[发明专利]一种粉煤灰磁珠的资源化利用方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种粉煤灰磁珠的资源化利用方法，具体地说是一种建立在磁性分级基础上的粉煤灰磁珠资源化利用方法。

二、背景技术

粉煤灰是一种工业固体废弃物。近年来，我国粉煤灰的年排放均超过2亿吨，累计堆存量超过30亿吨。大量粉煤灰既占用大量耕地，对土壤、水资源和空气造成严重污染；同时，粉煤灰中含有大量的无机矿物资源，大量废弃造成巨大的资源浪费。目前，我国粉煤灰综合利用率低于60％，且主要用于混凝土与建筑领域，精细化、高附加值利用率极低。精细化的粉煤灰综合利用是我国亟待解决的重要课题。粉煤灰中含有4-17％的具有含铁磁性微珠，称为磁珠。粉煤灰磁珠中含有大量的铁资源，同时又是天然的磁性陶瓷微粒材料，因此在钢铁冶炼原料、磁性材料等领域具有重要的应用前景。

现有文献中，公开号为CN102895956A的发明专利利用粉煤灰磁珠和有机包埋剂合成了高磁响应粉煤灰微团，可用于高效处理重金属废水和有机污染物废水。公开号为CN101469378A的发明专利利用高铝粉煤灰和粉煤灰磁珠制备了铝硅铁合金，研究结果表明，含粉煤灰球团性能好，入炉冶炼成分均匀，有助于矿热炉炉况稳定，生产铝硅铁合金性能良好。公开号为CN2475481Y的发明专利利用粉煤灰磁珠以及磁珠和磁铁矿粉的混合物作为磁稳定流化床的分选介质，制备了一种磁稳定流化床分选装置，用于高效煤分选。

上述文献提到的方法虽然都涉及粉煤灰磁珠的资源化利用，但都是将磁珠作为均一的磁性颗粒材料使用，未对磁珠进行精细的磁性分级和差异化资源化应用。研究表明，不同来源的粉煤灰磁珠、及粉煤灰磁珠中的不同组分，矿物组成和磁性差异都很大，在此条件下上述文献中磁珠的应用效果将很难保持稳定，而且磁珠的应用面较窄，对粉煤灰的消耗量不大；极易造成资源浪费。

三、发明内容

本发明是为避免上述资源化应用所存在的不足之处，旨在提供一种基于磁性精细分级的粉煤灰磁珠资源化应用的方法，所要解决的技术问题是对粉煤灰磁性精选分级、不同磁性的磁珠区别化的资源化处理；磁珠消耗量大、资源转化率高、经济效益高、适于工业化生产。

本发明粉煤灰磁珠的资源化利用方法，包括磁珠的精选分级、磁珠的预处理和碱处理、分类应用等单元过程，粉煤灰磁珠最终转化为铁精矿(或磁种)、中磁性多孔陶瓷、弱磁性多孔陶瓷、工业提铝原料。

本发明通过如下方法实现粉煤灰磁珠的资源化利用：

将粉煤灰过120目筛后，首先在强磁场中进行磁选2-4次，获得粉煤灰中的各类磁珠，然后将各类磁珠在弱磁场进行磁选2-4次，从各类磁珠中筛选出强磁性磁珠，最后再将剩下的磁珠在中磁场中进行磁选2-4次，将剩下的磁珠分为中磁性磁珠和弱磁性磁珠；所述强磁场的磁场强度为300mT；所述中磁场的磁场强度为100mT；所述弱磁场的磁场强度为50mT。强磁性磁珠的比饱和磁化强度＞14emu/g；2.5emu/g≤中磁性磁珠的比饱和磁化强度≤14emu/g；弱磁性磁珠的比饱和磁化强度<2.5emu/g。

对所述弱磁性磁珠按如下方法进行处理：用水对所述弱磁性磁珠进行清洗，以去除弱磁性磁珠表面吸附的非磁性微粉，然后将清洗后弱磁性磁珠与Na₂CO₃混合，在720-850℃下煅烧1-2小时，冷却后置于浓度为1-3mol/L的碱溶液中，搅拌1-4小时，经磁分离后获得铝盐和硅盐的混合溶液及弱磁性多孔陶瓷；对铝盐和硅盐的混合溶液进行脱硅处理后，用作提铝生产的原料；所述弱磁性多孔陶瓷用做磁性吸附剂或大比表面积载体；Na₂CO₃质量为清洗后弱磁性磁珠质量的5％-30％；

对所述中磁性磁珠按如下方法进行处理：用水对所述中磁性磁珠进行清洗，以去除中磁性磁珠表面吸附的非磁性微粉，然后将清洗后中磁性磁珠与Na₂CO₃混合，在720-850℃下煅烧1-2小时，冷却后置于浓度为1-3mol/L的碱溶液中，搅拌1-4小时，经磁分离后获得铝盐和硅盐的混合溶液及中磁性多孔陶瓷；对铝盐和硅盐的混合溶液进行脱硅处理后，用作提铝生产的原料；所述中磁性多孔陶瓷用做磁性吸附剂或大比表面积载体；Na₂CO₃质量为清洗后中磁性磁珠质量的5％-30％；

所述强磁性磁珠用作水处理磁种材料或重介质选煤的重介质。

所述碱溶液为NaOH溶液、石灰水或氨水。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：