1、,資源與環(huán)境工程學(xué)院,礦物加工技術(shù)在二次資源領(lǐng)域的應(yīng)用,武漢理工大學(xué) 張一敏 教授,張一敏 武漢理工大學(xué) 2011.11,礦物加工技術(shù) 在二次資源領(lǐng)域的應(yīng)用,資源與環(huán)境工程學(xué)院,引 言,1,石煤提釩,3,鐵尾礦的綜合利用,4,含鋅粉塵的資源化利用,5,資源與環(huán)境工程學(xué)院,1.1 二次資源的定義 自然資源（一次資源）：在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，對人類有用的一切物質(zhì)和非物質(zhì)的總稱。 從廣義上說，自然資源包括全球范圍內(nèi)的一切要素，既包括地質(zhì)進(jìn)化過程中無生命的物理成分，又包括地球演變中的產(chǎn)物。,1.二次資源的定義及分類,資源與環(huán)境工程學(xué)院,二次資源（再生資源）:即一般意義上的廢棄物資源(城市礦業(yè)) 。 可

2、定義為，在社會生產(chǎn)、流通、消費(fèi)過程中產(chǎn)生的不再具有原使用價值并以各種形態(tài)存在，但可以通過某些綜合利用加工、回收等途徑，使其重新獲得使用價值的各種廢棄物的總稱。,廢渣,工業(yè)生產(chǎn),廢氣,廢水,尾礦,粉塵,廢舊 金屬,秸稈,農(nóng)業(yè)生產(chǎn),廢 橡膠,生產(chǎn)生活,廢紙,電子 廢物,廢 塑料,家畜 糞便,稻殼,資源與環(huán)境工程學(xué)院,1.2 二次資源的分類,A.礦業(yè)固體二次資源 B.鋼鐵冶金固體二次資源 C.有色冶煉固體二次資源 D.化工固體二次資源 E.煤系固體二次資源,A.二次水資源 B.二次氣資源,資源與環(huán)境工程學(xué)院,1.3 二次資源利用現(xiàn)狀 礦物加工技術(shù) 用于二次資源利用： 實(shí)現(xiàn)： （1）緩解資源衰竭速度；

3、 （2）提升資源承載能力； （3）保證社會、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,1.3.1 礦業(yè)固體二次資源,總廢石達(dá)162.3億t， 累計堆存尾礦50億t。,綜合開發(fā)平均利用率僅為8.2%； 大中型礦山約有30%開展了綜合利用，綜合利用率約為25%； 完全沒有利用的為45%。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,1.3.2 鋼鐵冶金固體二次資源 主要有：高爐渣、鋼渣、各類含鐵塵泥等。 目前，二次渣塵大多仍采取二次轉(zhuǎn)移處理； 在線循環(huán)利用，僅在一些新建項目中出現(xiàn)。 高爐渣的回收利用率：,中國,日本,德國,英、美,資源與環(huán)境工程學(xué)院,1.3.3 有色冶煉固體二次資源 主要渣種：銅渣、鉛鋅渣、鎳渣(大多水淬處

4、理) 主要成分：SiO2。目前75%的銅渣、50%的鉛鋅渣用作水泥原料， 60%鎳渣作填埋，亟待提升其綜合利用率。 如鋅廢渣：多采用磁選法、回轉(zhuǎn)窯法、轉(zhuǎn)底爐法處理技術(shù)。 1.3.4 化工固體二次資源 化工固廢：棄物種類多，有毒物質(zhì)含量高，產(chǎn)生量大 產(chǎn) 生 量：t產(chǎn)品通?？僧a(chǎn)生1-3t固廢，個別高達(dá)10-12t 如硫酸渣：多采取螺旋溜槽等分選技術(shù) 高PO43-、Fe2+、Zn2+渣，多采用物理、化學(xué)選礦處理。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,1.3.5 煤系固體二次資源,主要來自火力發(fā)電廠煤燃燒煙氣中收集的細(xì)灰； 目前，年排放量由原來的7000萬t/a增加到1億t/a； 全國已累計堆存粉煤灰13億t之多。,

5、粉煤灰,對含碳較高的煤矸石可用水力旋流器、重介質(zhì)、跳汰等回收有價組分； 對高含硫鐵礦的煤矸石可通過跳汰機(jī)等設(shè)備回收硫鐵礦。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,2.1 硫酸渣的來源與組成 2.1.1 來源 來自焙燒硫鐵礦利用接觸法生產(chǎn)硫酸過程。 生產(chǎn)1噸硫酸產(chǎn)生0.7-1.01t硫酸渣； 近1億t/a，少量作水泥摻合料； 大部長期廢棄堆放，形成區(qū)域公害。,2.硫酸渣的綜合利用,資源與環(huán)境工程學(xué)院,2.1.2 硫酸渣的特性 （1）化學(xué)組成,（2）粒度組成,資源與環(huán)境工程學(xué)院,常用技術(shù)方法： 磁化焙燒-磁選 浮選-磁選 磁選-重選 洗礦-分級-浮選聯(lián)合流程 高溫氯化法 存在問題： 技術(shù)適應(yīng)性不強(qiáng)，可操作性差； 易

6、造成二次污染； 工藝復(fù)雜、過程控制困難、指標(biāo)不穩(wěn)、成本高。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,2.2.1超極限（h/D）螺旋溜槽分選提純技術(shù) 工藝流程,技術(shù)特點(diǎn),工藝流程簡單，操作簡便，運(yùn)行成本低； 可有效排除精礦產(chǎn)品中的S含量； 不涉及高溫?zé)峁ぃ?能實(shí)現(xiàn)無尾生產(chǎn)，不產(chǎn)生二次環(huán)境污染。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,超極限（h/D）螺旋溜槽,國內(nèi)外傳統(tǒng)理論極限：hD0.45 創(chuàng)造性超極限距徑比：hD0.36,形成復(fù)合力場 實(shí)現(xiàn)大直徑設(shè)計 提高了富集比 提高了小密度差物料邊緣分選效率,螺旋斷面曲線設(shè)計,hD0.45 hD0.36,斷面曲線參數(shù) ：Y=KX1/3 結(jié)構(gòu)參數(shù): t2=t1(D2/D1)0.53 K2=t2/

7、D2 0.4,資源與環(huán)境工程學(xué)院,武漢鋼鐵集團(tuán)、本溪鋼鐵集團(tuán)等； 各項指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于國內(nèi)、外同類產(chǎn)品先進(jìn)指標(biāo) 。,武鋼硫酸渣處理工程,山東江北化工總廠分選工程,工程實(shí)例:,資源與環(huán)境工程學(xué)院,2.2.2 硫酸渣浸出-磁選工藝 某些Au、Ag等含量較高的硫酸渣，可采用浸出-磁選技術(shù)，回收貴金屬和鐵精礦。 工藝原理： 金、銀在有氧存在的氰化溶液中與氰化物反應(yīng)，生成金氰絡(luò)離子，然后用鋅置換，再經(jīng)冶煉得到成品金、銀，最后利用弱磁磁選機(jī)將硫酸渣磁選得精鐵礦。,4Au+8NaCN+O2+2H2O4NaAu(CN)2+4NaOH 2Au(CN)2-+Zn2Au+Zn(CN)42-,資源與環(huán)境工程學(xué)院,典型工

8、藝流程：,主要工序：磨礦、浸出、洗滌、置換、磁選和凈化等； 主要指標(biāo)：浸出率68%，洗滌率96%，置換率98%；氰化回收率64%。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,2.2.3 硫酸渣生產(chǎn)氧化球團(tuán) 當(dāng)硫酸渣精礦中鐵含量達(dá)到60%左右，在適當(dāng)原料配伍前提下，經(jīng)細(xì)磨或潤磨可獲得滿足冶煉要求的氧化球團(tuán)。 主要原料：硫酸渣精礦、鋼渣超細(xì)粉以及膨潤土。,微細(xì)鋼渣和膨潤土可明顯改善成球性及生球和熟球強(qiáng)度，提高球團(tuán)的固結(jié)性能和冶金性能。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,2.2.4 硫酸渣的其他利用 （1）生產(chǎn)磁性材料,（2）制備凈水劑,資源與環(huán)境工程學(xué)院,（3）生產(chǎn)氧化鐵顏料,上述工藝可制得大小均勻的針形顆粒鐵黃產(chǎn)品，長軸平均為1.

9、152m，短軸平均為0.15m。產(chǎn)品為-FeOOH，性能優(yōu)于GB1863-89產(chǎn)品質(zhì)量。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,3.1 石煤的性質(zhì) 3.1.1 石煤的成因和特點(diǎn),石煤 : 一種黑色含碳頁巖，是存在于震旦系、寒武系、志留系等古老地層中的一種早古生代煤。,碳、氫含量低，發(fā)熱量低 熱值一般4000-5000kJ/kg 灰分高，S含量較大 灰分70-88%，S 2-5%，多來自FeS2 比重大，結(jié)構(gòu)致密，硬度較高，難磨 除釩外，大部分伴生元素（Mo，U，Se，Cu，Cd，Ag等）一般均低于工業(yè)開采品位,特點(diǎn) :,3.石煤提釩,資源與環(huán)境工程學(xué)院,3.1.2 我國石煤分布及其中釩的儲量,我國石煤資源分布示

10、意圖,典型含釩頁巖礦石,廣泛分布于南方各省，蘊(yùn)藏量巨大； 用于燃燒發(fā)電、制作建材等，綜合開發(fā)利用程度低； 是我國特有的一種含釩資源。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,V2O5儲量達(dá)1.18億噸，超過國外總儲量 是國內(nèi)釩鈦磁鐵礦石中V2O5儲量7倍,釩鈦磁鐵礦中V2O5（萬t）,資源與環(huán)境工程學(xué)院,提高鋼的強(qiáng)度、耐熱性、韌性、延展性,硬質(zhì)合金、超導(dǎo)材料及核反應(yīng)堆材料、噴氣發(fā)動機(jī)、高速飛行器骨架,環(huán)保、高容量、瞬時充電；用于手提式電子裝置、電動汽車和計算機(jī),改變材料結(jié)構(gòu)、降低輻射；生產(chǎn)高端催裂化劑及顏料、涂料等,85%,10%,4%,1%,資源與環(huán)境工程學(xué)院,提高鋼的強(qiáng)度、耐熱性、韌性、延展性,硬質(zhì)合金、超導(dǎo)

11、材料及核反應(yīng)堆材料、噴氣發(fā)動機(jī)、高速飛行器骨架,環(huán)保、高容量、瞬時充電；用于手提式電子裝置、電動汽車和計算機(jī),改變材料結(jié)構(gòu)、降低輻射；生產(chǎn)高端催裂化劑及顏料、涂料等,85%,10%,4%,1%,資源與環(huán)境工程學(xué)院,燃料電池潛艇,“9.11”事件后，各國從國家安全出發(fā)，釩已成為本世紀(jì)最重要的戰(zhàn)略儲備資源之一，其地位和作用長期不可替代。 全球釩產(chǎn)品需求以每年30%以上的速度遞增2009年全球用量缺口約占總需求量的60%。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,石煤中釩的品位,石煤中釩品位相差懸殊，一般為0.1%-1.1%，小于邊界品位0.5%的占60%。通常0.5%以上才具有工業(yè)開采價值。 在目前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，大

12、于0.7%以上，才可具有競爭力。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,3.1.3 石煤中釩的賦存狀態(tài),（1） 以類質(zhì)同象賦存于硅鋁酸鹽礦物晶格,V3+或少量V4+取代Al3+，進(jìn)入鋁氧八面體結(jié)構(gòu)，呈類質(zhì)同象存在，形成含釩云母。,含釩云母,資源與環(huán)境工程學(xué)院,（2）以吸附態(tài)存在,這類釩主要以V4+和V5+為主，以吸附態(tài)存在于氧化鐵和高嶺土等礦物表面。此外，也有部分釩與富含O、N、S的有機(jī)質(zhì)形成有機(jī)絡(luò)合物，例如釩卟啉。,（3）以獨(dú)立礦物形式存在,主要以含釩石榴石、含釩電氣石、橙釩鈣石、含釩鍺石等獨(dú)立礦物存在，但這些含釩礦物在石煤中存在情況較少。,釩在石煤中多以單一價態(tài)和相鄰兩種價態(tài)存在，較少以三種價態(tài)共存,釩卟啉

13、,資源與環(huán)境工程學(xué)院,石煤提釩的技術(shù)難點(diǎn)：,解除釩礦物晶格束縛,含釩頁巖中85%以上的釩以V3+類質(zhì)同象存在，不溶于水、酸、堿。 須在強(qiáng)氧化狀態(tài)下將其轉(zhuǎn)價為高價態(tài)提取。,低價釩（V3+）高價釩（V5+）,污染控制,資源化利用,資源與環(huán)境工程學(xué)院,第一步: 氧化轉(zhuǎn)溶,第二步: 浸 出,第三步: 沉 釩,V3+ V4+ V5+ 化合,鈉化焙燒、鈣化焙燒、空白焙燒、生物細(xì)菌氧化、拌酸氧化等,水浸、酸浸、堿浸、氨浸,凈化、富集、沉釩、煅燒,3.2 典型石煤提釩工藝,石煤提釩基本過程：,資源與環(huán)境工程學(xué)院,工藝流程：,焙燒轉(zhuǎn)價率53%； 水解沉粗釩V2O5回收 率92%-96%； 精制V2O5回收率90

14、%-93%； V2O5總回收率45%。,主要技術(shù)指標(biāo),3.2.1 鈉化焙燒提釩工藝,資源與環(huán)境工程學(xué)院,焙 燒： 添加NaCl，分解產(chǎn)生氯氣促進(jìn)釩的氧化轉(zhuǎn)價 4NaCl + O2 = 2Na2O + 2Cl2 2V2O3 + O2 = 2V2O4 3Cl2 + 3V2O4 = 2VOCl3 + 2V2O5 4VOCl3 + 3O2 = 2V2O5 + 6Cl2 xNa2O + yV2O5 = xNa2OyV2O5 水解沉釩：在pH2時形成多聚釩酸鹽的沉淀 6Na4H2V10O28+7H2SO4+(n+13)H2O =5Na2V12O31nH2O+7Na2SO4+13H2O 銨鹽沉釩：加入氨水使

15、釩酸根形成釩酸銨（AMV）沉淀 NaVO3 + NH4Cl = NH4VO3+ NaCl 煅 燒：在550左右煅燒AMV生成V2O5產(chǎn)品 2NH4VO3 = V2O5 + H2O(g) + 2NH3,基本原理：,資源與環(huán)境工程學(xué)院,釩回收率低（45%），資源綜合利用率低，浪費(fèi)嚴(yán)重； 焙燒過程需添加大量NaCl（200-250kg/t原礦），產(chǎn)生嚴(yán)重的HCl、Cl2和SO2煙氣污染； 沉釩廢水鹽度很高，嚴(yán)重污染流域環(huán)境； 焙燒采用平窯，占地面積大，生產(chǎn)能力小（100t /a）， 不適宜大規(guī)模生產(chǎn)； 最終產(chǎn)品純度低（95%）。,主要問題：,資源與環(huán)境工程學(xué)院,3.2.2 空白焙燒-酸/堿浸提釩工藝

16、,尾渣,石煤,V2O5,制粒,細(xì)磨,脫碳,酸浸,酸浸液,還原,焙燒,粉碎,煅燒,廢氣,氧化,多聚釩酸銨,銨鹽,萃取,反萃,焙燒轉(zhuǎn)價率55% 酸浸率65-98% 萃取率99% 反萃率95% 偏釩酸銨回收率99% 釩總回收率50%,主要技術(shù)指標(biāo),空-酸提釩工藝流程：,資源與環(huán)境工程學(xué)院,焙燒：無添加劑，利用空氣在高溫下直接氧化低價釩 2V2O3 + O2 = 2V2O4；2V2O4 + O2 = 2V2O5 萃?。合壤眠€原劑還原V5+，然后利用萃取劑（P204和TBP）萃取V4+ 2VO2+ + SO32- + 2H+ = 2VO2+ + H2O + SO42- VO2+ + (HR2)PO4(

17、o) VOR2PO4(o) + H+ 反萃并氧化：一般用硫酸從負(fù)載有機(jī)相中反萃釩，并利用氧化劑氧化 6VO2+ + ClO3- + 3H2O = 6VO2+ + Cl- + 6H+ 沉釩：利用銨鹽在pH=1.92.2條件下形成多聚釩酸銨沉淀 6(VO2)2SO4+(NH4)2SO4+(n+7)H2O = (NH4)2V12O31nH2O+7H2SO4 煅燒： (NH4)2V12O31nH2O = 3V2O5 + (n+1)H2O(g) + 2NH3,基本原理：,資源與環(huán)境工程學(xué)院,空白焙燒消除了Cl2、HCl等污染，但由于不添加任何添加劑，焙燒過程中釩的氧化轉(zhuǎn)價率較低，影響釩的浸出； 對原礦具

18、有一定的選擇性；主要適合氧化型石煤礦石；對于云母型石煤，酸浸出率一般較低； 由于采用酸浸，酸浸液中的釩需采取萃取方式加以富集和提純，增加了工藝復(fù)雜度；,主要特點(diǎn)：,資源與環(huán)境工程學(xué)院,利用V2O5易溶于堿的原理，將焙燒樣中的釩用強(qiáng)堿溶液浸出。,石煤,空白制粒,焙燒,煅燒,離子交換,堿浸,除硅,銨鹽沉釩,V2O5,采用強(qiáng)堿性浸出，浸出液中SiO2含量很高，對除雜要求較高； 浸出耗堿量大，且中和需要大量酸，生產(chǎn)成本較高； 對原礦選擇性較強(qiáng)。,中和,空-堿提釩工藝流程：,資源與環(huán)境工程學(xué)院,原則流程：,3.2.3 鈣化焙燒-堿/酸浸工藝,焙燒,堿浸,固液 分離,酸浸,銨鹽 沉釩,煅燒,V2O5,萃取

19、/ 離子交換,銨鹽 沉釩,煅燒,V2O5,石煤+ 鈣添 加劑,資源與環(huán)境工程學(xué)院,Ca(VO3)2+4H+=Ca2+2VO2+2H2O,Ca(VO3)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaVO3 Ca(VO3)2+2NH4HCO3+OH-=2VO3-+2NH4+CaCO3+2H2O,V2O5 + CaO = Ca(VO3)2 （偏釩酸鈣） V2O5 + 2CaO = Ca2V2O7 （焦釩酸鈣） V2O5 + 3CaO = Ca3(VO4)2 （正釩酸鈣）,在焙燒過程中添加石灰、石灰石等，使其與釩生成不同的釩酸鈣鹽：,利用碳酸鈣溶解度小于釩酸鈣鹽的特點(diǎn)，用碳酸鹽將釩酸根置換出：,也可

20、利用釩酸鈣鹽溶于酸的特性用酸將其溶出：,原 理：,資源與環(huán)境工程學(xué)院,工藝特點(diǎn)：,鈣化焙燒不會產(chǎn)生Cl2、HCl等污染，焙燒過程可固硫，對環(huán)境友好； 對礦石具有一定的選擇性，對石煤原生礦焙燒和浸出效果不佳； 鈣化焙燒相對鈉化焙燒需要較長的焙燒時間和焙燒溫度，能耗較高； 含鈣添加劑的加入增加了酸耗。如：采用碳酸鹽浸出則需要在CO2壓力下進(jìn)行，設(shè)備復(fù)雜，工 業(yè)上實(shí)現(xiàn)難度大，另外生成的CaCO3沉淀分離較為困難。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,利用強(qiáng)酸直接將石煤中的釩浸出：,3.2.4 直接酸浸工藝,工藝原理：,V2O5 + H2SO4 = (VO2)2SO4 + H2O V2O4 + 2H2SO4 = 2V

21、OSO4 + 2H2O V2O3 + H2SO4 = (VO)2SO4 + H2O,原則流程：,石煤,酸浸,除雜,煅燒,還原,萃取,銨鹽沉釩,V2O5,氧化,反萃,資源與環(huán)境工程學(xué)院,工藝特點(diǎn)：,原礦不經(jīng)焙燒，消除了污染性氣體，降低了能耗； 能適應(yīng)高價態(tài)和吸附態(tài)氧化礦石，對原生礦，則需較高濃度的酸浸出，酸耗高； 浸出過程多采用堆浸、池浸和攪拌浸出，浸出時間較長，影響生產(chǎn)規(guī)模。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,雙循環(huán)提釩工藝流程 ：,水浸二,水浸一,稀酸浸,浸出渣,富釩液,煙氣,水浸液,水浸渣,水浸液,釩掃選酸浸液,富釩渣,氧化復(fù)合焙燒,離子交換富集,煙氣處理系統(tǒng),酸介質(zhì),廢水,沉釩,循環(huán)2：低價釩的循環(huán)氧

22、化,循環(huán)1：水溶液中釩的循環(huán)富集,含釩頁巖原礦,脫碳,立磨混合,煅燒,V2O5產(chǎn)品,3.2.5 雙循環(huán)-高效氧化石煤提釩工藝,資源與環(huán)境工程學(xué)院,富釩渣自催化-高效解離-循環(huán)氧化特點(diǎn)：,強(qiáng)化對云母結(jié)構(gòu)的 高效解離破壞,V3+從二八面體束縛中轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x狀態(tài),低價釩的高效循環(huán)氧化和回收,富釩渣,提高復(fù)合添加劑 利用率,可使釩回收率75%,資源與環(huán)境工程學(xué)院,特點(diǎn)： 鈉鹽用量4%，低于國家11%的低鈉要求； 確保了釩的高效回收和無污染排放。,氣相,固相,傳質(zhì) 方向,相界面,添加劑,含釩礦物,O2,Ci,Pi,P,含釩晶格破壞 低價釩氧化 釩化合物生成,轉(zhuǎn)價率提高 ：20% 以上,復(fù)合添加劑特點(diǎn)：,催

23、化、增氧、化合,提高鈉鹽利用率,解除釩礦物晶格束縛,降低燒結(jié)包裹程度,資源與環(huán)境工程學(xué)院,物料與熱氣流交叉逆向運(yùn)動，完成傳熱與反應(yīng)過程,特點(diǎn)： 1）焙燒物料溫度升幅30的小幅升溫精確控制 2）可實(shí)現(xiàn)窄級別焙燒溫度梯度（780-850 ）變化,新型回轉(zhuǎn)窯技術(shù)特點(diǎn)：,資源與環(huán)境工程學(xué)院,V2O5產(chǎn)品,富氧沸騰焙燒,酸浸萃取,銨鹽沉釩脫氨,石煤釩礦,3.2.6 一步法沸騰焙燒短流程提釩技術(shù),原則工藝：,特點(diǎn)： 1）合并脫碳、焙燒兩步工藝； 2）采取一步富氧沸騰焙燒； 3）實(shí)現(xiàn)脫碳與轉(zhuǎn)價在同一設(shè)備中完成； 4）縮短流程、降低成本、穩(wěn)定回收率。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,含釩 頁巖,脫碳料排放,余熱利用,去立

24、磨,蒸汽用于浸出與沉釩保證反應(yīng)溫度,煙氣去立磨增加磨礦效率,外配煤氣助燃,沸騰富氧焙燒裝備原理：,1）采取多床結(jié)構(gòu)，增加冷卻床 2）采取輔助燃料系統(tǒng)，改變?nèi)?燒及助燃方式 3）焙燒時間短 60S 4）實(shí)現(xiàn)低熱值石煤的沸騰燃燒 5）余熱利用率可提高15%,資源與環(huán)境工程學(xué)院,4.1 我國鐵尾礦的特點(diǎn),TET,約占礦山固體廢棄物的1/3 ，每年排出的鐵尾礦量在6億t以上,排放 量大,堆存方 式單一,綜合利 用率低,種類多 組成雜,占地、 危害 環(huán)境,粒度 較細(xì),絕大部分采用修建尾礦庫進(jìn)行濕式排放的方式 ，投資大，運(yùn)行費(fèi)用高,綜合利用率不足10% ，遠(yuǎn)落后于其他大宗固體廢棄物,分為單金屬類和多金屬類

25、。其中單金屬類又可分為高硅型、高鋁型、高鈣鎂型和低硅型,除干式預(yù)先拋尾外，鐵尾礦粒度小于0.074 mm的可占5075%,選礦藥劑和多金屬離子污染河流和土壤，破壞生態(tài)平衡,4. 鐵尾礦的綜合利用,資源與環(huán)境工程學(xué)院,4.2 鐵尾礦的資源化途徑 4.2.1 鐵尾礦再選，綜合回收有價元素 根據(jù)尾礦中主要金屬元素的含量和存在形式也不同，采用重選、弱磁選、強(qiáng)磁選、浮選或聯(lián)合選別等流程來回收有價金屬。 國內(nèi)具有代表性的應(yīng)用有： (1) 首鋼大石河鐵礦 利用磁選機(jī)對尾礦進(jìn)行再選，回收有用金屬元素。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,(2) 承鋼黑山鐵礦 采用尾礦磁選機(jī)對尾礦進(jìn)行再選，再選粗精礦經(jīng)過高頻振動細(xì)篩進(jìn)行篩分，

26、細(xì)粒級進(jìn)入永磁磁選機(jī)，粗粒級進(jìn)入球磨機(jī)細(xì)磨后返回高頻振動細(xì)篩。 (3) 昆鋼上廠鐵礦 對品位為22. 00%左右的給礦，采用SLon-1500 mm一次粗選、一次精選、高梯度磁選流程選別，可獲得產(chǎn)率13. 00%以上，品位52. 00%左右的精礦。 (4) 梅山鐵礦 尾礦經(jīng)濃縮后用1050 mm1800 mm濕式永磁筒式弱磁選機(jī)進(jìn)行兩次磁選，用2臺SLon-1500 mm立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)掃選。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,4.2.2 鐵尾礦制備建筑材料 4.2.2.1鐵尾礦制備墻體材料 （a）燒結(jié)磚 1）工藝流程,資源與環(huán)境工程學(xué)院,（2）物理性能,鐵尾礦摻量84%、粘土10%、粉煤灰6%，成型水

27、分15%，成型壓力20MPa，105干燥6h，燒成溫度1000,資源與環(huán)境工程學(xué)院,燒結(jié)過程中方解石和綠泥石均已分解，且有鈣長石和鱗石英生成，主晶相為赤鐵礦、石英、鈣長石和鱗石英，這些構(gòu)成了磚的骨架，賦予其強(qiáng)度。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,5000,10000,10000,5000,燒結(jié)磚的表面形貌,燒結(jié)磚的斷面形貌,資源與環(huán)境工程學(xué)院,（b）免蒸、免燒磚 1）工藝流程,資源與環(huán)境工程學(xué)院,2) 機(jī)理分析,大量片狀CSH水化產(chǎn)物和短桿狀A(yù)ft,它們相互交織填充提高了制品整體密實(shí)度。,赤鐵礦、石英、CSH（水化硅酸鈣） 、方解石和AFt （高硫型水化硫鋁酸鈣）,資源與環(huán)境工程學(xué)院,（c）蒸壓磚 1）工

28、藝流程,資源與環(huán)境工程學(xué)院,2） 性能指標(biāo),制備的蒸壓磚抗壓強(qiáng)度達(dá)到GB 11945-1999蒸壓灰砂磚規(guī)定的MU20級的要求。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,3） 制品表征,1000,5000,主要有赤鐵礦、石英、方解石、水石榴石、托勃莫來石和型水化硅酸鈣。托勃莫來石保證了制品的高強(qiáng)度。,薄片狀的托勃莫來石，纖維狀的型水化硅酸鈣以及未分解完全的水石榴石聚集在一起，相互交織形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,4.2.2.2 鐵尾礦制備高貝利特水泥 與傳統(tǒng)硅酸鹽水泥相比，高貝利特水泥具有較低的水化熱和水化溫升、優(yōu)異的干縮和抗化學(xué)侵蝕性能及良好的耐磨性，預(yù)示其具有更為優(yōu)異的耐久性能，可以作為很好的膠凝材料。

29、 1）工藝流程,資源與環(huán)境工程學(xué)院,高貝利特水泥熟料粉及成品,鐵尾礦與石灰石在高溫下生成-C2S、C3A和C4AF。隨著溫度的升高，-C2S增加，升溫有利于高溫貝利特礦晶型的穩(wěn)定。試樣反應(yīng)較完全，礦物種類接近了普通硅酸鹽水泥。,資源與環(huán)境工程學(xué)院,4.2.2.3 鐵尾礦制備建筑裝飾材料 包括制備劈開磚、微晶玻璃、陶瓷、通體磚和彩釉磚等。 1）劈開磚的制備流程,真空擠出機(jī),資源與環(huán)境工程學(xué)院,資源與環(huán)境工程學(xué)院,5.1.1國外含鋅鉛粉塵的產(chǎn)出及處理現(xiàn)狀,5.1 國內(nèi)外含鋅鉛粉塵的特點(diǎn)及處理現(xiàn)狀,5.含鋅粉塵的資源化利用,資源與環(huán)境工程學(xué)院,5.1.2 國內(nèi)含鋅鉛粉塵的來源及處理現(xiàn)狀,資源與環(huán)境工

30、程學(xué)院,5.2 含鋅粉塵的資源化利用技術(shù) 含鋅粉塵的分類,主要資源化利用技術(shù)：固化或玻化法、濕法、火法濕法/火法聯(lián)合法等,資源與環(huán)境工程學(xué)院,5.2.1 固化或?；?不回收其中任何金屬，只是通過直接燒結(jié)或加入某些固化劑后燒結(jié)成塊，目的是生成不滲透基體把粉塵顆粒包裹起來，使其中的有毒物質(zhì)不被雨水浸出。 代表性技術(shù)：,資源與環(huán)境工程學(xué)院,5.2.2 濕法工藝 濕法工藝：是根據(jù)金屬氧化物溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的性質(zhì)，利用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液將粉塵中有價金屬浸出，再用電解等方法把金屬元素沉積回收。 原則工藝流程：,資源與環(huán)境工程學(xué)院,常見濕法冶金方法及特點(diǎn),資源與環(huán)境工程學(xué)院,5.2.3 火法工藝 火法處理是在高

31、溫條件下處理含鋅鉛粉塵，回收其中部分或全部有價元素。依據(jù)處理工藝不同，可以分為直接還原、熔融還原、等離子技術(shù)和其他方法等。 5.2.3.1 直接還原技術(shù),Ausmelt CFB Finmet,Inmetco Fastmet Redsmelt Primus,非 焦 煤,豎爐,流化床,回轉(zhuǎn)窯,隧道窯,轉(zhuǎn)底爐,煤氣化,SDR SL/RN SPM Waltz ZTT,資源與環(huán)境工程學(xué)院,（1）回轉(zhuǎn)窯法 工藝流程,資源與環(huán)境工程學(xué)院,（2）轉(zhuǎn)底爐法 工藝原理：生球（或粉料）在爐床上鋪2-3層。逆轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)動方向加熱，依靠輻射熱將生球加熱到還原溫度，球團(tuán)中的碳與氧化鋅的還原反應(yīng)隨即開始。,轉(zhuǎn)底爐剖視圖 Rotary hearth furnace cutaway view,轉(zhuǎn)底爐斷面圖 Rotary hearth furnace section map,工藝原理 Principle of Technology,資源與環(huán)境工程學(xué)院,神戶鋼鐵公司FASTMET廠,轉(zhuǎn)底爐FASTMET和FASTMELT工藝,資源與環(huán)境工程學(xué)院,（3）流化床法 工藝原理：粉塵經(jīng)過干燥后使自由水含量降到0.10.2，然后依次經(jīng)過多個流化床反應(yīng)器，還原氣體逆向流動。粉塵與