一种利用矿热炉熔融石棉尾矿生产镁硅钙肥料的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用矿热炉熔融石棉尾矿生产镁硅钙肥料的方法，首先将石棉尾矿配加石墨进入球磨机球磨；配炭量为矿物量的2.4%，质量百分比；选用含碳量为85%的石墨配碳；球磨机将物料球磨到100目出料；将以上物料采用干式压球机进行压球，球体尺寸在30～100mm之间；将球体通过加料系统加入矿热炉冶炼，熔融状态保持30min，倒出炉内的渣液；渣液缓冷后进入球磨机磨细到150目，出料过程中物料首先通过0.4T的磁选机选铁、钴、镍，然后物料经过150目的滚筒筛筛粉，筛上物作为特殊尾料，进行金属铬的挑选作业；滚筒筛的筛下物作为中微量元素肥料的原料，作为粉剂可以直接应用于农田，也可以造粒后作为中微量元素肥料使用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用矿热炉熔融石棉尾矿生产镁硅钙肥料的方法
本专利技术涉及一种利用矿热炉熔融石棉尾矿生产镁硅钙肥料的方法。
技术介绍
石棉是国民经济建设过程中重要的矿物原料。石棉多产生于蛇纹岩矿物带，每生产一吨石棉，产生40吨的尾矿废弃物蛇纹岩。石棉尾矿因为富含Cr、镍、钴、铜、铁等重金属，对于环境和动植物的危害严重，是典型的的危险废弃物，原产于阿尔金山和昆仑山在新疆若羌县境内的石棉尾矿的部分成分如下表所述：根据以上的表格可知，蛇纹石是镁的一种含水硅酸盐矿物。其化学组成为3MgO·2SiO2·2H2O或MgO[Si4O10](OH)8，石棉尾矿中间的重金属含量大，对于土壤的危害较大。查阅文献（1）檀竹红，郑水林在2007年第3期的《中国非金属矿工业导刊》上公布的题为“石棉尾矿现状及资源化利用研究进展”论文中间，有以下的内容表述：“我国石棉尾矿堆积量大，对环境造成极大污染。自20世纪90年代以来，我国科技工作者对石棉尾矿的综合利用进行了一些研究，但目前为止，虽然一些开发项目的应用前景看好，工业化利用方面却是进展缓慢，甚至还没有真正意义上的高效工业化综合利用”的内容表述；（2）吴春香、宋鹏程、孙红娟、彭同江在2014年第4期的《中国非金属矿工业导刊》上公布的题为“温石棉及尾矿资源化利用研究进展”论文中间，有以下的内容表述：“温石棉尾矿属于工业固废，虽然对有价组分提取研究比较深入，但除甘肃阿克塞和新疆依吞布拉克工业园进行中试外，还未进行工业化生产，并且生产工艺有待解决，如氨水的挥发、硫酸对器械、环境的污染等问题。”的内容表述；（3）苏庆平、龙小玲在2009年第1期的《矿产综合利用》杂志上公布的题为“石棉尾矿的危害及综合利用途径”论文中间有“石棉尾矿中含有大量未选出的细小短纤维,这些短纤维随风飘荡,造成大气质量的破坏。近年来随着高温等离子体技术的发展,意大利、法国等发达国家研发出石棉废物高温晶体化技术，在高温下石棉废物被熔融，不再呈现纤维状,而转换成为耐磨、耐腐蚀的玻璃陶瓷”的内容表述。通过以上的文献表述可知，目前还没有利用石棉尾矿生产肥料的工艺方法介绍，也没有去除石棉尾矿中间重金属的工艺方法介绍。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用矿热炉熔融石棉尾矿生产镁硅钙肥料的方法，能够对石棉尾矿进行有效处理，变废为宝。本专利技术的目的是这样实现的，一种利用矿热炉熔融石棉尾矿生产镁硅钙肥料的方法，首先将石棉尾矿配加石墨进入球磨机球磨；配炭量为矿物量的2.4%，质量百分比；选用含碳量为85%的石墨配碳；球磨机将物料球磨到100目出料；将以上物料采用干式压球机进行压球，球体尺寸在30～100mm之间；将球体通过加料系统加入矿热炉冶炼，熔融状态保持30min，倒出炉内的渣液；渣液缓冷后进入球磨机磨细到150目，出料过程中物料首先通过0.4T的磁选机选铁、钴、镍，然后物料经过150目的滚筒筛筛粉，筛上物作为特殊尾料，进行金属铬的挑选作业；滚筒筛的筛下物作为中微量元素肥料的原料，作为粉剂可以直接应用于农田，也可以造粒后作为中微量元素肥料使用。专利技术人根据冶金学原理和机械力化学反原理，结合蛇纹岩的矿物学特点，发现利用石棉尾矿粉末，配入石墨碳，在球磨机内进行磨粉加工，这一过程中，可以使石墨碳能够均匀的分布于石棉尾矿的粉末中间，将粉末的粒度控制在100目，在这一过程中，机械力化学反效应能够促使石棉尾矿中间的晶体结构发生晶格畸变，部分的蛇纹岩结晶水发生脱水反应，将这些混合物在干式压球机上造球，生产成为含有还原剂碳的球团，然后将球团加入矿热炉进行熔融，在熔融过程中，球团之间的碳与石棉尾矿中间的重金属Cr、Cd、Ni、Co、Mo以及氧化铁进行反应，实现这些金属氧化物的金属化，然后待熔融还原以后，将融化的渣夜倒出矿热炉，缓冷处理以后，熔融的渣夜凝固成为块状的矿物，将二次矿物进行破碎和去除金属后，将二次矿物粉末到150目，就成为能够被植物吸收的枸溶性缓释肥料。本专利技术的技术原理基于以下的创新点：1)首先利用石墨碳作为还原剂还原石棉尾矿中间铁的氧化物和重金属的氧化物，使之达到金属化的目的。2)为达到这一目的，首先将石棉尾矿添加石墨碳进行球磨，石墨的层状结构，在球磨的过程中，起到助磨剂的作用，降低球磨的难度，同时通过球磨机的作业，将石墨相对均匀的散布在物料中间。3)在球磨机的作业过程中，由于机械力化学反应的作用，石棉尾矿中间的结晶水部分完成脱水反应，这对于后续在矿热炉冶炼降低冶炼电耗有贡献。4)将磨粉后的原料压球，加入到矿热炉中间，进行通电冶炼，由于石墨碳能够均匀的分布在炉料中间，并且石墨碳的加入量是按照还原重金属和氧化铁为依据的，所以矿热炉内的还原反应，能够将石棉尾矿中间的重金属进行金属化，成为金属小液滴，弥散在渣夜中间，对于环境有危害的重金属Pb，由于其蒸汽压较低，首先还原后汽化，再进入除尘系统，成为除尘灰，这一过程中，首先实现了蛇纹岩的脱铅工艺。5)熔融后保持30min的自还原反应后，将熔融的渣夜倒出后缓冷，防止金属化后的重金属二次氧化。6)在经过上述矿热炉的熔融还原反应后，蛇纹岩中间的纤维成为再结晶的矿物组织，消除了石棉纤维对于环境的危害。7)同样在矿热炉的熔融状态下，矿物中间的SiO2、MgO、CaO等晶体结构在高温下发生晶型转变，成为结构简单的晶体结构。8)将缓冷后的矿物进行破碎，再到球磨机内球磨到150目，使得其中的矿物成分，成为能够被植物吸收的枸溶性肥料成分。9)在球磨机出了后，将原料进入磁场强度为0.4T的皮带机磁选系统，金属化的铁、镍、钴具有磁选，首先被0.4T的磁场磁选分离，Cr金属颗粒在后续的150目的筛分系统被筛分选出，这样实现了石棉尾矿的脱除重金属元素的目的，达到了钙镁硅等元素的肥料化目的。10)富集了Pb的除尘灰，作为铅冶炼原料被加以利用。本专利技术的关键化学反应如下：MgO[Si4O10](OH)8→3MgO·2SiO2+2H2O(球磨机内的机械力化学反应)3MgO·2SiO2→3MgO+2SiO2（矿热炉1898℃范围内的局部反应[陈家祥数据图册653页]）MgO·SiO2（s）→MgO·SiO2（l）（硅镁石液化反应温度1577℃[陈家祥数据图册653页]）MgO·SiO2（s）→MgO（s）+SiO2（s）（固态下的分解反应，反应温度25～1898℃）αSiO2（s）→βSiO2（l）（高温下的二氧化硅的晶型转变反应，肥效反应）Cr2O3+3C→2Cr+3CO（铬的金属化还原反应）Fe2O3+3C→2Fe+3CO（铁的金属化还原反应）FeO+C→Fe+CO（铁的金属化还原反应）NiO+C→Ni+CO（镍的金属化还原反应）CoO+C→Co+CO（钴的金属化还原反应）MnO+C→Mn+CO（锰的金属化还原反应）其中的脱铅反应过程如下：铅的熔点327.3℃,沸点1744℃,密度11.34g/cm3,PbO熔点885℃。氧化铅与碳和CO发生下列反应:PbO(l)+C=Pb(g)+CO(g)ΔG0=252700-247.92T从上式可知开始反应温度为746℃。PbO(l)+CO=Pb(g)+CO2(g)ΔG0=86150-76.92T由上式计算可知开始反应温度为847℃。由上述反应可知,氧化铅非常容易被碳或CO还原成铅。所以石棉尾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用矿热炉熔融石棉尾矿生产镁硅钙肥料的方法，其特征在于：首先将石棉尾矿配加石墨进入球磨机球磨；配炭量为矿物量的2.4%，质量百分比；选用含碳量为85%的石墨配碳；球磨机将物料球磨到100目出料；将以上物料采用干式压球机进行压球，球体尺寸在30～100mm之间；将球体通过加料系统加入矿热炉冶炼，熔融状态保持30min，倒出炉内的渣液；渣液缓冷后进入球磨机磨细到150目，出料过程中物料首先通过0.4T的磁选机选铁、钴、镍，然后物料经过150目的滚筒筛筛粉，筛上物作为特殊尾料，进行金属铬的挑选作业；滚筒筛的筛下物作为中微量元素肥料的原料，作为粉剂可以直接应用于农田，也可以造粒后作为中微量元素肥料使用。

【技术特征摘要】
2018.09.05 CN 20181103411801.一种利用矿热炉熔融石棉尾矿生产镁硅钙肥料的方法，其特征在于：首先将石棉尾矿配加石墨进入球磨机球磨；配炭量为矿物量的2.4%，质量百分比；选用含碳量为85%的石墨配碳；球磨机将物料球磨到100目出料；将以上物料采用干式压球机进行压球，球体尺寸在30...

【专利技术属性】
技术研发人员：慕湧，慕心珵，俞海明，李秉勃，吴汉元，
申请(专利权)人：若羌县圣地石棉尾料再利用科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65