中国铝业尾矿池处理

 铝土矿选矿尾矿是我国特有的有色金属尾矿,铝工业的发展遗留下来大量的尾矿,它的存在已成为制约矿业可持续发展、占用农田、林地、危及矿区及周边生态环境的主要因素。尾矿除含少量金属杂质外,主要矿物相结构与目前塑料填料市场所用的铝硅酸盐矿物结构类似,在塑料填料市场有着广阔的应用前景。 尾矿主要化学成分为三氧化二铝(Al_2O_3)和二氧化硅(SiO_2),质量百分比达70%;矿物相以一水硬铝石和高岭石为主,质量百分比达50%。该尾矿在选矿时已进行了磨矿,粒度较细(d_(90)≤65μm),易超细加工,本研究利用铝土矿选矿厂尾矿库里的矿浆作原料,烘干后,分别用干法和湿法两种方式对干粉进行超细加工,获得优化的粉磨工艺。粉磨后的粉体粒度均匀、d_(90)≤10μm、呈类球状、化学性质稳定、热稳定性好、有一定的阻燃能力,符合塑料填料的基本要求。 研究工作中采用钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硅油及季铵盐表面活性剂,对超细尾矿粉体进行表面处理,证明不同表面活性剂存在一个最佳用量范围,根据尾矿粉体特性,通过分析与比较,选用硅烷偶联剂(KH)钛酸酯偶联剂(NDZ)对粉体进行复合改性,效果显著,改性后粉体的活化指数为90%;润湿角为130°;吸油量为14ml/100g;粉体的分散性得到改善,比表面积由10.9m~2/g增加至11.7m~2/g。这些结果表明,表面处理改变了尾矿粉体的表面极性,其表面由亲水性变为疏水性,改性后的尾矿粉体以低聚态粒子形式存在,粉体的分散性得到改善;用红外光谱对改性尾矿粉体进行分析,发现改性填料在2959.71cm~(-1)存在偶联剂特征峰,说明尾矿粉体表面存在偶联剂化学键;扫描电镜(SEM)的形貌观察及能谱(EDAX)分析发现,尾矿中不同矿物表面结合改性剂具有选择性,一水硬铝石以NDZ为主,高岭石以KH为主。 选用处理较好的改性尾矿粉体,共混聚氯乙烯(PVC)基料,造粒、熔融挤出、制备PVC复合材料。对复合材料进行物理、力学、热性能研究,结果表明,填料发挥了其成分复杂的多组分效应,填充PVC复合材料的刚性和耐热性比纯PVC基体有所提高,在填料为40份时,流动加工性好;并且偶联剂有增塑、润滑作用,改性尾矿粉体能够均匀分散在PVC基体中,填充的PVC的力学性能好,悬臂梁缺口冲击强度为7.8kJ/m~2、拉伸强度为33.8MPa、断裂伸长率为17%、维卡软化温度为86.1℃。扫描电镜(SEM)的断面形貌观察发现,改性尾矿粉体填料具有成核作用,加入后不改变PVC基体的晶型,界面结合牢固,填料在PVC基体中相容性、润湿性好。PVC制品性能指标达到企业提供的标准,性能满足应用要求