一种利用稀土尾矿制备的稀土负载型功能材料及其制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明针对我国稀土尾矿资源化利用程度很低，资源化产品价值不高的的困境，提出以尾矿为主要原料来制备颗粒稀土负载型功能材料。技术关键过程主要包括：(1)稀土尾矿陶粒制备；(2)陶粒沸石化过程；(3)沸石陶粒稀土负载过程。制成的多孔颗粒稀土负载型功能材料含有发达的孔结构和稀土功能成分，具有比表面积大、吸附能力强、易于固液分离等优势。
【专利说明】一种利用稀土尾矿制备的稀土负载型功能材料及其制备工
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【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以稀土尾矿为主要原料的多孔颗粒稀土负载型功能材料及制备方法，属于环境功能材料与固废资源综合利用领域。属于稀土尾矿的高附加值资源化利用技术。制得的颗粒稀土负载型功能材料对水中五价砷离子有高效去除能力，且易于实现固液分离。
【背景技术】
[0002]稀土尾矿是矿山选矿厂采用一定工艺，经过机械洗选后排放至尾矿库的废弃物，是稀土工业固体废弃物的主要组成部分。每生产It稀土精矿要排出数十吨尾矿。目前，我国的稀土尾矿基本未实现综合利用，以包钢为代表的稀土开采企业，对于稀土尾矿的处理方式是注入尾矿坝。大量尾矿堆弃不但造成极大资源浪费，而且又对周围生态环境造成严重破坏。从目前已有的研究报道来看，包钢的尾矿坝正面临一系列问题:1.虽然尾矿含有中稀土资源(7%左右，以铈为主)，但一直没有找到合适的选矿和冶炼方法。2.尾矿的重金属(包括稀土元素)含量相当高，已经对周边造成了严重的环境污染。所以，对于那些品位较低、没有冶炼价值，同时有对生态环境有严重影响的稀土尾矿来说，进行资源化利用研究有显著意义。
【发明内容】
[0003]针对目前稀土尾矿难以实现资源化利用的问题，本文提出了利用稀土尾矿制备颗粒稀土负载型功能材料的技术路线。
[0004]本发明所述的颗粒稀土负载型功能材料的具体生产工艺过程包括以下主要步骤:
[0005]粉磨过程:首先利用球磨机或雷蒙磨将稀土尾矿制成粉末，粉末的细度一般为100目以下。粉末细度需保证加水后粉末浆体有一定粘性，使成球过程顺利进行。
[0006]制粒过程:将稀土尾矿粉料、稻壳灰按重量比20:1混合均匀，加入10?15%的水，利用混料机搅拌成浆体。利用对辊造粒机或成球盘将稀土尾矿粉末制成直径3?15_的生料球。生料球的强度应保证在回转窑中不会破碎。
[0007]烧结过程:利用进料机等设备将生料球载入高温炉内(包括马弗炉、烧结机、回转窑等设备)进行烧结处理。烧结过程中要注意控制温度、升温速率等工艺参数。一般取烧结温度为1000?1100°C。烧结后的产品冷却后即可得到颗粒稀土负载型功能材料。
[0008]甄选过程:将制得的颗粒稀土负载型功能材料放入水中，利用水选法取密度接近于lg/cm3的颗粒稀土负载型功能材料即为本发明所述的颗粒稀土负载型功能材料。此密度的颗粒稀土负载型功能材料用于污水处理工艺可有效降低水力损失，使颗粒稀土负载型功能材料在滤池中充分运行，提高污水处理效率。
[0009]粉磨过程:首先利用球磨机或雷蒙磨将稀土尾矿制成粉末，粉末的细度一般为100目以下。粉末细度需保证加水后粉末浆体有一定粘性，使成球过程顺利进行。
[0010]制粒过程:将稀土尾矿粉料、稻壳灰按重量比20: I混合均匀，加入10?15%的水，利用混料机搅拌成浆体。利用对辊造粒机或成球盘将稀土尾矿粉末制成直径3?15_的生料球。生料球的强度应保证在回转窑中不会破碎。
[0011]烧结过程:利用进料机等设备将生料球载入高温炉内(包括马弗炉、烧结机、回转窑等设备)进行烧结处理。烧结过程中要注意控制温度、升温速率等工艺参数。一般取烧结温度为1000?1100°C。烧结后的产品冷却后即可得到稀土尾矿陶粒。
[0012]水热处理:将多孔陶粒颗粒放入密闭式可加热反应釜中，并加入浓度为lmol/L的NaOH溶液，固液比取1/5?1/10。将釜中固液混合物搅拌3?5分钟，以便固液充分混合。将反应釜加热至90?110°C进行水热处理，保温5?12小时。在此条件下，陶粒表面部分硅铝溶解于液相中，并在陶粒表面原位结晶，形成沸石相，随着反应时间延长，沸石相逐渐增多并形成沸石多孔结构。同时，在此过程中，稀土尾矿中含有的大量稀土元素也进入液相，随着沸石晶体的形成，稀土离子通过离子交换作用被沸石所吸附，实现稀土元素在沸石表面的负载。最终即可得到稀土负载沸石陶粒材料，即为本发明所述的颗粒稀土负载型功能材料。
[0013]本发明的优势如下:本发明有效地利用的稀土尾矿，可减轻稀土尾矿的环境危害，实现稀土尾矿的高附加值资源化利用。符合国家发展循环经济，节能减排利废的基本国策。
【具体实施方式】
[0014]下面给出的实施例对本发明作进一步的说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述
【发明内容】
做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0015]实施例1:
[0016]取稀土尾矿500g，将稀土尾矿颗粒放入球磨机，在300转/分下运行15分钟，取出得到的粉体。将粉体、稻壳灰、水按重量比20: I: 3混合，搅拌均匀制成料浆。利用成球盘将料浆制成直径10?15_的料球。将料球放入马弗炉炉内进行烧结，烧结温度取1000°C，保温10分钟。将得到的稀土尾矿陶粒放入密闭式可加热反应釜中，并加入浓度为lmol/L的NaOH溶液，固液比取1/5。将釜中固液混合物搅拌3分钟，然后将反应釜加热至100°C，在此温度下保温5小时。反应结束后利用过滤实现固液分离，得到的固相产品用清水洗涤3次后即为本发明所述的颗粒稀土负载型功能材料。
【权利要求】
1.一种稀土负载型功能材料，其特征是:(1)该功能材料的基体为沸石陶粒，表面负载有无定形稀土氧化物；(2)其主要制备原料为稀土尾矿，占原料总质量的70%以上；(3)该功能材料为颗粒状，对水中五价砷离子有高效吸附去除能力，并且吸附后容易进行固液分离。
2.—种权利要求1所述的稀土负载型功能材料的制备方法，其特征是主要包括以下两个关键工艺步骤:(I)以稀土尾矿为主要原料进行多孔陶粒烧制；(2)对得到的陶粒进行碱水热处理，在此过程中，实现陶粒表面的沸石化，以及表面稀土负载的过程；(3)水洗过程:将得到的产物进行水洗，去除表面多余的碱液。最终得到稀土负载型功能材料。
3.按照权利要求2所述的稀土负载型功能材料的制备方法，其特征在于:步骤(1)中稀土尾矿陶粒制备主要包括以下几个关键工艺步骤:(I)利用雷蒙磨、球磨机等将稀土尾矿制成100目一下的粉料；(2)将稀土尾矿粉料、造孔剂、水混合均匀，制备成具有一定塑性的料浆；(3)利用造粒机将料浆制成直径3~15mm的生料球；(4)将生料球在900~1100°C下进行烧结。(5)冷却后可得所述稀土尾矿陶粒。
4.按照权利要求2所述的稀土负载型功能材料的制备方法，其特征在于:步骤(2)中碱水热处理主要包括以下几个关键工艺步骤:(I)将稀土尾矿陶粒放入密闭反应釜中进行碱水热处理，碱水热条件为--反应温度100°C，反应时间6小时，氢氧化钠浓度lmol/L，固液比为1: 5。水热处理过程中实现了陶粒的表面沸石化，同时尾矿中的稀土离子溶解于碱液中，然后被表面沸石所 吸附，实现表面稀土负载。
【文档编号】C04B38/06GK104069806SQ201410226387
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】王川, 杨双 申请人:内蒙古大学