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干货 | 高岭土尾矿没地儿放?这些利用途径你可了解?
来源:中国粉体技术网    更新时间:2019-01-02 23:55:28    浏览次数:
 

  高岭土尾矿是高岭土矿经选矿后排放的固体废弃物。长期以来,很多单位只致力于高岭土矿的开采、加工,对高岭土尾矿的回收利用研究较少,大都是将尾矿露天堆放,或者用作铺路、返田和夯实地基等,随着尾矿的不断堆积,侵占了大量的土地,污染水质,并造成植被破坏及水土流失,甚至造成泥石流,严重影响生态环境,同时也造成了高岭土等不可再生资源的过分消耗。因此综合利用高岭土尾矿,将其回收利用,变废为宝,保护环境,造福于社会和子孙后代,显得尤为重要。
 
1、我国高岭土开采情况及尾矿产生的原因
 
  我国高岭土资源分布和矿床的形成存在先天不足,绝大多数产区的高岭土资源分布零散,且与当地陶瓷产业的品种密切相关,这决定了一些高岭土矿区在尾矿综合利用方面存在一定难度。高岭土的采矿行业主要存在以下几个问题:
 
(1)绝大多数采矿者是以小型作坊、私营企业的形式出现,开采技术和设备较为落后
 

高岭土 利用途径


  目前,我国矿业企业的准入门槛低,大量不具备开发资质的企业进入矿业开发领域,同时,高岭土资源分散,且多数储藏于浅层地表,开采技术要求不高。不少地方农民抱着“靠山吃山”的想法,纷纷洗脚上田,参与高岭土的开采。
  近年来,绝大多数采矿者已告别了原始开采手段,运用了一些较为先进的设备,但仍然处于较低的层次。
 
(2)采矿者缺乏科学的勘探技术、选矿知识和加工能力,能否开采出高质量的高岭土全靠“碰运气”
 
  由于多数采矿者缺乏相应的技术知识,开采过程中往往只面向开采成本低的浅层地表的优质高岭土,而且存在“东挖一下、西挖一下”碰碰运气的情况,相当一部分采矿者对开采出来的资源也缺乏科学的鉴别能力,往往只对自己熟悉的一两种土质感兴趣,对于一些质量不高或不熟悉的视而不见,更谈不上改良和综合利用,在一定程度上破坏和浪费了矿产资源。
 
(3)深加工技术严重不足,高岭土综合利用水平低下,造成资源严重浪费
 
  实践中,绝大多数高岭土采矿者对陶瓷产业并不完全了解,相当一部采矿者只能为为数不多的陶瓷企业提供瓷土,其所熟知的瓷土也局限于自己长期开采加工的那几种,选冶技术工艺落后,相当一部分企业的资源回采率低于50%。
  另外,由于投入产出和经济利益的比例问题,决定采矿者必定追逐短期的经济利益,决定其没有更多的时间研究技术,特别是在改良技术方面。
 
(4)国家鼓励利用尾矿资源的政策、法律规定未落到实处
 
  国家投入较少,企业积极性不高,现行有关法律、法规对矿山尾矿、废石等固体废料的管理与利用只作了原则规定,缺乏强制性措施,国内矿产品价格与国际价格接轨较晚,价格偏低,开发尾矿和低品位矿经济上不合理。这些问题的存在,造成高岭土的无序开采,导致瓷土市场的混乱,生态环境破坏严重,资源的严重浪费。特别是高岭土产区,尾矿和低品位矿基本没有得到有效利用。主要原因是对矿产资源的综合利用缺乏认识,忽视资源的合理开发和综合利用。
 
2、高岭土主要的资源综合利用途径
 
  根据地区不同,高岭土及其尾矿的共伴生矿物的成分和数量差异较大,一般其主要成分为SiO2和Al2O3,而Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、CaO、MgO等含量较低,如能根据尾矿中铝硅酸盐矿物的物化性能,合理、充分地利用,便能取得良好的经济效益、环保效益和社会效益。
 
(1)高岭土尾矿有价成分的回收利用
 
  合浦沪天高岭土有限责任公司目前每年开采的高岭土矿量达70万吨以上,生产中排出的尾矿约40万吨以上。该公司拥有的高岭土资源中伴生有石英石矿石,这部分伴生矿石随着高岭土的生产均作为尾矿处理。经过对尾矿矿石多个品种的含量、矿石结构构造、嵌布粒度等特征的分析结果,发现其矿物成分主要为石英石矿,大部分为纯度高、铁质等杂质含量低,属优质的石英砂。通过高岭土尾矿采用擦洗、洗矿、磨矿、筛分分级后进行重-磁-浮联合流程选别,最终获得优质的石英砂产品。


 

高岭土 利用途径

 

▲高岭土尾矿综合利用选矿工业试验流程

 
  湖南省汨罗高岭土精选总厂年产精矿6000吨,每年要排放约2万吨的废弃尾矿,尾矿主要组成矿物为石英,白云母、少量长石、铁锰矿物及残余高岭土等。谢建国等采用摇床重选-精矿脱泥流程处理筛上物或用筛分-摇床-筛分流程选别粗选底流均可获得品位大于97%、回收率73%以上的白云母精矿。
  肖国琪等针对云南临沧高岭土具有高铝、钾、钠、铁、钛等有害金属含量低、矿物组成复杂的特点,设计一套新型高岭土综合利用与无尾矿工程。该工艺流程将原矿通过选矿得到60%的精矿和40%的尾矿,进一步加工成各种产品,实现了高岭土资源的清洁、高效利用。

 

高岭土 利用途径

▲新型高岭土综合利用与无尾矿工程

 
  张忠飞等对苏州高岭土尾矿进行深加工处理(崩解、解离、分选、回收等),分离得到了纯度较高的石英砂、硫化矿和高岭土产品。加工得到的石英砂可用作建筑材料,硫化矿可作为生产硫酸的原料或进一步提炼其中的金属如Au、Ag、Pb、Zn等,而高岭土则可作为耐火材料或陶瓷的原料。
 
(2)高岭土尾矿作中低档陶瓷原料
 
  利用高岭土尾矿制成250目、325目高岭土瓷土,是一种通用陶瓷原料,由于高岭土尾矿多数为矿物质含量较低的原土,有的矿物含量甚至为0。这要求在筛选时,必须进行矿物质含量的抽样分析,根据分析结果加入其它原料进行研磨。尾矿制成250目、325目高岭土瓷土的物理性能、化学成份上与优质高岭土瓷土存在一定程度上的差异,只能作为中档陶瓷原料。
 
(3)高岭土尾矿制备陶瓷玻璃制品
 
  微晶玻璃又称结晶化玻璃或陶瓷玻璃,是一种新型的建筑材料,它的原子排列是有规律的,具有玻璃和陶瓷的双重特性,其亮度比陶瓷高,韧性比玻璃强。国内外学者发现,利用尾矿的化学成分特点,选定合适系统,加入必要组分,可以制备出性能优良的微晶玻璃。
  陈国华等以高岭土尾矿为主要原料,并引入氧化镁、氧化铝、硼酸、磷酸二氢铵等,采用烧结法制备出具有优良热学、电学性能的低温烧结微电子封装用微晶玻璃,其中高岭土尾矿的引入量可高达55%。
  高岭土尾矿经脱泥加工后,含有Al2O3、SiO2、MgO、CaO等,对色釉配方有益,在尾矿基釉中,再加入少量的各种金属氧化物或基盐类即可制成各类彩釉陶瓷制品。陆晓波等研制出了各种高温陶瓷色釉制品,为高岭土尾矿的综合利用开辟了新领域。试验配方中,尾矿加入量可达25%~28%。
 
(4)高岭土尾矿制备无机高分子絮凝剂
 
  聚合氯化铝铁(PAFC)是近十几年来发展起来的一种新型阳离子复合絮凝剂,兼有铁盐、铝盐混凝剂的特性,具有反应速度快,形成絮凝体大、沉降快、过滤性强等优点,处理生活饮用水、工业用水、生活用水、生活污水和工业污水净化效果明显。
  以高岭土尾矿制备高分子絮凝剂,一般是运用粉磨、焙烧、酸溶、水解、聚合等手段,达到有效的利用尾矿中含有的Al2O3成分的目的。
  曾小君等以苏州高岭土尾矿为原料,制备出了复合型无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC),该产品对皮革工业中废水的浊度、色度、CODCr的去除率分别达到78.23%、87.56%和78.95%。
 
以高岭土尾矿为原料制备的絮凝剂与传统的高分子絮凝剂相比,具有以下特点:
 
①水解速度快,絮体形成快且密实,沉降时间短,提高了净化效率。
②处理很高浊度的含泥沙的水和受污染的水,并且水质的浊度越高,除浊的效果越明显。
③受温变化小。
④具有宽广的使用范围,适用于生活饮用水,工业用水,生活用水以及各类污水的处理,对原水的铝离子及混凝产生的铝都可以有效的除去,投加后易保持水质pH值的稳定。
⑤药剂量低,效果好,比其它混凝剂节约成本。
 
(5)高岭土尾矿用于建筑材料
 
  在土木建筑工程中,应用最广的是以水泥为胶凝材料,以砂、石为骨料,加水拌制成混合物,经一定时间硬化而成的水泥混凝土。为了减少水泥用量,降低工程造价,改善混凝土性能,常加入一些混凝土掺合料,部分替代水泥,而常用的掺合料包括粉煤灰、钢渣、硅灰、火山灰、尾矿粉等。
  中南大学杨华明课题组采用机械球磨机以及添加化学活性激发剂CaO、Ca(OH)2、Na2SO4等对高岭土尾矿进行活化,并通过与其他砂石料配合,试配出了满足相应强度等级要求的新型混凝土矿物掺合料。
  冯宝侠等把高岭土尾矿作为人工砂应用在混凝土空心砌块中,可以替代建筑用砂作为建筑砌块的原材料。
  在中国经济持续高速增长,矿产资源被不断消耗,环境问题日益严重的背景下,寻找高岭土尾矿以及其他矿产废弃资源高效合理利用的新途径已经迫在眉睫,这也是建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展的重要途径。
 
编辑整理:粉体技术网

 

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