文摘

铅锌尾矿的复合胶结材料准备,铅锌冶炼渣、水泥熟料。材料比例对力学性能的影响,相分析和微观结构。pH值和剥离的影响时间讨论了铅离子的浸出量。结果表明,添加剂应最小化的尾矿胶结材料满足强度要求,控制在10%以内。胶结材料的浸出量仍在更大范围内的pH值低,可有效减少重金属铅的浸出。铅离子的浸出动力学的三种样品pseudo-second-model所描述的可能是更好的。

1。介绍

矿产资源开发与利用的过程中,一系列的环境问题已经出现。矿山的开采会产生大量的废石和采空区,导致资源浪费和安全风险。尾矿的堆积浓度和冶炼渣、污泥和灰尘从冶金过程已经被盗的土地资源对环境产生严重的污染。填充泡与尾矿等固体废物的控制不仅能实现固体废物污染和提高土地的利用率,还防止地表沉陷,提高矿业指数。然而,如果尾矿等固体废物直接用于填补泡,这将是容易氧化和离子释放在雨中,太阳,和其他自然压力;有毒物质和重金属离子可以被释放到环境中。尾矿坝渗漏发生在西班牙Aznalcollar硫铁矿1998年4月,导致的衰退pH值附近的当地地下水和重金属离子的浓度锌、锰、有限公司铅、Cd、Tl在地下水和土壤显著增加(1]。沙玛,Al-Busaidi调查地下水的变化金属离子浓度和pH值通过12年的分析监控数据的土壤和水的铜矿尾矿阿曼我公司2,3),证实了尾矿污染地下水。肖监测地表水和地下水的汞浓度持续上升,尽管穆雷溪金矿在加拿大已经关闭了10年(4]。因此,尾矿不能直接用来填补泡。它被证实,重金属可以凝固在水泥熟料晶体点阵的过程中水泥窑焚烧固体废物。这些元素将在C-S-H整合凝胶或压实存在小孔后水泥水化和不愿意发布在自然条件下。通过使用水泥、重金属和其他有害物质释放到环境中可以消除污染的隐患。胶结材料的制备与尾矿代替部分水泥不仅可以满足结构和高强度的要求也降低成本。有效地回收尾矿和其他垃圾的目的是实现(5]。

铅锌尾矿铅锌冶炼渣和水泥熟料中使用了实验准备复合胶结材料。水化产物的种类和数量的影响在不同比例的原材料力学性能进行了研究,这为如何准备胶结材料奠定了理论基础和优化实力。因为外部的pH值是影响重金属浸出的主要因素,尾矿的铅离子浸出,冶炼渣、和tailings-smelting渣胶结材料在不同pH条件进行了研究,分别提供合适的环境基础准备复合胶结材料。

2。实验

2.1。材料和设备

在这个实验中,原材料铅锌尾矿、冶炼渣、水泥熟料。添加剂主要含有石膏。XRD分析表明,尾矿中的主要成分是石英、高岭石和激活并不困难。铅和锌冶炼渣是SiO组成₂,曹FeO说₂O₃,分别以;的主要矿物成分是玻璃相这意味着这是一个潜在的液压材料具有高的活动。水泥熟料来自保定的水泥厂,河北省。主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和钙铁氧化物。铅锌尾矿的化学组成和铅锌冶炼渣是表所示1。

2.2。实验

2.2.1。制备的复合胶凝材料

Pregrinding原料的铅和锌冶炼渣冶炼渣粗。添加石膏和熟料的细冶炼矿渣磨时在一定程度上;最后的混合物的比表面积是480 ~ 720米²/公斤。标准砂浆试样是根据“水泥砂浆强度测试”(ISO、GB / T 17671 - 1999),然后是标本模具卸货和维护()°C,湿度90%以上为28天。

2.2.2。浸出试验

使用静态浸渍方法模拟尾矿,冶炼渣、和水泥产品,分别。在浸出实验,2 g样本浸泡在一个锥形瓶100毫升的固体,液体比1:25。实验在室温下进行。为了研究浸泡时间和初始pH值的影响离子释放、尾矿、冶炼渣、水泥产品浸泡在浸泡液的初始pH值1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11日和12日,分别。初始pH值与氢氧化钠和盐酸的解决方案进行调整;浸泡时间为24小时。pH值调整每8 h在浸出过程中确保pH值的稳定。

2.2.3。分析技术

样品的强度进行了测试使用微机控制电液伺服压力试验机从长春新试验机有限公司有限公司铅离子的浓度是由两个二甲酚橙分光光度法在波长575纳米的T6紫外可见分光光度计从北京浦西通用仪器公司的pH值是衡量pHS-3C酸度计由上海Leici仪器工厂。扫描电子显微镜的测试参数如下:20 KV高压,杂志10000次,WD 10.1毫米,spot3.0,模式SEI,侦破了要领,HFW 15嗯。XRD模式是由x射线衍射在40 kV×100 mA的扫描速度和8°/分钟的条件。

3所示。结果和讨论

3.1。强度测试和分析

3.1.1。冶炼渣胶结材料

冶炼渣胶结材料由锌冶炼渣、熟料和添加剂。为了研究冶炼矿渣掺合料对胶结材料的强度,改变渣的比例和水泥时掺合料的数量是5%;特定的混合比例和属性表所示2和图1。从图表可以看出,胶结材料的抗弯强度和抗压强度逐渐降低冶炼废物的增加内容。由于矿渣的潜在活性,可以作为碱激活水泥熟料摧毁冶炼渣的玻璃结构。活跃的SiO₂和艾尔₂O₃反应与Ca(哦)₂形成钙水化硅酸钙、水化铝酸盐类,导致强度增加。冶炼渣的增加导致了减少水泥熟料在原材料的比例。石膏的含量太低时激发所有冶炼渣、冶炼渣的形式存在于水和作用和硬化体强度低,导致胶结材料强度的降低。不同添加剂用量的影响强度的胶结材料是如图2。相同冶炼渣的条件内容,胶结材料的抗压强度变得弱随着添加剂含量从5%上升到10%。石膏的存在使它容易形成钙矾石添加剂时,这样的活动可以充分利用冶炼渣的,但是,与此同时,减少数量的水泥熟料体系导致更少的氢氧化钙。

3.1.2。Tailings-Smelting渣胶结材料

固体废物综合利用的优化和综合考虑经济成本和强度等因素,适当添加尾矿的混合物的比例60%锌冶炼渣、30%水泥熟料,10%添加剂开发彩色固体废物胶结材料有一定的机械强度。图3显示力量的变化与不同数量的尾矿添加的比例冶炼渣熟料/ 6/3/1添加剂。从图可以看出,尾矿添加后的材料强度降低,这表明铅锌尾矿的违背胶结材料的力学性能的提高。为了满足强度要求,尾矿中添加胶结材料应该是有限的(6]。

3.1.3。扫描电镜分析

不同的扫描电子显微图冶炼矿渣掺合料胶结材料添加剂的量为10%时(图所示4),放大1000倍。冶炼渣胶结材料的微观结构可以简述如下:针形状的钙矾石晶体和絮状C-S-H凝胶重叠形成空间网络结构,它充满了表面和孔同时未反应的脱水石膏、矿渣颗粒混合在一起,形成一个整体。渣含量为55%时,水化产物钙矾石,在最初的发展阶段,和纤维短而浓密的;独立存在的渣几乎看不见;渣含量为60%时,水化产品C-S-H凝胶和片状氢氧化钙;渣含量增加到65%时,材料的结构松散,原料组件被曝光;C-S-H凝胶和钙矾石生产的一部分。冶炼渣含量为55%时,针状的船尾晶体在砂浆形成骨架,和硬贴连续压实的结构通过均匀填充C-S-H凝胶,从而增加胶结充填材料的强度;这解释了为什么砂浆的强度为55%冶炼渣含量高于其他样品的微观结构,而与冶炼渣样例的增加,Ca(哦)₂水晶增加,硅酸钙水合物(C-S-H)凝胶减少,结构更松散;这也解释了样品的抗压强度逐渐降低的微观结构。

3.2。浸出实验

3.2.1之上。pH值对铅离子浸出量的影响

一般来说,浸出溶液的pH值是一个重要因素影响重金属浸出过程,对pH值不仅会影响吸附剂表面的物理化学性质,还被淋滤后重金属离子的存在状态。铅离子的浸出尾矿、冶炼渣和尾矿、冶炼渣胶结材料在不同pH条件下这个实验进行了研究。pH值是安装在1到12的范围和实验结果如图5。不难发现,在pH值相同的环境中,铅离子浸出冶炼渣量>铅离子浸出尾矿量>铅离子浸出胶结材料的体重。因此,使冶炼渣和尾矿胶结材料固定铅离子,降低浸出。浸出液体随着pH值的增加,铅离子浸出的趋势从尾矿、冶金渣被减少。当pH < 7,铅离子的浸出量非常高,与pH值的增加显著降低;当pH值≥7,铅离子浸出率保持在低水平。这是因为,在酸性环境中,很容易形成可溶性金属氧化物,金属和更强的溶解使铅离子更容易浸出,虽然重金属可能结合哦⁻硅酸盐和形成钙盐在碱性环境中,存在于一个国家的稳定不溶性(7),因此,铅离子的浸出量减少。此外,铅离子浸出的曲线从胶结材料与pH值表明,当pH < 3,铅离子浸出量的增加而明显降低pH值,当pH值≥3,铅离子浸出量略有下降随着pH值的增加和控制在一个较低水平;因此,制备冶炼废水和尾矿制成胶结材料不仅可以减少铅离子浸出也保持低浸出的铅离子胶凝材料的安排pH值3 - 12。

3.2.2。时间对铅离子的浸出的影响

pH值条件下的环境(pH = 9 ~ 10)浸提液,固体,液体比例是1:25 - 293(±1)恒定的温度,浸出时间的影响从冶炼铅离子浸出渣、尾矿、胶结材料进行了研究,实验结果如图6。铅离子的平衡时间从冶炼渣浸出,尾矿,胶结材料,分别是60分钟、80分钟、40分钟,铅离子浸出量达到平衡时:冶炼渣>尾矿>胶结材料。因此我们可以看到,准备由冶炼渣和尾矿胶结材料可以有效地减少重金属铅离子的浸出;这是因为碱矿渣胶凝材料水化产品(pH = 12)可以敦促铅等重金属离子形成不溶性金属氧化物和氢氧化物,从而吸附在表面的带电钙矾石或沉淀C-S-H索尔孔隙;这个反应也是水泥固化重金属的主要机制。此外,该添加剂含有无水石膏造成了高浓度的硫酸胶结材料的水化产物,在高浓度的硫酸,重金属离子是由钙矾石晶体(包含8]。比较少的条件在水泥硫酸浓度;它可以认为高硫酸盐浓度在水化产品是低浓度的重金属的原因滤液胶结材料凝固的身体。

更好的比较浸出3样品达到平衡的过程,实验数据的拟合是quasi-two-level动态模型;方程如下(9]: 在哪里和分别是,吸附平衡时间和数量的HA的时间是什么时候吗(最小值),(g·(mg·分钟)⁻¹)是quasi-two-level动力学常数。

每个铅离子浸出的quasi-two-level动态仿真曲线样本图所示7。根据曲线的斜率和截距,quasi-two-level动力学常数和理论浸出量的平衡和决定系数可以计算,实际的浸出量的平衡是显示在表3。确定系数值的三种样品测量quasi-two-level动力学模型拟合曲线为0.9981,0.9996,和0.9998,和浸出量的平衡理论和实际数量一致从而quasi-two-stage动态模型可以用来描述铅离子的浸出行为的三种样品。它可以计算相比之下的动力学常数。尾矿、冶金渣准备到胶结材料可以缩短铅离子浸出所需的平衡时间,从而减少铅离子。

4所示。结论

冶炼渣、铅锌尾矿作为基本组件,与适量的熟料和石膏添加剂混合,可以准备一个胶结材料具有良好的性能和固定影响的重金属铅冶炼渣和尾矿减少铅离子的浸出量。(1)凝胶材料的强度下降随着冶炼渣的增加内容。(2)添加这种有悖于改善铅锌尾矿胶结材料的机械性能,用量应控制在10%以内。(3)制备的复合胶结材料冶炼渣和尾矿可以有效地减少重金属铅的浸出,可以保持低浸出量在一个广泛的pH值。(4)quasi-two-level动态模型可以很适合铅离子的浸出曲线从冶炼渣浸出,尾矿,胶结材料的时间。模型可以用来描述铅离子的浸出行为的三个样品。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

这项研究是由国际S & T(没有合作。2014 dfa70760)。