一种活化金属尾矿的方法
阅读：309发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种活化金属尾矿的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种活化金属 尾矿 的方法，包括如下步骤：将金属尾矿 研磨 至200～250目的金属尾矿粉；加入Na2CO3及激发剂后，混合均匀，制得金属尾矿混合 生料 ；在常压下进行 焙烧 ，得到焙烧活性熟料和烟气；焙烧活性熟料通过 磁选 回收 铁 ，剩下物料用(NH4)2SO4-HCl溶液 浸出 ，获得 硅 酸盐溶液和 铝 、锌或 铜 金属；焙烧后获得的烟气通入 水 中回 收获 得汞、铅、镉、铬或砷。本发明方法获得的尾矿活化熟料，不仅是进一步开展湿法 冶金 的良好原料，而且还能够同时将原尾矿中的铝、硅等主要组分也得到有效分离、 回收利用 ，使得金属尾矿中90％以上的组分得到有效分离回收转化为高附加值产品，实现金属尾矿的资源化高效利用。，下面是一种活化金属尾矿的方法专利的具体信息内容。
1.一种活化金属尾矿的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1：将金属尾矿研磨至200～250目的金属尾矿粉；
S2：在步骤S1所得金属尾矿粉中，加入Na2CO3及激发剂后，混合均匀，制得金属尾矿混合生料；其中，所述金属尾矿：Na2CO3：激发剂的质量比为1:0.698～2.98:0.01～0.02；
S3：将步骤S2所得混合生料在常压下进行焙烧，得到焙烧活性熟料；
S4：焙烧活性熟料通过磁选回收铁，剩下物料用(NH4)2SO4-HCl溶液浸出，浸出后过滤分离获得硅酸盐溶液和铝、锌或铜金属；
S5：所述步骤S3中焙烧后获得的烟气通入水中回收获得汞、铅、镉、铬或砷。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述激发剂包括铝酸钠、煤粉和硫酸钠。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述铝酸钠、煤粉、硫酸钠质量比为1:1～3:1。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述焙烧的温度为1050～1100℃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述焙烧的时间为20～60分钟。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述焙烧为无氧焙烧，通入氮气或惰性气体进行。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，所述(NH4)2SO4-HCl溶液中(NH4)
2SO4的浓度为230g/L～280g/L，HCl的质量分数为10～20％，浸出时间为40～60分钟。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述尾矿包括但不限于铅锌尾矿、金银尾矿、铜尾矿、钼尾矿、稀土矿尾矿或铁尾矿中任一种或多种。
一种活化金属尾矿的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种活化金属尾矿的方法，属于环境领域固体废弃物资源化技术领域。
背景技术
[0002] 金属尾矿主要是指矿石在经过破碎、磨矿、浮选、重选、磁选等方法提取有用成分之后的矿渣，是在当时条件下不宜再分选的矿山固体废弃物，是一种不可再生的资源。目前，金属尾矿的储存量达到了146亿吨，据统计，仅2011—2015近5年里，尾矿年排放量就高达15亿吨以上，(中国矿产资源节约与综合利用报告[2015])，目前，我国矿产资源总回收率只有30％左右，以采选回收率计，铁矿约67％，有色金属矿为50％-60％，非金属矿只有20％-60％，造成大量资源损失于尾矿中。绝大部分堆积在尾矿坝中，不仅浪费资源，而且占用土地，污染环境，存在极大的安全隐患，一旦发生溃坝事故将会带来巨大的经济损失、环境灾害和人员伤亡。
[0004] 尾矿中各元素是以化学键结合为结晶程度较好的矿物形式存在的，结构牢固，具有较高内能，参与反应的能力较弱、活性较低，因此，如果不采取一定的方法和措施使其得到活化，就难以直接分离提取其中的有用成分。目前，尾矿的活化方式主要有机械活化、化学活化及热活化，但是现有的这些活化方式和条件，只能将其中的部分物质得到活化，并不能使得尾矿中绝大部分矿物得到活化。如何能有效活化回收金属尾矿中有价值元素，避免会造成资源的大量流失和浪费解决环境污染是亟需解决的技术问题。
发明内容
[0005] (一)要解决的技术问题
[0006] 为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种活化金属尾矿的方法。
[0007] (二)技术方案
[0008] 为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
[0009] 一种活化金属尾矿的方法，其包括如下步骤：
[0011] S2：在步骤S1所得金属尾矿粉中，加入Na2CO3及激发剂后，混合均匀，制得金属尾矿混合生料；其中，所述金属尾矿：Na2CO3：激发剂的质量比为1:0.698～2.98:0.01～0.02；
[0012] S3：将步骤S2所得混合生料在常压下进行焙烧，得到焙烧活性熟料；
[0017] 在一个优选的实施方案中，在步骤S3中，所述焙烧的温度为1050～1100℃。
[0018] 在一个优选的实施方案中，在步骤S3中，所述焙烧的时间为20～60分钟。
[0020] 在一个优选的实施方案中，在步骤S4中，所述(NH4)2SO4-HCl溶液中(NH4)2SO4的浓度为230g/L～280g/L，HCl的质量分数为10～20％；浸出时间为40～60分钟。
[0021] 在一个优选的实施方案中，所述尾矿包括但不限于铅锌尾矿、金银尾矿、铜尾矿、钼尾矿、稀土矿尾矿或铁尾矿中任一种或多种混合。
[0022] 本发明中采用机械力将金属尾矿研磨活化，获得的金属尾矿粉加入Na2CO3及激发剂，将金属尾矿中的金属在焙烧过程中进行还原，激发剂中含有煤粉将铁氧化物被还原为铁，可通过磁选进行分离，采用的是氮气或惰性气体氛围的焙烧，焙烧过程中回收烟气，将烟气通入水中回收汞、铅、镉、铬或砷，根据金属比重大小依次回收汞(13.546)、铅(11.35)、镉(8.64)、铬(7.0)、砷(5.727)；激发剂中含有铝酸钠和硫酸钠，使SiO2和一些重金属生成硅酸盐，通过(NH4)2SO4-HCl的浸出生成硅酸盐溶液和铝、锌或铜金属，通过过虑分离获得硅酸盐溶液，不溶物即为铝、锌或铜金属沉淀，铝、锌或铜金属根据尾矿不同分别获得金属不同。
[0023] 本发明优先选用的激发剂为铝酸钠、煤粉和硫酸钠的混合物，可有效将金属氧化物还原为金属，将二氧化硅转化为硅酸盐，一些重金属难还原的进入硅酸盐中；按质量比为1:0.698～2.98:0.01～0.02的金属尾矿：Na2CO3：激发剂进行混合可适用于多金属矿经选矿提取目标金属元素之后，所排出的尾矿，包括但不限于铅锌尾矿、金银尾矿、铜尾矿、钼尾矿、稀土矿尾矿和铁尾矿中的一种。激发剂使用过少，不能有效起到活化作用，过多会造成浪费。
[0024] 本发明在研究过程中单独采用(NH4)2SO4作为浸出体系硅酸盐浸出率很低，接近于0；单独以体积分数为15％的HCl作为浸出介质时锰、铁等杂质含量较高，而将(NH4)2SO4和盐酸混合后，浸出率可达到较高水平，避免了杂质元素的溶解，(NH4)2SO4溶液浓度低于230g/L时，体系内NH4+含量太少不足以在中将硅酸盐沉淀下来，而浓度高于280g/L时会造成NH4+的浪费，浸出时间优选为40～60分钟，少于40分钟不足将金属元素和硅酸盐浸出，超过60分钟后，金属元素将不再析出，为了节省时间成本，可选择最长浸出时间为60分钟。
[0025] (三)有益效果
[0026] 本发明的有益效果是：
[0027] 本发明的方法采用机械、化学和热活化相结合的方式，对金属尾矿的活性进行激发；可将剩余金属元素获得有效利用。
[0028] 本发明的方法具有过程简单、对设备无特殊要求、能耗低、工艺参数可控性好，容易实现工业化等优点。
[0029] 本发明的方法制备所得的焙烧活性熟料具有良好的可溶性，结构疏松，化学活性较强，可以将其中90％以上的铁、硅，以及各类金属组分得到有效活化，为尾矿中铁、硅，以及各类金属组分的有效分离回收、高效资源化利用奠定基础。本发明方法流程短、处理量大、生产成本低、环境友好、金属回收率高、经济收益高、可解决尾矿的回收利用问题。附图说明
[0030] 图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
[0031] 为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
[0032] 实施例1
[0033] 本实施例对铅锌尾矿进行活化，所用的铅锌尾矿的主要化学成分重量百分比含量为Pb：1.53％，Zn：1.23％，Fe2O3：11.73％，S：12.33％，Cu：0.02％，Hg：0.0004％，Au：0.04％，SiO2：35.25％，Al2O3：6.07％，CaO：12.59％，MgO：0.57％，Ge：0.0003％，K2O：1.5％，Ag：25.7％，Cd：0.003％，Ga：0.004％。
[0034] 对铅锌尾矿进行活化，如图1所示，其包括如下步骤：
[0035] S1：将金属尾矿研磨至200～250目金属尾矿粉；
[0036] S2：在步骤(1)所得金属尾矿粉中，加入Na2CO3及激发剂后，混合均匀，制得金属尾矿混合生料；其中激发剂为按质量比为1:1:1混合的铝酸钠、煤粉、硫酸钠质，金属尾矿：Na2CO3：激发剂的质量比为1:0.7:0.01。
[0037] S3：将步骤S2所得混合生料在常压下通入氮气进行无氧焙烧，焙烧温度为1100℃，时间为30分钟，得到烟气和焙烧活性熟料；
[0038] S4：焙烧活性熟料通过磁选回收铁，剩下物料用(NH4)2SO4-HCl溶液浸出，其中，(NH4)2SO4-HCl溶液中(NH4)2SO4的浓度为250g/L，HCl的质量分数为15％，浸出1小时后，过滤分离获得硅酸盐溶液和Ag、铝金属；
[0039] S5：所述步骤S3中焙烧后获得的烟气通入水中回收获得铅。
[0040] 经检测铁的回收率达到97.8％；铅的回收率为98％；铝的回收率为98.9％；硅、钠、钙、锌、铜进入硅酸盐中，硅的回收率97％；银的回收率为98.2％。
[0041] 实施例2
[0042] 本实施例对金尾矿进行活化，所用的金尾矿的主要化学成分重量百分比含量为Au：1.01mg/kg，Ag：16.5mg/kg，TFe：30.5％，S：7.88％，Cu：0.066％，Pb：0.24％，Al2O3：5.67％，SiO2：19.58％，CaO：3.59％，MgO：1.07％，Na2O：0.05％，K2O：0.03％，Zn：0.67％。
[0043] 对金尾矿进行活化，如图1所示，其包括如下步骤：
[0044] S1：将金属尾矿研磨至200～250目金属尾矿粉；
[0045] S2：在步骤S1所得金属尾矿粉中，加入Na2CO3及激发剂后，混合均匀，制得金属尾矿混合生料；其中激发剂为按质量比为1:3:1混合的铝酸钠、煤粉、硫酸钠质；金属尾矿：Na2CO3：激发剂的质量比为1:2.35:0.016。
[0046] S3：将步骤S2所得混合生料在常压下进行焙烧，焙烧温度为1050℃，时间为45分钟，得到烟气和焙烧活性熟料；
[0047] S4：焙烧活性熟料通过磁选回收铁，剩下物料用(NH4)2SO4-HCl溶液浸出，其中，(NH4)2SO4-HCl溶液中(NH4)2SO4的浓度为260g/L，HCl的质量分数为18％，浸出55分钟后，过滤分离获得硅酸盐溶液和金、铝金属；
[0048] S5：所述步骤S3中焙烧后获得的烟气通入水中回收获得金。
[0049] 经检测铁的回收率达到97.8％；金的回收率为98％；铝的回收率为98.2％；硅、钠、钙、锌、铜进入硅酸盐中，硅的回收率97％。
[0050] 实施例3
[0051] 本实施例对铜尾矿进行活化，所用的铜尾矿的主要化学成分重量百分比含量为Cu：0.45％，SiO2：67.4％，Al2O3：14.97％，CaO：3.65％，MgO：2.93％，K2O：3.7％，Na2O：0.27％，Fe2O3：2.84％，FeO：1.56％，S：1.33％，TiO2：0.73％，P2O5：0.24％，MnO：0.03％，Zn：
26mg/kg，As：15mg/kg，Cd：2.8mg/kg，Ni：0.0004％。
26mg/kg，As：15mg/kg，Cd：2.8mg/kg，Ni：0.0004％。
[0052] 对铜尾矿进行活化，如图1所示，其包括如下步骤：
[0053] S1：将金属尾矿研磨至200～250目金属尾矿粉。
[0054] S2：在步骤S1所得金属尾矿粉中，加入Na2CO3及激发剂后，混合均匀，制得金属尾矿混合生料；其中激发剂为按质量比为1:1.5:1混合的铝酸钠、煤粉、硫酸钠质；金属尾矿：Na2CO3：激发剂的质量比为1:2.98:0.02。
[0055] S3：将步骤S2所得混合生料在常压下通入氮气进行无氧焙烧，焙烧温度为1070℃，时间为40分钟，得到烟气和焙烧活性熟料。
[0056] S4：焙烧活性熟料通过磁选回收铁，剩下物料用(NH4)2SO4-HCl浸出，其中，(NH4)2SO4-HCl溶液中(NH4)2SO4的浓度为150g/L，HCl的质量分数为18％，浸出45分钟后，过滤分离获得硅酸盐溶液和铝金属沉淀。
[0057] S5：所述步骤S3中焙烧后获得的烟气通入水中回收获得Cd和砷。
[0058] 经检测铁的回收率达到98.4％；铝的回收率为98.7％；硅、钛、钙、锌、镁进入硅酸盐中，硅的回收率99％；Cd的回收率为97％；砷的回收率为98％。
[0059] 实施例4
[0060] 本实施例对钼尾矿进行活化，所用的钼尾矿的主要化学成分重量百分比含量为SiO2：77.4％，Al2O3：11.07％，Fe2O3：1.73％，TiO2：0.25％，K2O：3.5％，Na2O：1.55％，MgO：0.47％，CaO：0.59％，P2O5：0.1％，Cu：0.01％，SO3：0.13％，MnO：0.13％，Mo：0.01％，PbO：
0.002％。
0.002％。
[0061] 对钼尾矿进行活化，如图1所示，其包括如下步骤：
[0062] S1：将金属尾矿研磨至200～250目金属尾矿粉。
[0063] S2：在步骤S1所得金属尾矿粉中，加入Na2CO3及激发剂后，混合均匀，制得金属尾矿混合生料；其中激发剂为按质量比为1:2.3:1混合的铝酸钠、煤粉、硫酸钠质；金属尾矿：Na2CO3：激发剂的质量比为1:1.5:0.015。
[0064] S3：将步骤S2所得混合生料在常压下通入氮气进行无氧焙烧，焙烧温度为1050℃，时间为50min得到烟气和焙烧活性熟料。
[0065] S4：焙烧活性熟料通过磁选回收铁，剩下物料用(NH4)2SO4-HCl浸出，其中，(NH4)2SO4-HCl溶液中(NH4)2SO4的浓度为255g/L，HCl的质量分数为15％；浸出40分钟后，过滤分离获得硅酸盐溶液和铝金属沉淀。(NH4)2SO4-HCl
[0066] S5：所述步骤S3中焙烧后获得的烟气通入水中回收获得铅。
[0067] 经检测铁的回收率达到96.9％；铝的回收率为98.3％；铅的回收率为95％；硅、钛、钙、镁进入硅酸盐中，硅的回收率99％。
[0068] 实施例5
[0069] 本实施例对稀土尾矿进行活化，所用的稀土尾矿的主要化学成分重量百分比含量为TFe：18.5％，S：1.33％，F：11.45％，P：1.53％，K2O：3.7％，CaO：22.65％，FeO：2.56％，SiO2：14.04％，MgO：2.73％，Al2O3：1.17％，REO：5.57％，Nb2O5：0.182％，K2O：0.7％，Na2O：5.27％；REO为氧化铈。
[0070] 对稀土尾矿进行活化，如图1所示，其包括如下步骤：
[0071] S1：将金属尾矿研磨至200～250目金属尾矿粉。
[0072] S2：在步骤S1所得金属尾矿粉中，加入Na2CO3及激发剂后，混合均匀，制得金属尾矿混合生料；其中，激发剂为按质量比为1:3:1混合的铝酸钠、煤粉、硫酸钠质；金属尾矿：Na2CO3：激发剂的质量比为1:2:0.02。
[0073] S3：将步骤S2所得混合生料在常压下进行焙烧，焙烧温度为1090℃，时间为25分钟，得到烟气和焙烧活性熟料。
[0074] S4：焙烧活性熟料通过磁选回收铁，剩下物料用(NH4)2SO4-HCl浸出，其中，(NH4)2SO4-HCl溶液中(NH4)2SO4的浓度为280g/L，HCl的质量分数为17％，浸出40分钟后，过滤分离获得硅酸盐溶液和铝金属；
[0075] S5：所述步骤S3中焙烧后获得的烟气通入水中回收获得铅。
[0076] 经检测铝的回收率为99％，铁的回收率达到98.2％，铅的回收率为97％；Nb，镁、钙进入硫酸盐溶液中。
[0077] 实施例6
[0078] 本实施例对铁矿进行活化，所用的铁尾矿的主要化学成分重量百分比含量为Fe：18.22％，Al2O3：2.64％，K2O：1.71％，SiO2：20.32％，Cr：0.003％，Cu：0.05％，Pb：0.0022％，Mn：0.583％，Hg：1.89％，CaO：1.95％，Ni：0.024％，Ba：8.24％。
[0079] 对铁尾矿进行活化，如图1所示，其包括如下步骤：
[0080] S1：将金属尾矿研磨至200～250目金属尾矿粉；
[0081] S2：在步骤S1所得金属尾矿粉中，加入Na2CO3及激发剂后，混合均匀，制得金属尾矿混合生料；其中激发剂为按质量比为1:2.7:1混合的铝酸钠、煤粉、硫酸钠质；金属尾矿：Na2CO3：激发剂的质量比为1:2.5:0.02。
[0082] S3：将步骤S2所得混合生料在常压下进行焙烧，焙烧温度为1065℃，时间为35分钟得到烟气和焙烧活性熟料；
[0083] S4：焙烧活性熟料通过磁选回收铁，剩下物料用(NH4)2SO4-HCl溶液浸出，其中，(NH4)2SO4-HCl溶液中(NH4)2SO4的浓度为245g/L，HCl的质量分数为14％，浸出50分钟后，过滤分离获得硅酸盐溶液；
[0084] S5：所述步骤S3中焙烧后获得的烟气通入水中回收获得汞和铬。
[0085] 经检测汞、Cd或As未检出；Mn、Ba、Ca等进入硅酸盐中，铁的回收率达到97％；汞回收率为98％；铬回收率为95％；有部分铬进入硅酸盐。
[0086] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
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