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利用碱激发地质聚合反应固化尾矿研究进展

发布日期:2020-09-09  来源:矿产保护与利用  作者:饶峰  浏览次数:186
        随着尾矿堆存量的不断增加,尾矿对人类安全、土壤及环境的危害也愈来愈严重,尾矿亟待处理。根据我国综合利用尾矿的现状,提出以碱激发地质聚合反应固化处理尾矿,着重介绍并论证了碱激发地质聚反应固化尾矿的可行性,比较了碱激发反应和地质聚合反应在地质聚合反应理论的研究中的区别,指出地质聚合反应并不是碱激发反应的子集。同时,总结了表征碱激发地质聚合产物微观结构的技术,并展望了碱激发地质聚合反应固化尾矿的发展前景。

随着矿业开发的深入,尾矿的产出量急剧增加。堆存量巨大的尾矿不仅浪费资源、破坏环境,还存在很大的安全隐患。由于土地资源日益紧张,征地费用也逐年攀升,致使尾矿库的基建投资成本增加,且尾矿库日常的维护及矿山运行成本也不断提升[1]。目前,国内外对于尾矿的综合利用的常规方法包括: ( 1)充填矿山地下开采采空区和尾矿堆积场上覆土造田;( 2) 利用尾矿制砂和生产建筑材料; ( 3) 利用某些含有植物生长必须元素的尾矿来制取肥料; ( 4) 尾矿再处理提取其有用元素[2]。近年来,碱激发地质聚合反应被开发用来固化尾矿,该反应过程不仅绿色环保、工艺简单、不需要加压和煅烧等作业、能制备强度较高的尾矿基地质聚合物,并且尾矿中的重属离子会参与形成地质聚合物网状结构的过程而被固化。但是未煅烧的尾矿活性较低,这是利用地质聚合反应固化尾矿的一大难题。由于尾矿来源不同,其重金属离子种类差异大,不同的重金属离子的固化机理也不同,导致目前对碱激发地质聚合反应固化尾矿的理论研究仍不够充分,此外,还缺乏对碱激发反应和地质聚合反应的区别,缺少对碱激发地质聚合产物微观结构研究的总结,尚未工业生产应用等不足。因此,该综述总结了我国尾矿的综合利用现状,数据显示尾矿综合利用率还不够高,提出通过碱激发地质聚合反综合利用尾矿,指出了利用地质聚合反应固化尾矿及重金属的可行性,并对碱激发反应与地质聚合反应的不同之处加以区别,介绍了几种常用的表征地质聚合物微观结构的方法,展望了此技术在尾矿综合利用的广阔应用前景。碱激发地质聚合反应固化尾矿的可行性如下: 在反应所需原料上,尾矿主要成分为酸盐、硅酸盐和钙质矿物,这与地质聚合反应或者碱激发反应所需原材料成分是相似的。而且,尾矿已经被粉磨成了微细颗粒,具有较高的比表面积和反应活性。 在反应所需骨料上,地质聚合物往往需要如石英这类的矿物充当骨料,而许多尾矿中都含此类惰性矿物。 在反应所需添加的试剂上,由于很多地质聚合反应需要加入碱激发剂,而多数有色金属硫矿浮选尾矿因分选需要而呈现弱碱性,所以这类尾矿发生地质聚合反应所需碱激发剂的会相对较少。 在实际应用中,可以通过比较长的时间来反应形成尾矿基地质聚合物。在机械强度上,固化尾矿只需较低的机械强度,即形成轻固化尾矿基地质聚合物,很容易就能实现。偏高岭土基等地质聚合物的抗压强度通常达到数十兆帕,它们可以取代水泥混凝土,应用到建筑行业。在固化效果上,近年来有一些工作研究了地质聚合物凝胶对重金属离子的固化的机理,提出了例如静电吸附、物理封装和生成化合物等不同的固化机理,这些工作都表明了地质聚合物凝胶对重金属有很好的固化效果

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