一种金属尾矿无害化的处理方法技术

一种金属尾矿无害化的处理方法，包括以下步骤：(1)对待处理的金属尾矿进行分析，对于以石英、长石为脉石矿物、SiO2含量大于35wt％的金属尾矿，使用旋流分离器或跳汰设备分离其中的石英和部分长石，使金属尾矿中SiO2含量小于35wt％；(2)测定金属尾矿中铁的含量，按照铁含量的多寡，将金属尾矿分为高铁含量尾矿和低铁含量尾矿，前者采用全炭还原法，后者采用改进的熔融氧化法，回收铁和重金属Hg、Pb、Cr、Cd、As；去除有毒、有害选矿添加剂，残留重金属转化为硅酸盐稳定态化合物，最后成为无害化金属尾矿资源再利用原料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属生态环境与矿山循环经济交叉

技术介绍
1.我国金属尾矿现状和危害据不完全统计，2000年以前我国尾矿总量为50. 亿吨，其中，铁尾矿量沈.14亿吨，主要有色金属尾矿量21. 09亿吨，黄金尾矿量2. 72亿吨，其它0. 31乙吨。2000年排放尾矿量达到6亿吨，据此推算，现有尾矿的总量应在80亿吨以上，而且还在以每年产生5亿吨尾矿的速度增长(工信部2009年6月19日网上发布尾矿综合利用潜力丰厚)。这些尾矿除了占用大量土地，还破坏生态环境，造成严重的水土流失、扬尘和污染水源。大量尾矿库潜伏的泥石流、山体滑坡、溃坝等地质灾害时刻危害着我国社会和经济的可持续发展。例如1993年发生在西北地区的黑风暴事件，就是因为沙尘暴将甘肃金昌市一座 34万吨镍尾矿全部抛上天空而形成了一场罕见的黑风暴，造成85人死亡，31人失踪，264人受伤；12万头(只)牲畜死亡、丢失，73万头(只)牲畜受伤；37万公顷农作物受灾，4330 间房屋倒塌，直接经济损失达7. 25亿元人民币。再如2007年9月8日山西省临汾市襄汾县塔儿山铁尾矿库发生崩坝事件，造成268人遇难或失踪。2.我国金属尾矿资源化利用现状和问题(1)利用现状1)尾矿二次分选回收有价金属元素和非金属元素我国绝大多数金属矿为共生和伴生矿床。国家发展和改革委员会在2006年12月 24日发出的“十一·五”资源综合利用指导意见中指出“继续支持攀枝花、白云鄂博、金川三大资源综合利用基地建设......以铁矿、铜矿、铝土矿、金矿、铅锌矿、钨矿为重点，建设若干个尾矿再选示范工程。”国内各国营矿山企业均不同程度地开展有价金属元素的回收工作。2)金属尾矿农用1971年，张夫道、姜孝礼与原山东淄博铝厂合作，利用该厂赤泥，用水洗脱钠盐后， 在浙江金华和江西红壤地区布置了 47个田间肥效试验，作物为水稻、油菜、大麦、玉米、大豆、蚕豆、柑桔，增产8. 5% 17.0%，研究结果刊登在山东省土壤肥料研究所1972年科学研究年报上(1970年中国农科院土壤肥料研究所下放至山东德州市，在山东省内称山东省土壤肥料研究所，当时正值“文革”期间，所有学术刊物停刊，土肥所用“年报”形式与兄弟单位交流)。1973年张夫道等利用招远高磷金尾矿生产过磷酸钙，由山东省化工厅主持， 建成了年产5000吨磷肥厂，该项研究总结“选金废渣中加入硫酸脱除氰化物与生产普钙技术”刊登在山东省土壤肥料研究所1974年科学研究年报和山东省化工厅1974年第5期简报上，因当时环保意识太浅薄，仅考虑脱除氰化物，没有考虑重金属污染问题，也没有测定尾矿中重金属含量。3)用作建筑材料金属尾矿用于生产普通墙体砖、水泥原料、装饰材料的原料、铺路材料、微晶玻璃原料等。4)用作矿山采空区填料。5)通过磁化作用，用作土壤改良剂和磁化肥料。6)利用尾矿复垦种植农作物。(郭建文、王建华等，我国铁尾矿资源现状及综合利用，现代矿业，2009(10):23 25)⑵存在问题1)尾矿利用率低据统计资料，至2008年我国矿山土地复垦率只有10% 12% (包括煤矿)，金属尾矿综合利用率只有8. 2%左右。2)重金属污染物扩散据黄兰椿等测定，大宝山尾矿直接用于制造磁化肥料，出现重金属含量严重超标问题。其中，Cr超标6. 8倍，1 超标12. 7倍，肥料施入土壤将造成重金属污染物的扩散(黄兰椿等，大宝山金属硫化矿尾矿综合利用途径研究，金属矿山，2009(7) :164 168.)；马钢磁化尾矿土壤改良剂中HKCcUCr严重超标。“磁化”一词在选矿上非常重要，但在农业上， 特别是土壤肥料上意义不大，我国肥料(包括土壤调理剂)生产许可登记时，只认养分含量、重金属含量和田间试验效果，不看是否磁化，所谓磁化肥料和磁化土壤改良剂与磁化水一样均为广告语言。3)尾矿复垦的问题①尾矿复垦种植作物将富集重金属，无论人还是畜禽食用均不安全。②仍存在泥石流隐患。尾矿又称尾砂，其物理性质像流砂一样，即使在尾矿库上复土植树也不安全。我国90%以上的尾矿坝筑建在山谷中，高出下游居民区数十米甚至百米， 如果山洪暴发依然存在崩坝产生泥石流的危险。例如黑龙江省宁安市沙兰镇旧尾矿库，有可能是日本人在伪满时开矿遗留下来的，早已是林木茂密，2005年6月11日因暴雨发生泥石流，将沙兰镇小学淹埋，105名小学生死亡。因此金属尾矿资源化再利用之前必须进行无害化处理，去除其中的有毒、有害物质，才能真正提高金属尾矿的利用率，保护生态环境。专利技术目的本专利技术的目的在于提供，回收、钝化金属尾矿中的重金属，去除有毒、有害的选矿添加剂，并使金属尾矿中的中、微量元素活化成有效态化合物，提高金属尾矿再利用的利用率，对环境无污染。本专利技术的具体描述1、金属尾矿分类依据和无害化处理方法的选择1.1金属尾矿分类依据对全国各类金属尾矿调查和取样分析测定结果，铁尾矿占金属尾矿总存量的 52 %，主要有色金属尾矿占42 %，黄金尾矿占5. 4 %，其它金属尾矿占0. 6 %，可见铁尾矿数量最大；从各金属尾矿含铁(Fe)量看，铁尾矿含全铁(T Fe)大约8. 0% 15%，最高为21.37% (酒钢铁尾矿)；在其它金属尾矿中，铝土尾矿含全铁量7. 81% 30.0%，镍尾矿含11.沘％，铅锌尾矿含16. 16 % 洸.61 %，锰尾矿含8.05%，黄金尾矿含7. 8 % ；34 % ； 还有些金属尾矿含铁量相对较低，例如钼尾矿含全铁量< 2 %，铜尾矿含全铁量3. 85% 4. 64%,钨尾矿含全铁量2. 0% 7. 27%，锡尾矿含全铁量2. 4% 3. 15%。为了便于对金属尾矿进行无害化处理，本专利技术以金属尾矿含全铁(T Fe)量8.0%为基准，将金属尾矿分为两大类一类是高铁含量金属尾矿(T8.0%)，另一类相对应的是低铁含量金属尾矿(T Fe < 8. 0% )。1. 2金属尾矿无害化处理方法的选择高铁含量金属尾矿选择全炭还原法进行无害化处理，低铁含量金属尾矿选择改进的熔融氧化法进行无害化处理。(1)全炭(C)还原法还原法回收金属尾矿中的铁，目前广泛使用的方法是采用CO还原的方法，也就是首先将炭(C)氧化生成⑶，再与反应，分别生成狗304和狗，为了与全炭还原法有所区别，本专利技术人称为半炭还原法。全炭(C)还原法，顾名思义，采用炭(C)直接还原的方法，将!^e2O3转化为狗304、 FeO转化为Fe，该方法的好处是不需要将炭转化为C0，炭(C)直接参与还原反应，节约能源煤炭。(2)改进的熔融氧化法本专利技术通过添加降低熔点助剂白云石(MgCO3 · CaCO3)，可降低熔融反应温度，对传统的熔融氧化方法进行了改进，所以称为改进的熔融氧化法。2、金属尾矿无害化处理内容 本专利技术的无害化处理包括三个方面，第一，将SW2含量大于35wt %、以石英、长石为脉石矿物的金属尾矿中的石英和部分长石分离出来，用作建材的原料；第二，将主要的重金属Hg、Pb、Cd、As从尾气中回收，Cr2O3磁选回收，残留重金属采用钝化技术，使之转化为稳定态化合物，符合《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJJ309-2009)的重金属限值标准；第三，去除有毒、有害选矿添加剂。所谓重金属钝化是指重金属通过尾气回收后，残留重金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种金属尾矿无害化的处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（１）对待处理的金属尾矿进行分析，对于以石英、长石为脉石矿物、ＳｉＯ２含量大于３５ｗｔ％的金属尾矿，使用旋流分离器或跳汰设备分离其中的石英和部分长石，使金属尾矿中ＳｉＯ２含量小于３５ｗｔ％；对于ＳｉＯ２含量小于３５ｗｔ％的待处理的金属尾矿不需要分离其中的石英和长石；（２）测定步骤（１）得到的金属尾矿中的全铁含量，按照全铁含量的多寡，将金属尾矿分为高铁含量尾矿和低铁含量尾矿，高铁含量金属尾矿采用全炭还原法进行无害化处理；低铁含量金属尾矿采用改进的熔融氧化法进行无害化处理；所述全炭还原法为：（ａ）回收铁使用含炭（Ｃ）量大于８０ｗｔ％的无烟煤在还原条件下使Ｆｅ２Ｏ３转化为Ｆｅ３Ｏ４、ＦｅＯ转化为铁，用ＣａＯ吸收ＣＯ２，冷却后磁选回收铁，其化学反应式为：６Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃ＝４Ｆｅ３Ｏ４＋ＣＯ２２ＦｅＯ＋Ｃ＝２Ｆｅ＋ＣＯ２ＣａＯ＋ＣＯ２＝ＣａＣＯ３根据化学反应式计算无烟煤和ＣａＯ加入量，为保证反应完全，无烟煤和ＣａＯ的添加量均较理论值多１０％，将无烟煤、ＣａＯ和金属尾矿分别磨细至－２００目，混合均匀后在还原焙烧回转窑中进行焙烧，焙烧温度为１１００℃～１１５０℃，焙烧时间为２５－３０ｍｉｎ；焙烧后的混合物料冷却后通过磁选回收铁；（ｂ）尾气中回收重金属重金属汞、铅、镉、砷在高温还原条件下呈Ｈｇ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓ形态挥发或升华进入尾气，按照其比重大小顺序：Ｈｇ＞Ｐｂ＞Ｃｄ＞Ａｓ用酸或氢氧化钠溶液回收，铬呈Ｃｒ２Ｏ３形态，具有磁性，在磁选铁时回收；所述改进的熔融氧化法为：添加降低熔点助剂白云石，将白云石、分离石英和部分长石后的金属尾矿磨细至－２００目，混合均匀后送入氧化焙烧回转窑中进行焙烧，焙烧温度为１２００℃～１２５０℃，焙烧时间为２０－２５ｍｉｎ，形成熔融态金属尾矿混合物料，使用高压水枪快速水淬熔融物料；白云石添加量按以下公式计算，公式中酸性氧化物包括ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３和ＳＯ２，碱性氧化物包括ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ；重金属汞、铅、铬、砷呈氧化物形态进入尾气，用酸或氢氧化钠溶液回收，铬呈Ｃｒ２Ｏ３形态，磁选回收；无论采用全炭还原法还是改进的熔融氧化法，在高温焙烧下，有机选矿添加剂均分解，中、微量元素转化为枸溶性有效态化合物，残留重金属转化为硅酸盐稳定态化合物。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张夫道，
申请(专利权)人：张夫道，
类型：发明
国别省市：11