1、國內外高嶺土尾礦的利用研究
1.1 高嶺土尾礦用于建筑材料方面
在土建工程中,主要以水泥、沙子、石塊三種原料,加水攪拌形成混凝土,為了降低成本,常常利用某些尾礦、粉煤灰等固體廢棄物代替砂石等骨料。
袞礦集團分公司的馮寶俠發(fā)現水洗后的高嶺土尾礦,可代替建筑用砂,用于制備混凝土空心砌磚,經(jīng)過(guò)反復試驗,多次優(yōu)化,最后確定了高嶺土尾礦添加的合適比例。按照 m(中砂):m(高嶺土尾礦):m(水泥):m(粉煤灰):m(水)=11.2:67.1:16:3.6:2.1時(shí),制得符合國家標準的混凝土空心砌塊。
昆明冶金高專(zhuān)的蘭瓊對高嶺土尾礦的物理化學(xué)性能進(jìn)行分析,將礦渣經(jīng)過(guò)分選,得到模數為 3.5 的高嶺土尾礦,屬于粗砂范圍,可做硂細骨料生產(chǎn)一種外觀(guān)為灰白色的硂小型空心砌磚,為了使強度達到國家標準,又參入骨料總重量的 30%瓜子石作為粗骨料,其強度標準達到國標。
兗礦集團北海分公司的楊華明等人申請了“高嶺土尾礦復合粉及在預拌混凝土中的應用”一項專(zhuān)利。專(zhuān)利中記載高嶺土尾礦、氧化鈣、水玻璃等物質(zhì)通過(guò)機械研磨得到高嶺土尾礦復合粉體,該粉體完全可用于混凝土中,混凝土的力學(xué)性能、耐久性完全不受到影響。
1.2 高嶺土尾礦中回收有價(jià)值的組分
龍巖高嶺土公司的陸文瑞、郭啊明等人通過(guò) X-射線(xiàn)衍射和顯微鏡對高嶺土尾礦進(jìn)行化學(xué)成分及粒徑分析,采用配礦、水力選礦的方法回收200目、325目粒徑的高嶺土精礦。
中國高嶺土公司(蘇州)的張忠飛、陳麗坤等通過(guò)崩解、分散、深加工篩析等處理手段,將高嶺土尾礦成功制得硫化礦、石英砂及高嶺土三種產(chǎn)品。其中,硫化礦石可用于硫酸的生產(chǎn)及貴重金屬的提煉,而石英砂主要用于建筑材料方面,高嶺土可做為陶瓷及耐火材料制備的原材料,實(shí)踐證明該技術(shù)易于操作,生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)硬,值得在高嶺土企業(yè)推廣。
翟棟等人從高嶺土尾礦中提取鉛鋅等金屬,提高了高嶺土尾礦的利用價(jià)值。蘇州高嶺土尾礦經(jīng)過(guò)搖床分選、混合浮選等手段得到了鉛礦及鋅礦,它們的品位分別達到31.67%、31.27%,回收率也分別達到了83.11%、68.17%,實(shí)現了有色金屬的高效回收利用。
王煒在利用搖床,分別實(shí)現了高嶺土尾礦中的鉛、鋅、銅的回收。尤國平使用重浮聯(lián)合工藝流程,回收黃鐵礦。
1. 3 高嶺土尾礦在陶瓷、玻璃方面的應用研究
高嶺土尾礦含 SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO 等其他有用組分,在制備陶瓷玻璃過(guò)程中,添加其他必要的組成部分,經(jīng)過(guò)熔融、水淬、裝模、熱處理、脫模、拋光等深加工工藝制備獲得。
廣東寶豐陶瓷科技的郭福瓊等人發(fā)明一種綜合利用多種尾礦生產(chǎn)的日用陶瓷及其制造方法。將澄坑土尾礦、郭棟瓷土尾礦、土地窠高嶺土尾礦、長(cháng)石、按照適當比例的粘土,混合,在采用球磨、篩分、除鐵、壓濾、煉制等工序,最后燒制成日用陶瓷品。生產(chǎn)成本低廉,質(zhì)量好,不僅有效避免資源的浪費,而且環(huán)境污染小,適合普遍推廣。
桂林電子工業(yè)學(xué)院陳國華等人利用高嶺土尾礦為主要原料,再添加適量的氧化鎂、硼酸、磷酸二氫銨等物質(zhì)采用焙燒法制備出低溫燒結性能的微晶玻璃,其具介電常數及膨脹系數低和電阻率高的特點(diǎn),滿(mǎn)足微電子封裝的要求。高嶺土尾礦量的引入量達到55%,拓寬了高嶺土尾礦的應用領(lǐng)域,帶來(lái)了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
桂林工學(xué)院的王海利用高嶺土尾礦和白云石制備出膨脹系數為6.5-7.1×10-6/℃(30-380)玻璃陶瓷,該陶瓷具有硬度高,耐酸堿的特點(diǎn)。
景德鎮陶瓷學(xué)院歐克英等人在高嶺土尾礦進(jìn)行物相分析后,對尾礦進(jìn)一步加工,獲得了石英精礦、長(cháng)石精礦,云母精礦,瓷泥精礦等多種工業(yè)原料,實(shí)現了高嶺土開(kāi)發(fā)無(wú)尾礦新工藝,尾礦制備出來(lái)的產(chǎn)品不僅達到各個(gè)行業(yè)的標準,更應用于高檔陶瓷、普通電焊條、特種焊條、玻璃馬賽克等行業(yè)。陸小波利用高嶺土尾礦為主要原料,經(jīng)科學(xué)實(shí)驗開(kāi)發(fā)出一種高溫陶瓷釉。其工藝流程如下:

J.Y.P.Leite等以高嶺土尾礦為研究對象,利用現代科學(xué)技術(shù)手段,發(fā)現尾礦主要以長(cháng)石、高嶺石、白云母等礦物構成,其中尾礦中的三氧化二鋁含量達到市場(chǎng)的需求的礦品含量,進(jìn)行加工,可以做陶瓷的原料。
袞礦北海的高嶺土公司的趙日浩通過(guò)對砂質(zhì)高嶺土尾礦的篩分、洗滌,獲得與國家標準理化性能相符的建筑用砂,再利用水洗后的高嶺土尾礦、粉煤灰及水按照一定的配比生產(chǎn)混凝土空心砌磚,如果再進(jìn)一步對尾礦進(jìn)行處理即可得到純凈的二氧化硅,可用于制備微晶玻璃,相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)上市。
1. 4 高嶺土綜合利用工藝的研究
針對含有石英、白長(cháng)母、長(cháng)石及其他礦物的高嶺土礦產(chǎn)資源,使用重選、脫泥、篩分、浮選、機碓等技術(shù)手段,通過(guò)適當的工藝,可以獲得高嶺土精礦及云母、長(cháng)石、石英等精礦物,甚至可以做到無(wú)尾礦選礦。
由蔡有興、孫學(xué)強發(fā)明,采用搗碎、篩分、旋流器三級分離工藝流程可獲得石英精礦、高嶺土精泥、陶瓷等三種合格產(chǎn)品,為該類(lèi)礦產(chǎn)的綜合利用提供一條新的途徑,圖 1-2 即是高嶺土深加工產(chǎn)品的流程圖。
肖國琪針對云南臨滄高嶺土具有高鋁、鉀、鈉、鐵、鈦等有害金屬含量低、礦物組成復雜的特點(diǎn),設計一套新型高嶺土綜合利用與無(wú)尾礦工程。工藝流程如圖 l-3所示。

該工藝流程將原礦通過(guò)選礦得到 60%的精礦和 40%的尾礦,進(jìn)一步加工成各種產(chǎn)品,實(shí)現了高嶺土資源的清潔、高效利用(利用率達到 100%),為高嶺土產(chǎn)業(yè)換代,資源的合理利用及可持續發(fā)展提供了示范效應。
1. 5 高嶺土尾礦用于研制絮凝劑的研究
聚合氯化鋁鐵(PAFC)是在氯化鋁的基礎上,引入三價(jià)鐵離子,在溶液水解的過(guò)程中通過(guò)羥基架橋、共聚形成的一種新型高分子絮凝劑。自 1980 以后,西歐公開(kāi)了關(guān)于聚合氯化鋁鐵的制備專(zhuān)利之后,PAFC 的制備,應用專(zhuān)利與報道逐漸增多。聚合氯化鋁鐵的成功研制,極大范圍的拓寬了無(wú)機絮凝劑的使用范圍,對印染廢水、煉油廢水、含菌廢水、造紙廢水的處理效果,明顯優(yōu)于同類(lèi)別的聚合氯化鋁及氯化鋁鐵,且藥劑本身相對穩定,反應時(shí)間短,絮體形成之大,沉降快,溶于過(guò)濾,鋁殘留少等優(yōu)點(diǎn),特別在處理高濃度廢水,低溫廢水時(shí),更具有顯著(zhù)效果,因此在水處理界引起巨大轟動(dòng),掀起學(xué)術(shù)界研制聚合氯化鋁鐵新的狂潮。
目前制備聚合氯化鋁鐵主要有三類(lèi)方法:1、堿中和共聚法,此法制備的聚合氯化鋁鐵較為純凈,主要用于研究 PAFC 的晶型結構與性質(zhì);2、高溫煅燒法,用于大規模的工業(yè)生產(chǎn);3、工業(yè)酸浸法,利用固體廢棄物來(lái)合成 PAFC,這種方法成本低,具有巨大的市場(chǎng)前景。
近年來(lái),隨著(zhù)人民群眾環(huán)保意識不斷增強,如何開(kāi)發(fā)出實(shí)用、高效、低毒且沒(méi)有二次污染的絮凝劑成為熱點(diǎn)和難點(diǎn)的研究。在前人基礎上,可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行拓展:
(1)繼續深入理論研究的基礎上,重點(diǎn)研究絮凝劑的微觀(guān)結構與晶型特征
(2)進(jìn)一步優(yōu)化絮凝劑中各組分的最佳配比及工藝
(3)加強復合絮凝劑的研究開(kāi)發(fā)
(4)引進(jìn)新的工藝條件與設備,使絮凝劑制備的原料來(lái)源更加廣泛,生產(chǎn)更加經(jīng)濟適用的絮凝劑。
以高嶺土尾礦為原料制備的絮凝劑與傳統的高分子絮凝劑相比,具有以下特點(diǎn)①水解速度快,絮體形成快且密實(shí),沉降時(shí)間短,提高了凈化效率。②處理很高濁度的含泥沙的水和受污染的水,并且水質(zhì)的濁度越高,除濁的效果越明顯。③受溫變化小。④具有寬廣的使用范圍,適用于生活飲用水,工業(yè)用水,生活用水以及各類(lèi)污水的處理,對原水的鋁離子及混凝產(chǎn)生的鋁都可以有效的除去,投加后易保持水質(zhì) pH 值的穩定。⑤藥劑量低,效果好,比其它混凝劑節約成本。
邱侃利用 α-Al2O3在酸中良好的活性,利用高嶺土尾礦不僅成功制備了符合國家標準的堿式聚合氯化鋁鐵,還將殘渣中的二氧化硅進(jìn)行富集處理,用于制備水玻璃及建筑涂料的填料。
胡俊虎等人采用一步酸溶法,利用煤系高嶺土尾礦,制成聚合氯化鋁鐵絮凝劑(PAFC),處理黃河水,去濁率達到99%以上,效果很好。
趙莉莉使用廉價(jià)的鐵屑及高嶺土制備 PAFC,并應用于環(huán)城河中藍藻的去除,達到良好的效果,此工藝成本較低,具有良好的推廣前景。
李傳常利用劣質(zhì)高嶺土制備聚合氯化鋁,用于處理實(shí)際廢水,實(shí)驗結果表明:廢水的濁度、色度和 COD 分別降低了 96%,96%,76%,去污效果非常明顯。
此外,高嶺土尾礦利用朝著(zhù)功能化、智能化、環(huán)保協(xié)調化發(fā)展。
2、高嶺土尾礦資源化利用存在的問(wèn)題
綜上所述,目前在高嶺土尾礦的資源化利用的研究并不少,均存在以下幾個(gè)方面缺點(diǎn):1、提取的成分較為單一;2、剩于殘渣沒(méi)有進(jìn)一步處理,容易造成二次污染;3、高嶺土尾礦資源化利用的產(chǎn)業(yè)化還不多。如果根據高嶺土尾礦的來(lái)源不同,結合高嶺土尾礦的化學(xué)組成,以降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟效益,兼顧社會(huì )責任,才能實(shí)現高嶺土尾礦的資源化利用。
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