一种利用铁尾矿固化铜尾矿制作矿井填充材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于尾矿资源综合利用及废物无害化处理领域，具体涉及一种利用铁尾矿 固化铜尾矿制作矿井填充材料的方法。
【背景技术】
[0002] 根据统计，1949-2007年期间，我国铜尾矿排放量总计为24亿吨。2007-2011年期 间，铜尾矿总计排放量为13. 55亿吨。2011年以后，铜尾矿每年排放均超过2亿吨，且逐年 增长。每年铜尾矿大量的排放，带来诸多环境问题。其中最为严重的为重金属污染问题，其 次还包括选矿过程中使用的化学药剂残存于尾矿并与某些组分发生化学反应产生新的污 染源，流经尾矿堆放场所的地表水溶解尾矿中某些有害成分并将其携带转移造成更大范围 的污染，尾矿污染区域在氧化、水解和风化等作用下使污染区域扩大，尾矿沿着河流、湖泊 堆放直接污染水体，或坍塌导致河道堵塞等一系列问题。
[0003] 铁尾矿是一种复合矿物原料，主要为铁矿石经过筛选过粗选、精选和扫选后剩下 的废渣。其除了含有少量金属外，主要矿物组成为脉石矿物。据不完全统计，目前我国发现 的矿产有150多种，开发、建立、运营8000多座矿山，累计生产尾矿59. 7亿吨。其中堆存铁 尾矿量竟高达十几亿，占全部尾矿堆存总量的近1/3,每年排出铁尾矿接近3亿吨且综合利 用率还不到20%。目前，随着水泥行业的不断发展，自然资源的不断开发，传统原料已不能 满足水泥长远与可持续发展的需求，寻求新的原材料来替代传统材料已刻不容缓。铁尾矿 与水泥生料的化学组成基本相同，理论上可以将尾矿作为水泥的一种生料进行利用，将可 以扩到铁尾矿利用范围解决了铁尾矿带来的环境完全问题，同时也可以丰富水泥生产原料 的多样性选择。
[0004] 通常情况下，矿山每开采一吨矿石需回填0. 25~0. 位方米或更多的充填料，因 而尾矿回填被认为是解决尾矿超量堆积的有效途径之一。目前，尾矿填充技术已较为成熟。 应用尾矿充填矿山采空区，不仅可以大幅减少堆积的尾矿数量，降低矿山企业充填成本，而 且还可以降低矿石的贫化率和损失率，同时也使尾矿排放带来的诸多问题得以解决。从实 践中可以看出，尾矿代替传统的充填料砂石用于充填井下大面积的采空区，不仅解决了尾 矿排放问题减轻了企业的经济负担，而且可以获得良好的经济效益和社会效益。但是目前 尾矿充填技术中，填充成本、填充料的强度和填料在采空区局部环境下重金属浸出等问题 一直束缚着该工艺的发展，找到有效的方法解决这些问题是促进尾矿回填工艺规模化应用 的关键。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用铁尾矿固化铜尾矿制作矿井填充材料 的方法。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 一种利用铁尾矿固化铜尾矿制作矿井填充材料的方法，包括以下步骤：
[0008] (1)、取铁尾矿、铜尾矿和铝矾土并干燥细化；
[0009] (2)、按照质量计，取步骤（1)得到的铁尾矿20~30份、铜尾矿60~70份、铝矾 土 2~8份以及混合激发剂2~8份混合，然后将混合物在350~650°C条件下高温煅烧 50~80min，待混合物温度降低至室温（18~25°C )后，以液固质量比0. 3~0. 5:1向混合 物加入水并搅拌成泥浆状，再入模制块形成矿井填充材料，所述混合激发剂为Na2COjP KOH 粉末以质量比1:2~4混合，粒度小于200目。
[0010] 进一步，步骤（1)中所述铁尾矿、铜尾矿和铝矾土干燥至水分小于2%。
[0011] 进一步，步骤（1)所述细化方式采用机械研磨1~3小时。
[0012] 进一步，步骤⑵中所述混合激发剂为Na2CO# KOH粉末以质量比1:2混合。
[0013] 进一步，所述步骤（3)按质量计，取步骤（1)得到的铁尾矿20份、铜尾矿70份、铝 巩土 2份以及混合激发剂8份混合，然后将混合物在500~650°C条件下高温煅烧60min， 待混合物温度降低至室温（18~25°C )后，以液固质量比0. 4~0. 5:1向混合物加入水并 搅拌成泥浆状，再入模制块形成矿井填充材料。
[0014] 铝矾土又称矾土或铝土矿，主要成分是氧化铝，系含有杂质的水合氧化铝，是一种 土状矿物。白色或灰白色，因含铁而呈褐黄或浅红色。
[0015] 本发明的有益效果在于：（1)本发明运用铁尾矿与水泥生料的化学组成基本相同 的性质，采用高温碱熔活化方法使其形成一种高性能胶凝材料，在胶凝材料形成过程中也 将混合的铜尾矿进行了有效固定，充分实现了铁尾矿与铜尾矿的协作运用；(2)本发明应 用铁尾矿固化铜尾矿制备的试件单轴抗压强度可达到40. 2MPa，重金属浸出毒性满足国家 标准GB5085. 3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》；（3)本发明操作简便，可行性强， 降低了空区充填成本，节约了资源与能源，也在一定程度上提高了铁尾矿和铜尾矿综合利 用的价值。
【附图说明】
[0016] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行 说明：
[0017] 图1为利用铁尾矿固化铜尾矿制作矿井填充材料的流程图；
[0018] 图2为不同研磨时间、煅烧温度和液固比对所制试件的单轴抗压强度的影响；
[0019] 图3为不同研磨时间、煅烧温度和液固比对所制试件的铜浸出毒性的影响。
【具体实施方式】
[0020] 下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0021] 实施例1不同质量份混合比例所制试件强度与浸出毒性的测定
[0022] 将铁尾矿、铜尾矿和铝矾土恒温烘干至水分小于2%，将烘干后的尾矿机械粉磨 2小时并过筛，将Na 2COjP KOH粉末以质量比1:2混合，制成混合激发剂，并将混合激发剂 研磨至小于200目，以质量份计，分别取铁尾矿、铜尾矿、混合激发剂和铝矾土（20份、70 份、2份、8份）、（30份、60份、8份、2份）、（25份、65份、5份、5份）、（23份、67份、4份、6 份）、（27份、63份、6份、4份）5组并搅拌均匀，将每组的混合样置于炉内在500°C条件下 高温煅烧60min，煅烧完成后待炉内温度降至室温后，取出活化后的混合物，以液固质量比 0. 4:1向混合物加入水并搅拌成泥浆状，再进行入模固化制块、拆模并在温度25°C，相对湿 度90%以上条件下进行养护28天，制备步骤如图1。按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检 验方法（ISO法）》对试件块进行抗压强度测定，按HJ/T299-2007《固体废物-浸出毒性浸 出方法-硫酸硝酸法》对试件块进行Cu浸出毒性测定，重金属浸出浓度按照GB5085. 3-2007 《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》进行测定与判定。记录数据见表1。
[0023] 表1不同混合比例下所制试件的单轴抗压强度和重金属浸出毒性值
[0024]
【主权项】
1. 一种利用铁尾矿固化铜尾矿制作矿井填充材料的方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 、取铁尾矿、铜尾矿和铝矾土并干燥细化； (2) 、按照质量计，取步骤（1)得到的铁尾矿20~30份、铜尾矿60~70份、铝矾土 2~8份以及混合激发剂2~8份混合，然后将混合物在350~650°C条件下高温煅烧50~ 80min，待混合物温度降低至18~25°C后，以液固质量比0. 3~0. 5:1向混合物加入水并搅 拌成泥浆状，再入模制块形成矿井填充材料，所述混合激发剂为Na2COJPKOH粉末以质量比 1:2~4混合，粒度小于200目。
2. 根据权利要求1所述利用铁尾矿固化铜尾矿制作矿井填充材料的方法，其特征在 于：步骤（1)中所述铁尾矿、铜尾矿和铝矾土干燥至水分小于2%。
3. 根据权利要求1所述利用铁尾矿固化铜尾矿制作矿井填充材料的方法，其特征在 于：步骤（1)所述细化方式采用机械研磨1~3小时。
4. 根据权利要求1所述利用铁尾矿固化铜尾矿制作矿井填充材料的方法，其特征在 于：步骤（2)中所述混合激发剂为Na2COjPKOH粉末以质量比1:2混合。
5. 根据权利要求1所述利用铁尾矿固化铜尾矿制作矿井填充材料的方法，其特征在 于：所述步骤（3)按质量计，取步骤（1)得到的铁尾矿20份、铜尾矿70份、铝矾土 2份以及 混合激发剂8份混合，然后将混合物在500~650°C条件下高温煅烧60min，待混合物温度 降低至18~25°C后，以液固质量比0. 4~0. 5:1向混合物加入水并搅拌成泥浆状，再入模 制块形成矿井填充材料。
【专利摘要】本发明涉及一种利用铁尾矿固化铜尾矿制作矿井填充材料的方法。首先取铁尾矿、铜尾矿和铝矾土并干燥细化，将Na2CO3和KOH粉末以质量比1:2～4制成混合激发剂并研磨至小于200目。按照质量计，取细化后的铁尾矿20～30份、铜尾矿60～70份、铝矾土2～8份、混合激发剂2～8份混合并搅拌均匀，然后将混合物置于炉内在350～650℃条件下高温煅烧50～80min，待混合物冷却至室温后将其取出，并以液固质量比0.3～0.5：1加入水将混合物搅拌均匀成泥浆状，再入模制块成填充材料。通过这种方法所制试件抗压强度可达40.2MPa，重金属浸出毒性均满足国家标准GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》。使用该方法不但提高了铁尾矿和铜尾矿综合利用附加值，而且有效降低了采空区充填成本和改善了矿山开采区环境。
【IPC分类】C04B7-14
【公开号】CN104844023
【申请号】CN201510211899
【发明人】李东伟, 黄涛, 黄萧, 周雯
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月29日