[发明专利]一种尾矿吸附废水中磷污染物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用尾矿综合利用的方法，更具体的说是用尾矿吸附废水中的磷从而处理含磷废水。

背景技术

尾矿是我国工业固体废弃物的主要组成部分。尾矿的堆存占用了广大的土地面积，造成了环境污染和生态危害，并使得尾矿中潜在的有用物质得不到合理的应用。

现有的尾矿的综合利用主要包括两个方面：一是尾矿作为二次资源再选，回收有用矿物。二是尾矿的直接利用(整体利用)，即将未经再选的尾矿作为某一类或某几类非金属矿物来利用。如用尾矿代替粘土作为配料制造硅酸盐水泥；尾矿烧砖；使用尾矿作为充填料就地充填矿山的采空区；尾矿库造林复垦，尾矿生产微晶玻璃制品等等。

目前国内外对于磷的去除方法主要有沉淀法、混凝法、生物法、吸附法等等。其中吸附法由于工艺简单，操作方便，经济，处理效果好而倍受研究人员关注，而其中吸附剂的选择又是吸附法的关键。寻找一种高效、便捷、价廉物美的吸附剂成为人们关注的热点。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对磷污染的严重存在，为了更好地利用尾矿，实现以废治废，本发明提供了一种尾矿吸附废水中磷污染物的方法，利用对尾矿进行加工处理后来吸附废水中的磷污染物。

2.本发明的技术方案如下

一种尾矿吸附废水中磷污染物的方法，其主要步骤包括：

(1)将尾矿中粒径大于1cm的矿石和一些掺杂的植物根系拣出，摊开自然晾干后磨细至200目；

(2)将磨细的尾矿放在马弗炉中高温焙烧，焙烧温度控制在300℃～500℃，时间控制在1.5h以上；

(3)将焙烧后的尾矿按1.5g～2.2g/100ml比例加入到磷含量为0.5～50mg/L的废水中，调节废水的pH值为5～10，充分混合反应后废水中磷去除率达到90％以上。

步骤(1)为尾矿的预处理，由于现有的选矿技术不能将所有的金属矿石都选出，所以从尾矿库中采来的尾矿含有少许大块硬质的有色金属杂质，首先将这些粒径大于1cm的矿石和一些掺杂的植物根系拣出，摊开自然晾干后磨细至200目即可。将尾矿磨细，可以有效增加其比表面积及分散性能，有利于吸附。

步骤(2)为尾矿热活化阶段，将尾矿放在马弗炉中高温焙烧，。高温焙烧的目的主要是使尾矿随着温度升高，先后失去表面水，层间水和结构骨架中的结合水，以及空隙中的一些杂质，减少水膜对污染物质的吸附阻力，提高尾矿的空隙率和比表面积，提高吸附能力。焙烧温度要控制在300℃～500℃，虽然随着温度的增加，尾矿失重率呈现上升的趋势，但当温度超过600℃时，可能会破坏有利于吸附的结构，造成结构烧结，堆积，反而降低了吸附效果。

步骤(3)中将焙烧后的尾矿按1.5g～2.2g/100ml比例加入到磷含量为0.5～50mg/L的废水中，调节废水的pH值为5～10，温度控制为20～40℃。其中加入量为1.8～2.2g/100ml时效果较好，当加入量超过这个范围时，对于处理效果影响不大。步骤(3)中焙烧后的尾矿与废水充分混合的时间为1～3h为佳，这样可以使得反应充分。废水的pH值越高，处理的效果越好，但考虑倒处理的成本，建议控制在5～10为宜。

本发明的原理在于：尾矿属于复杂的硅酸盐矿物混合体，包含着与矿石矿物共生的一些脉石矿物及少量未选净的矿石矿物，表面带一定电荷，具有较大的比表面积，并且含有铝、铁、钙、镁氧化物等活性物质，可以与水中的离子相结合，从而达到吸附去除的效果。

3.有益效果

本发明公开了一种尾矿吸附废水中磷污染物的方法，依照本发明尾矿不需要经过传统的技术改造或加工，简单磨细后通过高温活化，即对于废水中的磷污染物即具有好的吸附效果，去除率达到90％以上。通过研究尾矿投加量、振荡速率、反应温度、接触时间、pH值、即废水初始浓度等因素的研究，本发明提供了尾矿吸附的最佳条件。本发明真正实现了尾矿的综合利用，变废为宝，充分利用了尾矿的潜在价值，同时从一定程度上可以缓解尾矿固废的堆积，净化了环境，可谓一举多得。

附图说明

图1为原尾矿投加量与废水中磷的去除率的关系图；

图2为原尾矿与热活化尾矿对含磷废水的吸附对比图；

图3为热活化尾矿与废水接触时间对磷去除率的影响图；

图4为废水中温度对磷去除率的影响图；

图5为废水溶液的pH值对磷去除率的影响图；

图6为废水溶液的浓度对磷去除率的影响图；

图7为热活化尾矿的吸附等温线；

图8为试验数据与Langmuir线性吸附等温方程的拟合图；