价金属、电化学净化等方法。但是上述方法的应用极其有限，主要是因为：一方面，上述方法工艺复杂，成本较高，不仅不能高效处置选矿废水，还会产生新的废物；另一方面，选矿废水成本较低，上述方法性价比低，推广应用难度高。

为克服现有技术的不足，本发明提出利用有色金属选矿废水作为拌合水来源制备蒸压砖，该方法高效、简单、绿色、彻底，应用前景非常广阔。水泥使用M32.5低熟料水泥，其水泥熟料低于50％，这是因为在水泥水化早期不会因为生成大量钙钒石而导致结构膨胀，避免对结构的耐久性和后期抗压强度产生不利的影响。从理论和实践上来说，使用有色金属选矿废水作为碱激发混凝土拌合水来源都是可行的，因为：1)有色金属选矿废水与M32.5水泥均具有较好的兼容性，在一定浓度范围内有助于胶结体抗压强度发展；2)有色金属选矿废水含有较多Ca、Na、Mg元素，当使用有色金属选矿废水作为M32.5水泥混凝土拌合水来源时，这些离子会与M32.5水泥体系中水化碱形成强碱，进一步加速水泥水化，有利于混凝土的抗压强度发展与耐久性提升，实现变废为宝、变害为宝；3)有色金属选矿废水可以直接作胶结体拌合水使用，大幅简化有色金属选矿废水的处置和利用工艺，显著提高其经济价值。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，使用有色金属选矿废水作为蒸压砖的拌合水来源，制备蒸压砖。利用有色金属选矿废水中的Ca、Na、Mg等离子，在M32.5 水泥体系中水化碱形成强碱，进一步加速水泥水化，变废为宝、变害为宝，大幅简化有色金属选矿废水的处置和利用工艺，显著提高其经济价值。

本发明采用的技术方案是：一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖，包括如下原料：有色金属选矿废水和M32.5水泥。

作为本发明的进一步改进，还包括城市普通自来水、砂和石子。

作为本发明的进一步改进，其重量份组成为：M32.5水泥189～423份，砂0～356份，石子0～385份，城市普通自来水0～330份，有色金属选矿废水0～330份。

作为本发明的进一步改进，用于配置激发剂溶液的拌合水由城市普通自来水与有色金属选矿废水混合而成，优选地，城市普通自来水和有色金属选矿废水的质量比例为0：1～1：2。

作为本发明的进一步改进，所述有色金属选矿废水是有色金属选矿后排出的酸性废水，优选地，有色金属选矿废水为铜矿和金矿尾矿库废水，其pH小于7。

作为本发明的进一步改进，M32.5水泥为市售水泥，优选地，M32.5水泥为海螺牌低熟料水泥。

本发明的有益效果是：

(1)变废为宝。有色金属选矿废水成分复杂，含有重金属，酸性较强，在尾矿库中不断侵蚀尾矿库坝体，不断渗入地下水，造成严重的环境污染和安全问题。本发明提供的一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖，大幅简化有色金属选矿废水的处置和利用工艺，减轻有色金属矿山企业的经济、安全与环境负担，将废水经济价值提升至城市普通自来水水平，符合国家环保政策要求。

(2)变害为宝。有色金属选矿废水中不仅含有酸性和有机物成分，还有大量宝贵Ca、Na、Mg等离子。本发明提供的一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖，使用有色金属选矿废水作为混凝土的拌合水来源，制备混凝土，可以利用有色金属选矿废水中的Ca、Na、Mg等离子辅助激发胶凝材料，M32.5水泥体系中水化碱形成强碱，进一步加速水泥水化，有利于混凝土的抗压强度发展与耐久性提升，具有突出的经济、社会、环保效益，应用前景巨大。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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1的各基准组不同龄期抗压强度；

图2是本发明实施例1的经XRD测得的各基准组的水化产物；

图3是本发明实施例2的各基准组不同龄期抗压强度；

具体实施方式：

为使本发明更加容易理解以及技术方案、优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未提及的具体实验方法，通常按常规实验方法进行。

实施例1：

本发明提供的一种利用有色金属选矿废水制备的混凝土，包括M32.5水泥，砂，城市普通自来水，有色金属选矿废水。具体重量份(kg)配比如表1所示，

表1

	M32.5水泥	砂	城市普通自来水	有色金属选矿废水
					基准组1	322.6	500	177.4	0
基准组2	322.6	500	0	177.4
					基准组3	322.6	500	88.87	88.87
基准组4	322.6	500	118.26	59.13
					基准组5	322.6	500	133.05	44.35

其中：水泥为M32.5水泥，熟料低于50％；砂为普通河砂，细度模数是2.5；有色金属选矿废水采自铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿尾矿库，为澄清且略有臭味废水，pH为2.53，有机物含量为51.09mg/L，无机成分如表2(单位：mg/L)所示，

表2

B	Na	Mg	Al	K	Ca	Mn	Fe	Rb	Sr
										0.11	37.98	7.85	0.06	8.1	45.06	0.02	0.11	0.03	0.64

按照表1所示配比制备水泥砂浆，将其浇筑在50mm×50mm×50mm模具中，放入温度为20±2℃、相对湿度大于95％的标准养护室养护1天。之后，将试块拆模，并分别养护至3天、7天、28天龄期。使用压力机测试不同龄期试块的抗压强度。另外，采用使用X射线衍射仪分析试块的组成，扫描速率为5°/min，扫描角度为2θ＝5°～60°。表 3给出了基准组1～基准组5在3天、7天和28天龄期的抗压强度(单位：MPa)，

表3

从表3和图1可以看出，采用有色金属选矿废水作为拌合水来源制备是可行的，在一定浓度范围内不会降低混凝土的抗压强度。例如，采用有色金属选矿废水1倍和2倍自来水稀释的有色金属选矿废水时，混凝土的各龄期抗压强度均未降低，而且基准组3 的抗压强度还显著高于基准组1。图2给出了水化产物的XRD图。可以看出，随着废液浓度逐渐降低，水化产物中钙矾石与石膏的衍射峰高度逐渐增高，衍射强度逐渐增强。因废液中存在一定量硫酸根，可能是该部分硫酸根与水化产物进一步反应生成了钙矾石与石膏。所形成的钙矾石与石膏可充填微结构孔隙，进而有利于胶结体抗压强度的发展。

实施例2：

本发明提供的一种利用有色金属选矿废水制备的混凝土，包括M32.5水泥，砂，石子，城市普通自来水，有色金属选矿废水。具体重量份(kg)配比如表4所示，

表4

	M32.5水泥	砂	城市普通自来水	有色金属选矿废水
					基准组6	322.6	500	145.17	0
基准组7	322.6	500	0	145.17
					基准组8	322.6	500	72.59	72.59
基准组9	322.6	500	96.78	48.39
					基准组10	322.6	500	108.88	36.29

其中：水泥为M32.5水泥，熟料低于50％；砂为普通河砂，细度模数是2.5；有色金属选矿废水采自铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿尾矿库，为澄清且略有臭味废水，pH为2.53，有机物含量为51.09mg/L，无机成分同表2(单位：mg/L)所示。

按照表1所示配比制备水泥砂浆，将其浇筑在50mm×50mm×50mm模具中，放入温度为20±2℃、相对湿度大于95％的标准养护室养护1天。之后，将试块拆模，并分别养护至3天、7天、28天龄期。使用压力机测试不同龄期试块的抗压强度。

表5

从表5和图3可以看到，与基准组6相比，基准组7的各龄期抗压强度均较高，未出现抗压强度降低的现象，这充分证明使用有色金属选矿废水制备激发剂溶液是可行的。其他基准组的抗压强度与基准组6的抗压强度相差并不大。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖，其特征是包括如下原料：有色金属选矿废水和M32.5水泥。

2.根据权利要求1所述的一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖，其特征是还包括城市普通自来水、砂和石子。

3.根据权利要求2所述的一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖，其特征是其重量份组成为：M32.5水泥189～423份，砂0～356份，石子0～385份，城市普通自来水0～330份，有色金属选矿废水0～330份。

4.根据权利要求2所述的一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖，其特征是用于配置激发剂溶液的拌合水由城市普通自来水与有色金属选矿废水混合而成，优选地，城市普通自来水和有色金属选矿废水的质量比例为0：1～1：2。

5.根据权利要求1所述的一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖，其特征是有色金属选矿废水是有色金属选矿后排出的酸性废水，优选地，有色金属选矿废水为铜矿和金矿尾矿库废水，其pH小于7。

6.根据权利要求1所述的一种利用有色金属选矿废水制备的蒸压砖，其特征是M32.5水泥为市售水泥，优选地，M32.5水泥为海螺牌低熟料水泥。