一种钢渣-氰化尾渣胶凝材料及其制备方法和应用与流程

[0001]
本发明属于金属循环利用技术领域，尤其涉及一种钢渣-氰化尾渣胶凝材料及其制备方法和应用。


背景技术：

[0002]
氰化尾渣是国内黄金冶炼后排放的废渣，全国黄金行业每年都会排放大量的氰化渣，随着生产的不断发展，每年氰化渣的排放量都有所增加。尤其是近年以来，随着生产工艺的不断改进，氰化法已被广泛采用，相应的氰化尾渣的大量排放，带来了一些严重的问题。无论是浮选金精矿的氰化尾渣还是全泥氰化渣，其共同特点是渣的粒度很细，如广东河台金矿氰化渣粒度小于37um的占90％，河北金厂峪金矿小于350目的占99％以上，山东莱州三山岛金矿20um占80％以上。氰化渣一般作为固体废弃物的形式用尾矿库的形式堆存。氰化渣经选矿过程粒度变细，表面积增大，大量堆存时容易流动和坊塌，造成植被破坏和伤人事故。随着氰化渣数量的增加，坝高也相应的增高。从氰化渣中综合回收有价元素有金、银、铜、铅、锌、硫、铁，然而铁相包裹金相，造成直接氰化金回收率很低。如何有效回收氰化尾渣中的铁，并对选铁后的氰化尾渣进行有效利用，是一个急待解决的技术难题。
[0003]
钢渣是生产钢铁过程中产生的主要固体废弃物之一，由于炼钢中为提取杂质使用石灰后而大量排出的熔融物，其排放量约为粗钢产量的12％～20％，近些年我国年排放钢渣约7～8千万吨，但其利用率不足40％。根据炼钢工艺的不同，所产生的钢渣有转炉钢渣、精炼渣、铸余渣、电炉钢渣、预处理渣等，我国钢渣中95％以上为转炉炼钢的钢渣，因此大部分的钢渣研究都是围绕转炉炼钢的钢渣。钢渣一般含有10％～30％的金属铁，其回收利用不但可以提高钢铁冶金原料的利用率，同时也是钢渣综合利用的先决条件，可以为钢铁企业带来巨大的经济效益和环境效益。
[0004]
如何对钢渣和氰化尾渣进行有效利用，变废为宝，大大减轻环境污染的同时，还能实现重大的经济效益和社会效益，这一技术难题急待人们去解决。


技术实现要素：

[0005]
本发明提出一种钢渣-氰化尾渣胶凝材料及其制备方法和应用，该发明既可以有效的消耗钢渣和氰化渣，实现节能环保的目的，同时也能变废为宝，使固废产生较高的经济价值。
[0006]
本发明一种钢渣-氰化尾渣胶凝材料，由以下质量百分比的各物质组成：
[0007][0008]
进一步的，所述选铁废渣为钢渣和氰化尾渣选铁后剩余的废渣。
[0009]
进一步的，所述钢渣的主要化学成份为：sio2为20～40％，cao为20～40％，al2o3为5～10％，mgo为2～4％，fe2o3为20～30％。
[0010]
进一步的，所述氰化尾渣的主要化学成份为：sio2为30～50％，tfe为30～50％。
[0011]
进一步的，所述选铁废渣的制备方法包括以下步骤：
[0012]
s1、原状钢渣经过混凝土碳化箱碳化后，经颚式破碎机破碎，再经球磨机粉磨，形成钢渣粉；
[0013]
s2、将钢渣粉与氰化尾渣1:1混合，通过干式强磁滚轮分离为：铁粉1和混合料1；
[0014]
s3、将混合料1粉磨至100～200m2/kg，通过风选分为：100～160m2/kg的粗渣1和160～200m2/kg的细渣1；
[0015]
s4、将粗渣1继续通过干式弱磁滚轮分离为：粗渣2和铁粉2；
[0016]
s5、将细渣和粗渣2混合后，经振动陶瓷磨粉磨至400～800m2/kg，形成混合料2；
[0017]
s6、将混合料2继续通过干式弱磁滚轮分离为：细渣2和铁粉3；铁粉1、铁粉2和铁粉3均为选矿铁粉；细渣2即为选铁废渣。
[0018]
进一步的，所述步骤s1中碳化时间为24-72h，球磨机粉磨至小于2mm。
[0019]
进一步的，所述步骤s2中干式强磁滚轮的磁场强度为1.5～2t，磁选机转速为10～20r/min。
[0020]
进一步的，所述步骤s4和s6中干式弱磁滚轮的磁场强度为50～80mt，磁选机转速为10～20r/min。
[0021]
本发明还包括上述钢渣-氰化尾渣胶凝材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0022]
sa、将电石渣置于600～800℃煅烧，自然冷却后，粉磨至比表面积为300～500m2/kg；加气混凝土废料破碎至<2mm，烘干、粉磨至比表面积为300～500m2/kg；脱硫石膏粉磨至表面积为400～600m2/kg；
[0023]
sb、将步骤s1处理后的电石渣、加气混凝土废料、脱硫石膏与钢渣-氰化尾渣的选铁废渣按比例混合，制备得到钢渣-氰化尾渣胶凝材料。
[0024]
本发明还包括上述钢渣-氰化尾渣胶凝材料在水泥重点应用，将钢渣-氰化尾渣胶凝材料和硅酸盐水泥混合，制备得到钢渣-氰化尾渣水泥，其中，钢渣-氰化尾渣胶凝材料与硅酸盐水泥的质量比为9:1～7:3。
[0025]
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
[0026]
1)本发明钢渣和氰化尾渣中磁选铁粉的方法，利用钢渣和氰化渣为主要原料，制备方法简单、易行，可实现钢渣和氰化渣的规模化利用，提高了多种固体废弃物的附加值；
[0027]
2)本发明所需原料来源广泛，价格低廉，固体废弃物的综合利用率基本达到90％以上；
[0028]
3)3)本发明对提炼后的废渣亦可用作水泥混合材掺合料，可降低水泥生产成本，实现了固体废弃物的再次利用，实现了固体废弃物的绿色可持续发展。
[0029]
4)本发明的胶凝材料对氰化渣中含有的氰根离子有固化作用，体系中加入电石渣调节ph至为碱性，同时以fe
3+
、fe
2+
为催化剂，使得氰根离子转化成沉淀，被加气混凝土废料中的微小空隙所吸附，达到吸附氰根离子的效果。同时，胶凝材料水化后主要生成了c-s-h凝胶和aft，c-s-h凝胶与体系中的cn-发生如下反应：c-s-h+cn
-→
c-s-h-cn-。另外，由于
cn-加入，aft结晶度变差，体系中形成ca-cn钙矾石，使得cn-完全固化在水化产物内部，并相互叠加相互包裹，最终达到固化氰根离子的目的。
附图说明
[0030]
图1是本发明钢渣-氰化尾渣胶凝材料的制备方法工艺流程图。
具体实施方式
[0031]
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0032]
本发明公开了一种钢渣-氰化尾渣胶凝材料，由以下质量百分比的各物质组成：
[0033][0034]
所述选铁废渣为钢渣和氰化尾渣选铁后剩余的废渣；进一步的，所述钢渣的主要化学成份为：sio2为20～40％，cao为20～40％，al2o3为5～10％，mgo为2～4％，fe2o3为20～30％；所述氰化尾渣的主要化学成份为：sio2为30～50％，tfe为30～50％。
[0035]
所述选铁废渣的制备方法包括以下步骤：
[0036]
步骤1、原状钢渣经过混凝土碳化箱碳化24～72h后，经颚式破碎机破碎，再经球磨机粉磨至小于2mm，形成钢渣粉；
[0037]
步骤2、将钢渣粉与氰化尾渣1:1混合，通过干式强磁滚轮分离为：铁粉1和混合料1；其中，磁场强度为1.5～2t，磁选机转速为10～20r/min；
[0038]
步骤3、将混合料1粉磨至100～200m2/kg，通过风选分为：100～160m2/kg的粗渣1和160～200m2/kg的细渣；
[0039]
步骤4、将粗渣1继续通过干式弱磁滚轮分离为：粗渣2和铁粉2；其中，磁场强度为50～80mt，磁选机转速为10～20r/min；
[0040]
步骤5、将细渣和粗渣2混合后经振动陶瓷磨粉磨至400～800m2/kg，形成混合料2；
[0041]
所述步骤s6为：将混合料2继续通过干式弱磁滚轮分离为：细渣2和铁粉3；铁粉1、铁粉2和铁粉3均为选矿铁粉，细渣2即为选铁废渣。
[0042]
选矿铁粉的化学成分为：tfe为66-72％，s为0.02-0.03％，p为0.01-0.015％，sio2为5-8％，as为0.03-0.04％，sn为0.03-0.05％，zn为0.05-0.08％，pb为0.05-0.08％。
[0043]
钢渣中的铁颗粒硬度高、延展性好，因此铁粒子含量多的钢渣可磨性差，而钢渣细磨有助于将钢渣中的铁粒子“裸露”出来。这些“裸露”出来的铁粒子被磁铁选出，提高回收率。而氰化尾渣，虽然粒度变细，然而铁相包裹金相，为获得高回收率，亦需通过粉磨的方式将铁粒子“裸露”出来。
[0044]
本发明还公开了钢渣-氰化尾渣胶凝材料的制备方法，具体如下：将电石渣置于600～800℃煅烧，自然冷却后，粉磨至比表面积为300～500m2/kg；加气混凝土废料破碎至<2mm，烘干、粉磨至比表面积为300～500m2/kg；脱硫石膏粉磨至比表面积为400～600m2/kg；
将上述物料与钢渣-氰化尾渣的选铁废渣按比例混合，制备得到钢渣-氰化尾渣胶凝材料。
[0045]
本发明还公开了一种上述的钢渣-氰化尾渣胶凝材料在水泥中的应用，将钢渣-氰化尾渣胶凝材料和硅酸盐水泥混合，制备得到钢渣-氰化尾渣水泥，其中，钢渣-氰化尾渣胶凝材料与硅酸盐水泥的质量比为9:1～7:3。
[0046]
实施例1
[0047]
一种钢渣-氰化尾渣胶凝材料，由以下质量百分比的各物质组成：
[0048][0049]
所述选铁废渣的制备方法包括以下步骤：原状钢渣经过混凝土碳化箱碳化48h后，经颚式破碎机破碎，再经球磨机粉磨至小于2mm，形成钢渣粉；将钢渣粉与氰化尾渣1:1混合，将混合料通过磁场强度为1.5t，磁选机转速为10～20r/min干式强磁滚轮分离为：铁粉1和混合料1；将混合料1粉磨至100～200m2/kg，通过风选分为：100～160m2/kg的粗渣1和160～200m2/kg的细渣；将粗渣1继续通过磁场强度为50mt、磁选机转速为15r/min干式弱磁滚轮分离为：粗渣2和铁粉2；将细渣和粗渣2混合后经振动陶瓷磨粉磨至400～800m2/kg，形成混合料2；将混合料2继续通过干式弱磁滚轮分离为：细渣2和铁粉3；铁粉1、铁粉2和铁粉3均为选矿铁粉，细渣2即为选铁废渣。
[0050]
通过以上步骤处理，收集到的铁粉，经检测，铁金属化率32.57％，铁品位58.13％，铁回收率62.72％。
[0051]
本实施例中，选矿铁粉的化学成分为：tfe为66-72％，s为0.02-0.03％，p为0.01-0.015％，sio2为5-8％，as为0.03-0.04％，sn为0.03-0.05％，zn为0.05-0.08％，pb为0.05-0.08％。
[0052]
本实施例中，钢渣的主要化学成份为：sio2为20～40％，cao为20～40％，al2o3为5～10％，mgo为2～4％，fe2o3为20～30％。
[0053]
本实施例中，氰化尾渣的主要化学成份为：sio2为30～50％，tfe为30～50％。
[0054]
实施例1中钢渣-氰化尾渣胶凝材料的制备方法如下：将电石渣置于600℃煅烧，自然冷却后，粉磨至比表面积为300m2/kg；加气混凝土废料破碎至<2mm，烘干、粉磨至比表面积为300m2/kg；脱硫石膏粉磨至比表面积为400m2/kg；将上述物料与钢渣-氰化尾渣选铁废渣按比例混合，制备得到钢渣-氰化尾渣胶凝材料。其中，钢渣-氰化尾渣胶凝材料按质量百分比配比为：选铁废渣30％、加气混凝土废料20％、电石渣20％、脱硫石膏30％。
[0055]
将钢渣-氰化尾渣胶凝材料和硅酸盐水泥混合，制备得到钢渣-氰化尾渣水泥，其中，钢渣-氰化尾渣胶凝材料与硅酸盐水泥的质量比为9:1。该水泥强度等级为42.5，初凝时间为46min终凝时间为398min，比表面积为324m2/kg。
[0056]
按照hj484-2009《水质氰化物的测定容量法和分光光度法》测氰化物含量。将氰化渣浸泡水(25℃)中24h，测量氰化物含量，作为初始值；将钢渣-氰化渣水泥与水混合后使其硬化，然后在标准养护条件下养护24h，而后将养护后的水泥块破碎，置于水(25℃)中浸泡24h，测得氰化物溶出值，计算得到氰化物固化率，按实施例1所制得的钢渣-氰化渣水泥氰
化物固化率见表1。
[0057]
表1实施例1所制得的钢渣-氰化渣水泥氰化物固化率
[0058]
初始值/mg
·
ml-1
溶出值/mg
·
ml-1
固化率/％1.160.4065.5
[0059]
实施例2
[0060]
一种钢渣-氰化尾渣胶凝材料，由以下质量百分比的各物质组成：
[0061][0062][0063]
所述选铁废渣的制备方法包括以下步骤：
[0064]
原状钢渣经过混凝土碳化箱碳化24h后，经颚式破碎机破碎，再经球磨机粉磨至小于2mm，形成钢渣粉；将钢渣粉与氰化尾渣1:1混合，将混合料通过磁场强度为1.8t，磁选机转速为10～20r/min干式强磁滚轮分离为：铁粉1和混合料1；将混合料1粉磨至100～200m2/kg，通过风选分为：100～160m2/kg的粗渣1和160～200m2/kg的细渣；将粗渣1继续通过磁场强度为70mt、磁选机转速为20r/min干式弱磁滚轮分离为：粗渣2和铁粉2；将细渣和粗渣2混合后经振动陶瓷磨粉磨至400～800m2/kg，形成混合料2；将混合料2继续通过干式弱磁滚轮分离为：细渣2和铁粉3；铁粉1、铁粉2和铁粉3均为选矿铁粉。
[0065]
通过以上步骤处理，收集到的铁粉，经检测，铁金属化率35.28％，铁品位60.58％，铁回收率67.51％。
[0066]
本实施例中，选矿铁粉的化学成分为：tfe为66-72％，s为0.02-0.03％，p为0.01-0.015％，sio2为5-8％，as为0.03-0.04％，sn为0.03-0.05％，zn为0.05-0.08％，pb为0.05-0.08％。
[0067]
本实施例中，钢渣的主要化学成份为：sio2为20～40％，cao为20～40％，al2o3为5～10％，mgo为2～4％，fe2o3为20～30％。
[0068]
本实施例中，氰化尾渣的主要化学成份为：sio2为30～50％，tfe为30～50％。
[0069]
实施例2的钢渣-氰化尾渣胶凝材料的制备方法如下：将电石渣置于600℃煅烧，自然冷却后，粉磨至比表面积为300m2/kg；加气混凝土废料破碎至<2mm，烘干、粉磨至比表面积为400m2/kg；脱硫石膏粉磨至比表面积为400m2/kg；将上述物料与钢渣-氰化尾渣选铁废渣按比例混合，制备得到钢渣-氰化尾渣胶凝材料。其中，钢渣-氰化尾渣胶凝材料按质量百分比配比为：选铁废渣40％、加气混凝土废料15％、电石渣25％、脱硫石膏20％。
[0070]
将钢渣-氰化尾渣胶凝材料和硅酸盐水泥混合，制备得到钢渣-氰化尾渣水泥，其中，钢渣-氰化尾渣胶凝材料与硅酸盐水泥的质量比为7:3。
[0071]
该水泥强度等级为42.5，初凝时间为46min终凝时间为397min，比表面积为322m2/kg。
[0072]
按照hj484-2009《水质氰化物的测定容量法和分光光度法》测氰化物含量。将氰化渣浸泡水(25℃)中24h，测量氰化物含量，作为初始值；将钢渣-氰化渣水泥与水混合后使其硬化，然后在标准养护条件下养护24h，而后将养护后的水泥块破碎，置于水(25℃)中浸泡
24h，测得氰化物溶出值，计算得到氰化物固化率，按实施例2所制得的钢渣-氰化渣水泥氰化物固化率见表2。
[0073]
表2实施例2所制得的钢渣-氰化渣水泥氰化物固化率
[0074]
初始值/mg
·
ml-1
溶出值/mg
·
ml-1
固化率/％1.030.3367.9
[0075]
实施例3
[0076]
一种钢渣-氰化尾渣胶凝材料，由以下质量百分比的各物质组成：
[0077][0078]
所述选铁废渣的制备方法包括以下步骤：
[0079]
原状钢渣经过混凝土碳化箱碳化72h后，经颚式破碎机破碎，再经球磨机粉磨至小于2mm，形成钢渣粉；将钢渣粉与氰化尾渣1:1混合，将混合料通过磁场强度为2.0t，磁选机转速为10～20r/min干式强磁滚轮分离为：铁粉1和混合料1；将混合料1粉磨至100～200m2/kg，通过风选分为：100～160m2/kg的粗渣1和160～200m2/kg的细渣；将粗渣1继续通过磁场强度为80mt、磁选机转速为20r/min干式弱磁滚轮分离为：粗渣2和铁粉2；将细渣和粗渣2混合后经振动陶瓷磨粉磨至400～800m2/kg，形成混合料2；将混合料2继续通过干式弱磁滚轮分离为：细渣2和铁粉3；铁粉1、铁粉2和铁粉3均为选矿铁粉。
[0080]
通过以上步骤处理，收集到的铁粉，经检测，铁金属化率36.75％，铁品位61.52％，铁回收率68.63％。
[0081]
本实施例中，钢渣的主要化学成份为：sio2为20～40％，cao为20～40％，al2o3为5～10％，mgo为2～4％，fe2o3为20～30％，mno为0.01～3％，烧失量1～8％，其他0.01～2％。本实施例中，氰化尾渣的主要化学成份为：sio2为30～50％，tfe为30～50％。本实施例中，选矿铁粉的化学成分为：tfe为66-72％，s为0.02-0.03％，p为0.01-0.015％，sio2为5-8％，as为0.03-0.04％，sn为0.03-0.05％，zn为0.05-0.08％，pb为0.05-0.08％。
[0082]
钢渣-氰化尾渣胶凝材料的制备方法如下：将电石渣置于600℃煅烧，自然冷却后，粉磨至比表面积为300m2/kg；加气混凝土废料破碎至<2mm，烘干、粉磨至比表面积为500m2/kg；脱硫石膏粉磨至比表面积为400m2/kg；将上述物料与钢渣-氰化尾渣选铁废渣按比例混合，制备得到钢渣-氰化尾渣胶凝材料。其中，钢渣-氰化尾渣胶凝材料按质量百分比配比为：选铁废渣50％、加气混凝土废料20％、电石渣15％、脱硫石膏15％。将钢渣-氰化尾渣选铁废渣制成钢渣-氰化尾渣胶凝材料后和硅酸盐水泥混合，制备得到钢渣-氰化尾渣水泥，其中，钢渣-氰化尾渣胶凝材料与硅酸盐水泥的质量比为8：2。
[0083]
该水泥强度等级为42.5，初凝时间为47min终凝时间为399min，比表面积为315m2/kg。
[0084]
按照hj484-2009《水质氰化物的测定容量法和分光光度法》测氰化物含量。将氰化渣浸泡水(25℃)中24h，测量氰化物含量，作为初始值；将钢渣-氰化渣水泥与水混合后使其硬化，然后在标准养护条件下养护24h，而后将养护后的水泥块破碎，置于水(25℃)中浸泡
24h，测得氰化物溶出值，计算得到氰化物固化率，按实施例3所制得的钢渣-氰化渣水泥氰化物固化率见表3。
[0085]
表3实施例3所制得的钢渣-氰化渣水泥氰化物固化率
[0086]
初始值/mg
·
ml-1
溶出值/mg
·
ml-1
固化率/％1.060.3765.1
[0087]
实施例4
[0088]
一种钢渣-氰化尾渣胶凝材料，由以下质量百分比的各物质组成：
[0089][0090]
所述选铁废渣的制备方法包括以下步骤：
[0091]
原状钢渣经过混凝土碳化箱碳化72h后，经颚式破碎机破碎，再经球磨机粉磨至小于2mm，形成钢渣粉；将钢渣粉与氰化尾渣1:1混合，将混合料通过磁场强度为2.0t，磁选机转速为10～20r/min干式强磁滚轮分离为：铁粉1和混合料1；将混合料1粉磨至100～200m2/kg，通过风选分为：100～160m2/kg的粗渣1和160～200m2/kg的细渣；将粗渣1继续通过磁场强度为80mt、磁选机转速为20r/min干式弱磁滚轮分离为：粗渣2和铁粉2；将细渣和粗渣2混合后经振动陶瓷磨粉磨至400～800m2/kg，形成混合料2；将混合料2继续通过干式弱磁滚轮分离为：细渣2和铁粉3；铁粉1、铁粉2和铁粉3均为选矿铁粉。
[0092]
通过以上步骤处理，收集到的铁粉，经检测，铁金属化率37.20％，铁品位60.76％，铁回收率68.12％。
[0093]
本实施例中，钢渣的主要化学成份为：sio2为20～40％，cao为20～40％，al2o3为5～10％，mgo为2～4％，fe2o3为20～30％，mno为0.01～3％，烧失量1～8％，其他0.01～2％。本实施例中，氰化尾渣的主要化学成份为：sio2为30～50％，tfe为30～50％。本实施例中，选矿铁粉的化学成分为：tfe为66-72％，s为0.02-0.03％，p为0.01-0.015％，sio2为5-8％，as为0.03-0.04％，sn为0.03-0.05％，zn为0.05-0.08％，pb为0.05-0.08％。
[0094]
钢渣-氰化尾渣胶凝材料的制备方法如下：将电石渣置于600℃煅烧，自然冷却后，粉磨至比表面积为300m2/kg；加气混凝土废料破碎至<2mm，烘干、粉磨至比表面积为500m2/kg；脱硫石膏粉磨至比表面积为400m2/kg；将上述物料与钢渣-氰化尾渣选铁废渣按比例混合，制备得到钢渣-氰化尾渣胶凝材料。其中，钢渣-氰化尾渣胶凝材料按质量百分比配比为：选铁废渣60％、加气混凝土废料10％、电石渣20％、脱硫石膏10％。将钢渣-氰化尾渣选铁废渣制成钢渣-氰化尾渣胶凝材料后和硅酸盐水泥混合，制备得到钢渣-氰化尾渣水泥，其中，钢渣-氰化尾渣胶凝材料与硅酸盐水泥的质量比为7：3。
[0095]
该水泥强度等级为42.5，初凝时间为46min，终凝时间为385min，比表面积为320m2/kg。
[0096]
按照hj484-2009《水质氰化物的测定容量法和分光光度法》测氰化物含量。将氰化渣浸泡水(25℃)中24h，测量氰化物含量，作为初始值；将钢渣-氰化渣水泥与水混合后使其硬化，然后在标准养护条件下养护24h，而后将养护后的水泥块破碎，置于水(25℃)中浸泡
24h，测得氰化物溶出值，计算得到氰化物固化率，按实施例4所制得的钢渣-氰化渣水泥氰化物固化率见表4。
[0097]
表4实施例4所制得的钢渣-氰化渣水泥氰化物固化率
[0098]
初始值/mg
·
ml-1
溶出值/mg
·
ml-1
固化率/％1.050.3665.3
[0099]
从实施例1-4可知：本发明利用钢渣和氰化尾渣中磁选的铁粉，铁金属化率大于32％，铁品位大于58％，铁回收率大于62％。本发明利用钢渣和氰化尾渣中选铁废渣制备得到的水泥强度等级为42.5。氰化物的固化率在60～70％。
[0100]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。