[发明专利]一种除铁尾矿渣的改性方法

说明书

本发明提供了一种除铁尾矿渣的改性方法，属资源循环利用及无机材料制备技术领域。以高二氧化硅含量的除铁尾矿渣为原料，使其与碳酸钠和氢氧化钠高温碱熔反应后，降温，过滤，滤渣干燥得固体粉末，经球磨及有机改性作为塑料、橡胶的增强填料；滤液经分散剂和沉淀剂（含CO2的工业驰放气）处理，通过化学沉淀法制备出纳米二氧化硅，用作工业产品，废液用来回收碳酸氢钠。过程实现了原料的全部转化利用。在适当的反应条件下，改性后的除铁尾矿残渣填充塑料（硬质PVC、PP、PE）后的拉伸强度分别为32MPa、24MPa、20MPa；弯曲强度分别为35MPa、32MPa、9.2MPa；冲击强度分别为5.3KJ/m2、6.2KJ/m2、17KJ/m2；扯断伸长率分别为213%、160%、950%。改性后的除铁尾矿残渣填充橡胶（丁苯橡胶与天然橡胶混合物）后的硬度为67A°；拉伸强度为22MPa；扯断伸长率为730%；500%定伸应力为6.2MPa。此种方法所用设备及操作简单，生产过程清洁，将尾矿渣和含CO2工业驰放气转化为市场用途广泛的产品，为巨量铁尾矿和工业二氧化碳气体的资源化利用提供了新的可行途径。

技术领域

本发明属于资源循环利用及无机材料制备技术领域，具体涉及一种除铁矿渣的改性方法。

背景技术

铁尾矿是选矿厂在钢铁精炼过程中，将铁矿石破碎并筛选出有用成分后排出的废物。随着钢铁工业的快速发展，铁尾矿在工业固废中的比重越来越大。据不完全统计，我国已开发建设矿山8000余座，累计生产尾矿59.7亿吨，其中铁尾矿堆存量高达5×109t，占总尾矿储量的1/3。并且随着铁矿石产能的不断提高，铁尾矿库存量以5×108t/a的速度增长。铁尾矿的堆放不仅占用耕地，而且成为潜在的地质灾害源。而且，一些老式尾矿库还存在安全隐患，需要大量投资进行维护。因此，研究铁尾矿的综合利用具有重要意义。

铁尾矿主要由硅和铁组成，杂质含量低。目前，国内铁尾矿的利用和回收工艺主要有磁选、浮选、建材生产、土壤改良剂、矿山充填材料等。但由于技术水平、设备性能和经济条件的限制，铁尾矿的资源化高质化利用进展缓慢，主要是露天堆放。如能实现废渣资源化和高价值化利用，不仅会取得显著的经济效益，也会不断减少尾矿堆积带来的长久性的环境负效应。

目前铁尾矿的利用技术主要有：

中国专利（CN108658130B）公开了一种从铁尾矿同时制备氧化铁和二氧化硅气凝胶的方法。铁尾矿研磨粉碎并过100目筛后放入马弗炉内850-950℃活化4.5-5.5h；盐酸洗涤，滤液用氨水调节至pH为7-8，出现大量沉淀，静置后过滤，滤渣放入马弗炉内，在600℃-700℃的温度焙烧1.5-2.5h，最后制得氧化铁纳米粉体；滤渣与氢氧化钠混合在马弗炉中500-600℃反应1.5-2.5h，然后溶于水，加热反应后过滤得粗硅溶液，在经过阳离子交换树脂，再用氨水溶液调节粗硅溶液pH值为6.5-7.5，静置得凝胶溶，再加入凝胶老化液（无水乙醇和正硅酸乙酯混合液）中，室温下老化20-26h，浸入正己烷中22-26小时将凝胶内的水置换出来得胶体，凝胶浸入改性液（正己烷和三甲基氯硅烷混合液）制得疏水二氧化硅气凝胶。

中国专利（CN102234116A）公开了一种利用铁尾矿制备纳米白炭黑的方法，先用烧碱在高温下对铁尾矿进行熔融焙烧处理，然后再加入盐酸进行酸化，之后用沉淀法制备了纳米白炭黑产品。

中国专利（CN112080631A）公开了一种从尾矿中提纯二氧化硅的方法。将铁尾矿、钠化剂、氯化剂混合均匀后进行焙烧，得到焙烧烟气和焙烧渣，焙烧渣加水调浆，进行水浸处理，得到金属浸出液和二氧化硅浸出渣。二氧化硅浸出渣再采用液相沉淀法或气相法制备白炭黑。