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石棉尾矿粉碎资源化利用用途有哪些?

发布时间:2019-09-16 09:33:09

据统计,全国石棉矿山平均每年排弃尾矿近千万吨。通过石棉尾矿粉碎资源化利用经济价值和社会价值巨大。工业中通过石棉尾矿粉碎实现资源化利用。石棉尾矿粉碎资源化利用用途有哪些?本文对石棉尾矿粉用途进行介绍。

我国是蛇纹石矿产资源大国之一,已探明的贮量超过5亿吨储量,占世界第三位,产量占世界第四位,但因开采品位低,一般仅为1%~4%,而有大量的尾矿,据统计,全国石棉矿山平均每年排弃尾矿近千万吨。其运输、堆放不仅需要巨额的投资和管理费用,消耗大量能源,占用大量土地,而且造成了严重的环境污染,因此研究综合利用石棉尾矿,不但起到变废为宝,改善自然生态环境,而且节省一次资源,并能为石棉矿山企业寻求新的发展出路。

在冶金工业中,白云石砖对炉渣和金属具有高的化学稳定性,并能净化钢水,故用于冶炼洁净钢、低碳钢等钢材;在水泥工业中,白云石砖具有良好的耐水泥熟料化学反应性,并能形成稳定的窑皮,减少窑壳的表面散热等,因而常用于回转窑烧成带。但是,白云石熟料中所含的游离氧化钙易于水化,使其作用受限;而目前广泛采用的稳定的焦油结合制品,却对生态环境带来危害。

本研究采用具有高耐火氧化物的石棉尾矿为氧化硅组份,使其与白云石中游离的氧化钙结合,生成高耐火性能的C2S和C3S,并同时加入稳定剂稳定C2S,得到稳定的镁钙耐火材料,既从根本上解决了白云石砖的稳定,又为四川六大污染源之一的石棉尾矿的开发利用,开辟了又一途径。

镁钙耐火材料以C2S和C3S为结合剂,其制品具有较高的荷重软化温度,强度高、耐高温、抗侵蚀、易净化钢水,故主要用于平炉、不锈钢转炉、精炼炉及钢包,Ti合金炉及水泥回转窑等。它除热震稳定性差外,其它性能指标都比普通镁砖优越。

1.基本原理

石棉尾矿即蛇纹石,是以蛇纹石矿物(3MgO·2SiO2 ·2H2O)为主要成份的岩石,其理论组成(%)是:MgO,43;SiO2,44.1;H2O,12.9。当与适量白云石(CaCO3·MgCO3)配合煅烧后,能生成以方镁石为主要矿物,C3S、C2S为结合物的镁钙质耐火材料。

2.利用石棉尾矿制造微晶玻璃装饰板

以石棉尾矿为主要原料,其他配料采用工业原料,如硅砂、长石、炭粉等。

工艺流程为:配料→混合→熔制→成型→退火→晶化→磨光→切割→成品

以石棉尾矿为主要原料制备微晶玻璃,尾矿掺入量大,为合理地利用尾矿,变废为宝,提供了一条新的有效途径,同时制备的微晶玻璃装饰板有优于天然饰面材料的物量化学性能,且外观优美,装饰效果好,是一种理想的装饰材料,应用前景广阔,并且制备工艺简单,可用普通熔制的工艺制造,生产条件成发熟,基建投资少,原材料价格低廉。因此,产品成本低,可获得可观的经济效益。

3.蛇纹石尾矿提取氧化镁

蛇纹石的组分复杂,主要成分是MgO、SiO2、CaO,另外还含有Fe、Al、Ni、Cr、Co等氧化物。其与盐酸反应,过滤除去SiO2后,根据相关难溶物的溶度积及其沉淀的pH值,加入工业纯碱,使Mg2+其它杂质分离;过滤除去Fe、Al、Ni、Cr、Co等氢氧化物沉淀,在滤液中加碱、加热使Mg2+沉淀完全过滤;收集MgCO3·Mg(OH)2·5H2O,烘干、煅烧,即得产品.

4.石棉尾矿水热合成建筑材料

将石棉尾矿破碎成10mm左右的碎粒,装在耐火钵中,在700℃-1050℃的温度下煅烧一定时间冷却后,粉磨0.08mm方孔筛筛余小于10%,然后按设定的配方配料、成型、脱模后在174.5℃和8×105Pa的饱和水蒸气下水热合成8h。可得抗压强度达25MPa以上的建筑材料,其性能达到一般蒸压建筑材料标准。并且该材料耐高温性能很好,制品加热到800℃,保温2h,强度不但不降低,反而增加10%左右。

利用石棉尾矿可水热合成性能优异的建筑材料。该种建筑材料可作墙体材料、保温隔热材料和装饰材料等。同时利用石棉尾矿生产建筑材料,用量大,可为工业副产物的大宗利用开辟一条广阔的途径,具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。

5.石棉尾矿在陶瓷生产中的应用

将石棉尾矿除杂磨要求粒度,并在700℃下煅烧以除去其中的纤维物质。按石棉尾矿57%、长石7%、石英20%、高岭土10%、结合土6%混合制浆,然后磁选除铁;注浆法制备试验样品(平盘)。

烧成的样品不变形,无裂痕,晶莹剔透,洁白如玉。其部分性能指标检测结果见表1。因蛇纹石矿物用于日用陶瓷生产尚未见完整报道,更无统一标准可依,经与另一优质镁质陶瓷—滑石瓷的指标相比较,发现试验所得的结果完全可与之相媲美。

陶瓷行业中,蛇纹石矿物一直因含铁、钛等杂质较多,而用于生产匣体、有色炻器、地板砖之类。本试验采用适当的工艺措施,利用石棉尾矿生产出品质优良的日用陶瓷制品,并降低了陶瓷的烧成温度。

6.用蛇纹石尾矿制取氧化镁和白炭黑

轻质氧化镁是一种具有广泛用途的化工产品,以蛇纹石尾矿为原料,经盐酸酸解等化学过程可制得轻质氧化镁,工艺流程为:

石棉尾矿粉碎获得尾矿粉→酸浸→滤液除杂→沉镁→除钙→过滤→热解→灼烧→轻质氧化镁

将粉碎200目左右的尾矿加入6%的稀盐酸,温度控制在102℃,酸浸时间为30min,使尾矿中的镁及其它金属组分溶出, 

滤去不溶性杂质,酸解溶液中的Al3+、Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质可通过加入氧化剂及石灰乳除去。滤液用石灰乳制成镁乳液,用水洗去Cl-,通CO2碳化,使钙镁分离。过滤除去CaCO3,滤液加热分解,Mg2+以碳酸盐或碱式碳酸盐沉淀析出。将沉淀过滤,煅烧,制得工业级轻质氧化镁。

所制得的产品符合GB-9004-1998关于轻质氧化镁的标准。碳化分离钙镁过程中得到的滤饼,经水洗、干燥可制得工业碳酸钙。

以蛇纹石尾矿为原料,用盐酸酸解,分级分离后可以制得符合工业级标准的轻质氧化镁产品,并能得到优质的碳酸钙副产品。

用酸浸取氧化镁后的滤渣与氢氧化钠溶液煮沸制取水玻璃,再经稀释后与氯化钠溶液混合,在合适的酸度和温度下反应,可以制得纯度95%以上的白炭黑。

7.以石棉尾矿为主要原料研制耐热混凝土

根据耐热混凝土的生产方法,结合石棉尾矿的特点,制定出了石棉尾矿制备耐热混凝土的工艺流程。

石棉尾矿→除杂→破碎→煅烧→石棉尾矿粉碎分级→配料→成型→养护→干燥→成品

利用石棉尾矿制备耐热混凝土,工艺简单,参数合理,尾矿利用率高,是石棉尾矿综合利用的有效途径之一,制备的耐热混凝土,性能优良,已达到甚超过同类产品的性能,可代替硅酸盐水泥耐热蒸压材料使用,应用前景广泛。并且该生产条件成熟,原材料价格低廉同,产品成本低,具有较好的经济效益。

8.用石棉尾矿研制免烧砖

利用石棉选矿尾矿,开发免烧砖等建材产品,其工艺简单,生产条件成熟,技术性能可靠,具体工艺流程为:

石棉尾矿、粉煤灰、粘土、外加剂→计量、配料→加水搅拌→成型→蒸压养护→成品

通过调整工艺参数(石棉尾矿颗粒级配及掺量、粘土用量、外加剂种类成型水分、成型压力、蒸养压力等),用尾矿制得的免烧砖的主要力学性能指标优于部颁标准中的150号粉煤灰免烧砖。因此,利用石棉尾矿代替石灰或水泥,可制成150号免烧砖国,而且用此方法生产免烧砖,原材料价格低廉,产品成本低。

结语:随着经济的发展和科研的深入,石棉尾矿综合利用的途径会越来越多。

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