銅尾礦粉利用價值
銅尾礦粉利用價值近年來得到越來越多的企業(yè)重視，其本身作為固廢礦物，對環(huán)境形成污染。但通過銅選礦尾礦粉加工設(shè)備(礦渣粉立磨機械)加工后，華麗變身，從頁獲得了價值的倍增。
銅尾礦渣
一、銅礦尾成分及粒度
銅礦尾砂中主要以石英礦物為主, 云母次之, 此外還含有少量的綠泥石、方解石、白云石、黃鐵礦、褐鐵礦等, 其主要化學(xué)成分是Si O2、Al2O3、Fe O、Fe2O3和Ca O等, 同時含有Zn、Mn、Cu、Fe等微量元素。目前, 我國銅尾礦主要有以下幾種利用途徑。
銅尾礦選鐵，鐵精粉做重介質(zhì)粉
重介質(zhì)粉又稱磁鐵礦粉是粉末冶金的一種主要是用來工業(yè)洗煤用。一般其含鐵品位50%以上磁性物含量95%以上真密度大于4.5t/m3細(xì)度-325網(wǎng)目達(dá)80%以上。 重介質(zhì)選煤是用密度介于凈煤與矸石(或中煤)之間的液體作為介質(zhì)進(jìn)行分選的方法。密度低于介質(zhì)的凈煤漂浮而密度高于介質(zhì)的矸石或中煤則下沉然后分別收集歸入不同的產(chǎn)品。
重介質(zhì)粉的作用：
①重介質(zhì)粉選礦；在選礦過程中，用重介質(zhì)進(jìn)行預(yù)選，可以除去大量單體脈石，使進(jìn)入下一工序的礦石量大大減少，從而可以提高選礦廠生產(chǎn)能力，節(jié)省選礦費用。
分選的礦粒有合適的粒度下限和粒度上限：
因為粒度很小的礦粒特別是礦粒密度接近于重介質(zhì)密度時，礦粒沉降速度很小，因而分離過程很慢，分選效率將大大降低。所以，在工業(yè)生產(chǎn)上，為了保證礦粒分離有較快的速度和較高的準(zhǔn)確性，粒度下限是有限制的，即粒度不能太小。
因此，在應(yīng)用重介質(zhì)選分前，常常篩去細(xì)粒部分。目前金屬礦在利用重介質(zhì)選礦時粒度下限一般為2～3mm，如果采用重介質(zhì)旋流器時，粒度下限可降低0.5mm。
入選粒度上限，主要根據(jù)設(shè)備條件和礦石的浸染特性而定。對金屬礦選礦來說，一般是70～100mm。目前常用重介質(zhì)選礦來處理粗粒嵌布或集合體嵌布的礦石。
②重介質(zhì)粉洗煤的基本原理：
懸浮液中煤泥含量當(dāng)懸浮液中加重介質(zhì)時，懸浮液中煤泥有助于提高其穩(wěn)定性，但是根據(jù)懸浮液密度和黏度的要求，不同的分選情況下，煤泥的含量應(yīng)進(jìn)行控制。懸浮液密度低，則煤泥含量應(yīng)高些；密度較高，則煤泥的含量應(yīng)低些。
原煤的可選性重介質(zhì)選煤的依據(jù)是煤的可選性，根據(jù)原煤的可選性來確定懸浮液的密度。如果入選原煤的可選性有明顯差別，應(yīng)分開入選或者混勻后再入選。
二、銅尾礦粉利用現(xiàn)狀
1. 銅尾礦用于礦井充填或復(fù)墾土地
采礦區(qū)充填是目前被認(rèn)為直接利用銅尾礦最有效的方法之一。該方法具有來源充足、物流快速和就地取材等優(yōu)點, 并且還能省掉增建、擴建尾礦庫的費用。中國甘肅的金川公司曾進(jìn)行了一系列尾砂充填試驗, 包括全尾砂和細(xì)砂二合一充當(dāng)骨料、分級尾砂用作膠凝充填骨料、全尾砂膠凝充填等試驗。試驗結(jié)果表明, 尾砂在低摻入濃度以及全水速凝條件下充填效果較好, 可有效解決井下充填料缺乏、細(xì)泥筑壩等難題, 并且可省去選礦廠脫泥工序。
在土地復(fù)墾方面, 銅尾礦的再利用也受到國內(nèi)外的普遍重視。在美國、德國、澳大利亞等國家的礦山土地復(fù)墾率已達(dá)到80%, 而我國礦山的土地復(fù)墾工作起步較晚, 直到1980年后期這項工作才開始加快。20世紀(jì)90年代初, 馬鞍山礦山研究院曾在姑山尾礦庫開展了關(guān)于植被復(fù)墾方面的研究, 研究人員開發(fā)研制出了一種“冶金礦山土地復(fù)墾專家系統(tǒng)”, 它能夠為不同地域、不同氣候狀況、不同土壤及礦石特征的礦山提供最佳的復(fù)墾方案和專家意見。
銅尾礦用于井下充填或復(fù)墾植被還存在許多問題。由于尾礦中硫含量較高, 無機硫和單質(zhì)硫如果在空氣中暴露時間過長, 會很容易被空氣中的氧氣氧化, 從而加速尾礦的酸化過程, 并且在酸性條件下還會進(jìn)一步加快銅等伴生金屬向生物效態(tài)的轉(zhuǎn)化, 導(dǎo)致惡性循環(huán), 這對植物的長期生存極為有害。
2.銅尾礦用于生產(chǎn)水泥
銅尾礦粉利用價值倍增需通過礦渣粉立磨機械進(jìn)行制粉深加工后方能發(fā)揮其用途。銅尾礦經(jīng)過遴選，制粉成水泥礦粉所具備的相應(yīng)比表面積等工藝后，用作水泥原料，具有較大優(yōu)勢。
銅尾礦具有水泥生產(chǎn)所需的多種礦物成分, 且粒度細(xì)、類型多, 作為水泥生產(chǎn)用原料, 因其粒度細(xì)小, 用于水泥生產(chǎn)可減少破碎、粉磨成本。
礦渣粉立磨機械生產(chǎn)的銅尾礦粉
另外, 銅尾礦中含有Fe、Cu、Zn等微量元素, 可用作水泥復(fù)合礦化劑, 這些微量元素不僅可以降低燒成溫度, 還能改善制品的性能。因此, 與黏土等原料相比, 具有較大優(yōu)勢。
目前, 國內(nèi)已對利用銅尾礦煅燒生產(chǎn)水泥做了大量工作。大部分研究結(jié)果表明, 在水泥生料中單獨摻入或混合摻入銅尾礦時, 可有效提高水泥熟料的質(zhì)量和產(chǎn)量, 并且能夠降低燒成能耗。山東省昌樂縣特種水泥廠進(jìn)行配料時, 發(fā)現(xiàn)在摻入5%的銅尾礦后能極大的提高生料的易燒性和降低燒成溫度, 噸水泥熟料耗煤比標(biāo)定指標(biāo)降低16個百分點左右, 同時可滿足企業(yè)對高標(biāo)號水泥的生產(chǎn)要求;利用銅尾礦代替復(fù)合礦化劑, 可使企業(yè)生產(chǎn)成本降低12個百分點。施正倫等在2 500 t/d的新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線上進(jìn)行了浙江諸暨銅尾礦替代黏土配料的應(yīng)用試驗研究。試驗結(jié)果表明, 摻銅尾礦配料較黏土配料, 其熟料平均日產(chǎn)量提高10.07個百分點, 熟料標(biāo)煤耗降低8.29個百分點。但研究的同時發(fā)現(xiàn), 大冶銅尾礦摻雜到水泥中的比例只能達(dá)到24%左右, 其他銅尾礦的摻合量在5%~13%。由于銅尾礦中微量元素最終將固溶于熟料礦物中, 在水化過程中, 水泥顆粒表面形成一層薄膜, 阻礙了水泥的早期水化, 使水泥早期強度降低。
3. 銅尾礦制作免燒磚
利用尾礦制備的免燒磚主要原料往往為細(xì)尾砂, 配以少量的骨料和水泥以及外加劑, 再摻入一定量的水, 均勻攪拌后在壓力機上模壓成型, 脫模后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護, 即成尾礦免燒磚成品。馮啟明等先對四川某銅選廠的尾礦進(jìn)行了礦物相組成、化學(xué)組成、粒度分析, 之后利用混凝土發(fā)泡劑和廢棄聚苯泡沫粒作為預(yù)孔劑, 適量的水泥和石灰作為尾礦激發(fā)劑, 通過調(diào)整尾礦、石灰和水泥的質(zhì)量配比, 進(jìn)行澆注、搗壓, 并且在自然條件下和蒸養(yǎng)條件下養(yǎng)護, 最后制備出了強度為10.4 MPa的免燒磚。
利用尾礦制備免燒磚具有生產(chǎn)工藝簡單、投資少、見效快的特點, 且可大量利用銅尾礦制備性能良好的免燒制品。銅尾礦中的石英含量很低, 與Ca O的反應(yīng)活性低, 且銅尾礦級配較差、粒度過細(xì), 直接用于生產(chǎn)將會嚴(yán)重影響蒸壓灰砂磚的質(zhì)量, 不宜單獨作為生產(chǎn)蒸壓灰砂磚的原料。利用銅尾礦制備免燒磚需要在原料中摻入高Si O2含量的硅質(zhì)材料。
4. 銅尾礦制備微晶玻璃
不同產(chǎn)地的銅尾礦化學(xué)組成波動較大, 其主要化學(xué)成分為Si O2, 還含有大量的Al2O3和Fe2O3, 除此之外, 仍有少量的Ca O、K2O以及Na2O等化學(xué)成分。根據(jù)銅尾礦化學(xué)組成的特征, 利用銅尾礦制備微晶玻璃通常選擇Ca O-Fe2O3-Si O2[13]及Ca O-Al2O3-Si O2體系作為配料的依據(jù)。
江勤以鋼渣、銅尾礦、粉煤灰為主要原料, 以Cr2O3和Fe2O3為復(fù)合晶核劑, 采用熔融法制備以透輝石 (Ca (Fe, Al) (Si, Al) 2O6) 為主晶相的Ca O-Al2O3-Si O2系統(tǒng)的復(fù)合尾礦微晶玻璃, 最后得到體積密度分別為2.99, 3.12 g/cm3, 吸水率、耐酸堿性近乎達(dá)到0, 抗彎強度分別為192.99, 225.82 MPa的復(fù)合尾礦微晶玻璃;同時, 它的耐急熱急冷性能優(yōu)于大理石、瓷質(zhì)磚和花崗巖這3種材料, 尾礦利用率達(dá)到60%以上。閻浩等以銅尾礦為主要原料, 選擇Ca O-Fe2O3-Si O2體系作為配料依據(jù), 混合料在1 450℃保溫23 h, 再經(jīng)退火和晶化處理后制得了以硅灰石為主晶相的微晶玻璃;最后對制得的微晶玻璃進(jìn)行一系列理化性能測試, 結(jié)果表明其性能比大理石和花崗巖更優(yōu)異, 并且還在基礎(chǔ)玻璃配方中進(jìn)一步摻入不同的晶核劑, 分別引人4%~10%的Cr2O3、Ti O2、P2O5, 在還原氣氛下燒制, 各得到咖啡色、淡黃色和灰白色的微晶玻璃。匡敬忠等利用德興銅礦的銅尾礦也獲得了主晶相為硅灰石的微晶玻璃, 并且研究了尾礦加入量、晶核劑的種類、Ca O摻入量對核化晶化過程的影響。
6. 銅尾礦生產(chǎn)陶瓷
建筑陶瓷通常為燒結(jié)制品, 從陶瓷的形成條件看, 它對坯料的化學(xué)組分要求不高, 一般能夠滿足成型條件, 任何成分系統(tǒng)均可能形成陶瓷材料。尾礦中含有大量的硅酸鹽礦物, 富含Si O2和Al2O3, 此外還含有Fe2O3、Ca O、Na2O和K2O等低熔點成分, 具有作為陶瓷坯體瘠原料和熔劑原料的基礎(chǔ), 可生產(chǎn)尾礦釉面磚等陶瓷制品。利用尾礦生產(chǎn)陶瓷制品, 不但可以充分利用廢棄尾礦, 緩解對生態(tài)環(huán)境的破壞, 還可大大改善陶瓷材料的隔音、隔熱性能。
杜斌等以粉煤灰和銅尾礦為主要原料, 摻加膨潤土和赤泥, 以長石為助熔劑, PVA為穩(wěn)泡劑, 松香皂為發(fā)泡劑, 利用漿料發(fā)泡燒結(jié)法進(jìn)行泡沫陶瓷外墻保溫板的制備。生產(chǎn)該制品適宜的原料組成為粉煤灰40%、銅尾礦38%、長石10%、膨潤土10%、赤泥2%, 用松香皂發(fā)泡后泡沫引入量為15%時具有較好的綜合性能, 可制得吸水率為0.95%、體積密度為1.00 g/m3、顯氣孔率為0.61%、抗壓強度為7 MPa、導(dǎo)熱系數(shù)為0.10 W/ (m·K) 的泡沫陶瓷。丁向群等利用銅尾礦為主要原料, 以磷酸鹽為主的無機液體黏結(jié)劑、碳粉為主的固體發(fā)泡劑、金屬氧化物和金屬氫氧化物為固化劑, 通過調(diào)整各原料的用量, 在900℃時成功制備出輕質(zhì)陶瓷材料。
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