一种用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂及其制备方法和使用方法

本发明涉及岩土工程，具体涉及一种用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂及其制备方法和使用方法。

背景技术：

1、尾矿泥浆是矿山开采的洗矿过程中所产生的伴生物，具有黏粒多、颗粒细小等特点，包含有大量的黏土胶体，这导致了其难脱水沉降的工程特性。尾矿库矿泥颗粒沉积非常缓慢，下层矿泥在沉积时间长达10年以上仍处于流塑状态。若尾矿库位于岩溶发育区，排泥库极易泄露，泥水通过落水洞、溶洞而进入地下河，而后以伏流、明流交替的形式向下游流动，导致地下水、地表水的浑浊及污染。此外，由于洗矿泥含水量大，水循环率低，造成排泥库占地面积大，且增加溃坝风险。

2、传统的尾矿泥浆处理方法包括：修建尾矿坝、投放有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂等，但硬化程度往往较低。目前尾矿泥浆压滤干堆处理方法，脱水困难，成本极高，无法推广工业化，因此，继续寻求更有效的技术手段，进一步经济、高效地脱除洗矿尾矿的水分，提高尾矿泥浆稳定性，成为堆积型铝土矿山企业的必由之路。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂。本发明通过将硫酸亚铁、双氧水、粉煤灰、阳离子聚丙烯酰胺、生石灰、水泥混合起来制备硬化剂，再与尾矿泥浆混合，可使尾矿泥浆硬化程度大幅提高，且减容减量易于储存。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂，包括以下质量百分数的组分：硫酸亚铁晶体6～8％、双氧水12～16％、粉煤灰5～10％、阳离子聚丙烯酰胺0.1～0.2％、生石灰10～15％和水泥10～20％，其余为水。

3、本发明的原理说明：

4、本发明利用硫酸亚铁与双氧水制成芬顿试剂，利用芬顿反应过程中的氧化破解机理，破坏尾矿泥浆中原有的电荷平衡，从而增加泥浆沉淀硬化程度；利用阳离子聚丙烯酰胺在水中解离的阳离子基团与尾矿泥浆颗粒表面的负电荷的静电吸引作用，使聚丙烯酰胺与颗粒间相互结合而絮凝；利用生石灰、水泥、粉煤灰三者发生水化反应，释放热量蒸发水分，从而实现对尾矿泥浆的减容减量；通过控制上述原料的配比，达到提升尾矿泥浆硬化程度和减容减量的效果，其中，生石灰添加量低于10％，尾矿泥浆硬化程度较低且容易变形，生石灰添加量高于15％，尾矿泥浆易形成团状物，无法搅拌充分，且用量过大浪费材料。

5、本发明的有益效果是：本发明的硬化剂可以使尾矿泥浆硬化程度大幅提高，且减容减量易于储存，经本发明的硬化剂处理后的尾矿泥浆其硬度远高于未处理的尾矿泥浆，且更加密实不易变形，能够长期保持硬化处理后矿泥的强度。

6、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

7、进一步，包括以下质量百分数的组分：硫酸亚铁晶体7～8％、双氧水14～16％、粉煤灰7～9％、阳离子聚丙烯酰胺0.1～0.2％、生石灰12～15％和水泥13～17％，其余为水。

8、进一步，所述用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂包括以下质量百分数的组分：硫酸亚铁8％、双氧水16％、粉煤灰8％、阳离子聚丙烯酰胺浓度0.2％、生石灰15％和水泥15％，其余为水。

9、采用上述进一步方案的有益效果是：以上为最佳参数，得到的硬化剂性能最佳。

10、进一步，所述硫酸亚铁晶体纯度为99.5～99.8％，所述双氧水的质量分数为28～32％。

11、采用上述进一步方案的有益效果是：采用上述硫酸亚铁、双氧水在混合过程中反应平稳，不易挥发，得到的硬化剂效用最佳。

12、进一步，所述硫酸亚铁晶体纯度为99.7％，所述双氧水的质量分数为30％。

13、采用上述进一步方案的有益效果是：以上为最佳参数，得到的硬化剂性能最佳。

14、本发明为实现上述目的之二提供一种用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂的制备方法。

15、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂的制备方法，所述制备方法包括：

16、将硫酸亚铁溶于水中，后加入双氧水，得芬顿试剂；

17、将阳离子聚丙烯酰胺加入水中并搅拌至颗粒状及稠团状消失，后与所述芬顿试剂、生石灰、粉煤灰、水泥混合。

18、需要说明的是：本发明中，阳离子聚丙烯酰胺的水溶液和芬顿试剂、生石灰、粉煤灰、水泥的混合没有先后顺序的要求。

19、采用上述方案的有益效果是：本发明的硬化剂的制备方法简单，操作容易，成本低廉，市场前景广阔，适合规模化推广应用。

20、进一步，所述硫酸亚铁晶体溶于水时，所述硫酸亚铁晶体与水的用量比为8g/100ml。

21、本发明为实现上述目的之三提供一种用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂的使用方法。

22、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂的使用方法，所述使用方法包括：将所述用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂与尾矿泥浆按生石灰与尾矿泥浆干基质量比为(10～15)：100混合搅拌。

23、需要说明的是：本发明的硬化剂在室温下即可使用。

24、采用上述方案的有益效果是：本发明的处理方案简单高效，通过控制尾矿泥浆和硬化剂的用量，可以大大提高尾矿泥浆的硬化程度，改善矿泥泥浆稳定性，减少环境污染，长期保持硬化处理后矿泥的强度。

25、进一步，所述生石灰与尾矿泥浆干基质量比为15：100。

26、采用上述方案的有益效果是：以上参数，硬化剂的处理效果最佳。

27、进一步，所述搅拌时间为30min～40min。

28、采用上述进一步方案的有益效果是。采用上述搅拌时间，可以保证硫酸亚铁、双氧水、粉煤灰、阳离子聚丙烯酰胺、生石灰、水泥与尾矿泥浆反应的更加彻底，从而保证处理效果。

技术特征：

1.一种用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：硫酸亚铁晶体6～8％、双氧水12～16％、粉煤灰5～10％、阳离子聚丙烯酰胺0.1～0.2％、生石灰10～15％和水泥10～20％，其余为水。

2.根据权利要求1所述的用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：硫酸亚铁晶体7～8％、双氧水14～16％、粉煤灰7～9％、阳离子聚丙烯酰胺0.1～0.2％、生石灰12～15％和水泥13～17％，其余为水。

3.根据权利要求1所述的用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：硫酸亚铁8％、双氧水16％、粉煤灰8％、阳离子聚丙烯酰胺浓度0.2％、生石灰15％和水泥15％，其余为水。

4.根据权利要求1所述的用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂，其特征在于，所述硫酸亚铁晶体纯度为99.5～99.8％，所述双氧水的质量分数为28～32％。

5.根据权利要求1所述的用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂，其特征在于，所述硫酸亚铁晶体纯度为99.7％，所述双氧水的质量分数为30％。

6.根据权利要求所述1～5任意一项所述的用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述硫酸亚铁晶体溶于水时，所述硫酸亚铁晶体与水的用量比为8g/100ml。

8.根据权利要求所述1～5任意一项所述的用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：将所述用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂与尾矿泥浆按生石灰与尾矿泥浆干基质量比为(10～15)：100混合搅拌。

9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述生石灰与尾矿泥浆干基质量比为15：100。

10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述搅拌时间为30min～40min。

技术总结
本发明涉及一种用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂及其制备方法和使用方法，属于岩土工程技术领域。该用于提高尾矿泥浆稳定性的硬化剂包括以下质量百分数的组分：硫酸亚铁晶体6～8％、双氧水12～16％、粉煤灰5～10％、阳离子聚丙烯酰胺0.1～0.2％、生石灰10～15％和水泥10～20％，其余为水。本发明的硬化剂可以使尾矿泥浆硬化程度大幅提高，且减容减量易于储存，经本发明的硬化剂处理后的尾矿泥浆其硬度远高于未处理的尾矿泥浆，且更加密实不易变形，能够长期保持硬化处理后矿泥的强度。

技术研发人员：白志霄,于海浩,颜荣涛,叶子明
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15