[发明专利]一种尾矿资源化及无害化处理方法

说明书

本发明公开了一种尾矿资源化及无害化处理方法，该方法是将尾矿与含钠碱性化合物及水介质置于密封反应釜内进行水热反应，水热反应产物通过固液分离，所得液相进行浓缩得到硅酸钠产物，所得固相经过高温处理，实现重金属稳定化，该方法不但实现了尾矿中硅资源的高效回收，而且实现了尾矿中重金属的稳定化处理，可以大规模推广应用。

技术领域

本发明涉及一种尾矿处置方法，特别涉及一种含重金属的硅质尾矿中硅酸盐资源化回收利用以及重金属无害化处理的方法，属于矿冶固体废弃资源综合利用及环境修复技术领域。

背景技术

我国矿山企业众多，其中有一半以上尾矿为硅铝质尾矿。大部分硅铝质尾矿二次资源化利用途径受限而被长期存放于尾矿库中，加上其粒度细、成分复杂、或多或少含有部分重金属元素，对周边生态环境产生巨大的威胁，一直成为政府以及各种企业关注的重点。因此，将尾矿进行资源化利用及无害化处置具有重大的现实意义。

硅酸钠作为工业生产的基础原料之一，其生产原料主要为钠盐及石英，其原理主要为元素钠和硅的氧化物在高温条件下的反应生成硅酸钠。然而，硅铝质尾矿中含有大量硅的氧化物，若能够以硅铝质尾矿代替石英用来生产硅酸钠，从一定程度上，可以扩展原料来源，同时将硅铝质尾矿进行资源化利用，达到尾矿的“资源化”及“减量化”有效处置，但是尾矿成分复杂，且含有重金属，目前还未见很好的通过尾矿替换工业钠盐及石英等来制备硅酸钠的相关方法，因此开发一种利用尾矿来制备硅酸钠的方法对于改善矿山环境及尾矿资源的二次利用具有重要的意义。

发明内容

基于现有技术中硅酸钠合成原料受限及硅铝质尾矿消纳途径有限的缺陷，本发明的目的在于提供一种以含重金属的硅铝质尾矿为原料制备较高纯度的硅酸钠，同时实现重金属稳定化处理的方法，该方法对所用原料限制性小，处理矿料多，且工艺简单，有利于大规模生产应用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种尾矿资源化及无害化处理方法，该方法是将尾矿与含钠碱性化合物及水介质置于密封反应釜内进行水热反应，水热反应产物通过固液分离，所得液相进行浓缩得到硅酸钠产物，所得固相经过高温处理，实现重金属稳定化。

本发明将尾矿原料先在碱性条件下进行水热反应，可以尾矿中硅元素转变为硅酸钠，在水热反应的高压条件下可以有效降低高温固相生成硅酸钠温度条件，且反应的选择性较高，硅酸钠以较高选择性进入反应液，从而扩展了硅酸钠生产的原材料，而水热反应所得渣相主要是重金属富集渣以及包含一定量的硅酸钠及铝酸钠等组分，可在高温条件下进行有效固结及稳定化，将尾矿中非硅铝质元素进行稳定化处置，有效实现了尾矿的“无害化”及“资源化”属性。

在现有技术中，一般尾矿在常压高温活化过程中需要较高的温度(400℃以上)，而本发明技术方案利用水热反应的高温高压过程，可以有效降低反应活化能，从而实现尾矿的低温活化，在100～250℃温度下即可实现尾矿的活化反应。

作为一个优选的方案，所述尾矿为硅质尾矿，其中，硅含量不小于30％，硅含量以二氧化硅计量。

作为一个优选的方案，所述尾矿经过粉磨预处理，尾矿的粒度小于400目。

作为一个优选的方案，所述含钠碱性化合物为氢氧化钠和/或碳酸钠。含钠碱性化合物主要是用于硅的转化，生成水溶性的硅酸盐。

作为一个优选的方案，尾矿、含钠碱性化合物及水的质量比为1:0.6～4:5～50。优选的尾矿与含钠碱性化合物的质量比为1:1～3。如果含钠碱性化合物比例过低，会降低硅的提取效率，而含钠碱性化合物比例过高会影响提取的硅的纯度，不利于获得高纯度的硅酸钠产品。

作为一个优选的方案，所述水热反应条件为：在100～250℃温度下，反应1～6小时。水热反应过程可以通过增加搅拌来提高水热反应效率。在优选的水热反应条件下可以提高硅的转化和提取效率。优选的水热反应温度为150～230℃。如果水热反应温度较低，则硅的转化率较低，如果反应温度过高，则获得的产物纯度不够，含有大量的杂质。