[发明专利]用铜渣生产多孔硅酸盐负载型微纳米硫化铁铜合金的方法

说明书

本发明提供一种用铜渣生产多孔硅酸盐负载型微纳米硫化铁铜合金的方法，属于资源利用技术领域。该方法将铜渣破碎、磨矿后，与碳质还原剂、粘结剂、添加剂和水混匀后制备成含碳球团，含碳球团干燥后在950～1200℃还原气氛下还原焙烧，获得多孔硅酸盐负载型微纳米硫化铁铜合金。本方法实现了对环境污染物铜渣的高效利用，具有原料来源广泛、流程短、成本低、产品附加值高的优点。将本发明提供的多孔硅酸盐负载型微纳米硫化铁铜合金应用于工业废水处理，可有效去除废水中的重金属和有机污染物，降低废水的COD和色度，提高可生化性，运行使用效果稳定。

技术领域

本发明涉及资源利用技术领域，特别是指一种用铜渣生产多孔硅酸盐负载型微纳米硫化铁铜合金的方法。

背景技术

铜渣是铜精矿火法冶炼过程中产生的废渣，平均每生产一吨铜将产生2.2吨铜渣。我国每年的铜渣产量高达1 500万t，累计堆积数以吨铜渣。不同冶炼方法产生的铜渣成分虽有差别，但铁、铜含量一般均较高(Fe、Cu含量通常达30％～50％和0.5％～2.1％)，远高于我国铁矿石可采品位(TFe27％)和铜矿开采品位(Cu0.3％)，另外，渣中还含有大量的钴、锑等贵金属。大量废铜渣的存在，不但占用大量土地，也造成环境污染。在铜矿和铁矿资源日趋减少和环保要求逐步提高的情况下，如何实现资源的综合利用和绿色发展，已经成为社会和企业发展的当务之急。目前，大量的学者研究从铜渣中回收有价金属，包括电炉贫化法、浮选法、磁选法等，虽然能实现铜的回收，但是存在铜回收率低、尾渣铜品位高、铁组分无法利用的问题。

零价铁法是一种以金属腐蚀化学原理处理废水的工艺，特别针对有机物浓度大、高毒性、高色度、难生化废水的处理，可大幅削减废水色度和COD，提高其可生化性；此外，零价铁还可吸附、还原各种重金属离子，因此，零价铁技术广泛应用于处理印染、造纸、化工、电镀、印刷线路板、制药等各类工业废水。在零价铁的基础上，又发展起来Fe-C、Fe-Cu、Fe-Ni、Fe-Co等多种微电解工艺。利用C、Cu、Ni、Co与Fe之间的电势差，加快金属铁的腐蚀，从而提高污染物的去除效率。处理废水过程中，Cu、Ni、Co起催化剂作用，它们受金属铁保护极少溶出。此外，硫化零价铁也备受关注，硫化零价铁降解污染物时的电子有效利用率高，可加快污染物的去除。硫化改性的主要方法有硫化物法、连二亚硫酸盐法、硫代硫酸盐法以及单质硫球磨法等。

粒度是影响零价铁活性的关键因素之一，减小粒度，增加比表面积，可提高污染物的去除效率。因此，很多学者研究纳米零价铁(1-100nm)在废水处理中的应用，结果表明纳米零价铁能够快速降解废水中的污染物。但是纳米零价铁比表面积大，反应后生成磁铁矿，在范德华力和磁力作用下，在水体中容易聚集，导致迁移能力下降，反应活性降低。为了克服这个缺点，很多学者研究将纳米零价铁负载在黏土矿物、活性炭、壳聚糖和聚合高分子等多孔材料表面，避免纳米铁聚集，提高纳米铁的稳定性，同时多孔载体也直接或间接参与反应，提高污染物的去除效率。负载型纳米铁的制备方法主要有：1)多孔载体与铁盐水溶液混合后在液相中经NaHB₄或KBH₄还原，或干燥后在高温下用还原性气体还原；2)多孔碳材料和铁盐水溶液混合后，在高温下进行还原焙烧。但是这些制备方法的成本都很高，从而限制了负载型纳米铁在水处理中的应用。因此研发低成本高性能的微细粒铁材料是零价铁水处理技术的重点研究方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铜渣生产多孔硅酸盐负载型微纳米硫化铁铜合金的方法。

该方法具体包括如下步骤：

(1)制备铜渣含碳球团：将铜渣破碎至-0.1mm，然后将破碎后的铜渣与碳质还原剂、添加剂和粘结剂按一定比例混合后加水造球或压球，制备成含碳球团；