川南高岭石型硫铁尾矿大宗量高效利用技术研发

摘要

川南地区硫铁矿资源储量丰富，矿石中主要矿物为黄铁矿与高岭石，在长期的硫铁矿开采和选矿过程中，由于采选技术落后，很多高岭土资源没有得到充分的利用而被弃于尾矿中，大量尾矿不但占用大量宝贵的土地资源，还会引起严重的酸性矿山废水环境污染。因此开展高岭石型硫铁尾矿的大宗量高效利用，对于川南地区煤硫产业的循环发展无疑具有重要意义。
　　本文对川南高岭石型硫铁尾矿的工艺矿物学性质、硫铁重选尾矿脱碳浮硫工艺、浮选尾矿用作混凝土矿用外加剂以及表面改性煅烧高岭土用作橡塑填料工艺等进行研究，主要研究内容及结果如下。
　　（1）川南高岭石型硫铁尾矿工艺矿物学特性。川南高岭石型硫铁尾矿分为重选尾矿与浮选尾矿，主要矿物成分为高岭石和黄铁矿，并含有锐钛矿、方解石，重选尾矿中有些许碳质矿物；重选尾矿中SiO2和Al2O3含量为59.35％，碳和硫的含量分别为6.27%和7.84%，浮选尾矿中SiO2和Al2O3含量为76.50%，碳和硫的含量分别为1.06%和0.82%。
　　（2）重选尾矿脱碳浮硫试验。重选尾矿需再磨至-0.074mm85%进行浮选，经过脱碳浮硫，尾矿碳、硫品位降低至1.28%、1.03%；碳精矿发热量为5285.68kcal/kg（22.11MJ/kg），达到GB/T15224-2010《煤炭质量分级》中发热量的标准；硫精矿品位为48.63%，达到硫精矿优等品的要求；浮硫尾矿的碳、硫品位与高岭石型硫铁浮选尾矿极为接近，可用于混凝土矿物外加剂的研究。
　　（3）浮选尾矿作混凝土矿物外加剂试验。浮选尾矿（-0.074mm85%）经过煅烧后，成为煅烧高岭土，粉磨过后，具有极高的火山灰活性；最佳煅烧温度为800℃，最优煅烧时间为2h，磨矿细度为d90为19.64μm，最优条件下水泥胶砂试验活性指数可达125.6%；煅烧高岭土作混凝土矿物外加剂，掺量为30%时混凝土力学及施工性能最佳，并且煅烧高岭土能够代替水泥熟料并且有效降低水化热；随着水化龄期的增大，水泥生成Ca(OH)2的量逐渐增大；相同的水泥水化龄期内，Ca(OH)2随着掺量增大而减小，并且随着掺量的增加，活性硅铝消耗的Ca(OH)2含量就越大（活性SiO2、Al2O3与Ca(OH)2发生二次水化反应），火山灰反应越显著。
　　（4）煅烧高岭土表面改性后作橡塑填料试验。煅烧高岭土经粉磨（d60≈2μm），硅烷偶联剂改性（用量为煅烧高岭土质量的1.5%）后所得的表面改性高岭土，可作为 EPDM橡胶和 PP塑料的充填剂，改性高岭土充填橡胶的最佳配比为15%M，橡胶的拉伸强度达到4.32MPa，比空白样增加45.5%；断裂伸长率由322.03%增加至402.85%。；改性煅烧高岭土可以明显增强PP的力学性能，最佳添加量为10%M，断裂伸长率由28.15%提升至51.29%，屈服点伸长率由12.28%提升至16.54%，未改性高岭土与PP塑料相容性差，对PP塑料没有补强作用。
　　川南高岭石型硫铁尾矿所制备的煅烧高岭土，用作混凝土矿物外加剂可大宗量消耗川南高岭石型硫铁尾矿，改性煅烧高岭土可用作橡塑填料，也能够达到减排的目的。这些举措对于四川煤硫产业的循环发展具有重要意义，不仅能够利用资源，更能对尾矿进行大宗量消耗，实现川南高岭石型硫铁尾矿的大宗量高效利用。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 高岭土资源概况

1.3 高岭土提纯、加工及综合利用现状

1.4 川南高岭石型硫铁尾矿综合利用现状

1.5 论文来源

1.6 研究目的、意义、内容及创新点

2 试验原料、试剂、仪器及研究方法

2.1 试验原料

2.2 试验试剂及试验仪器

2.3 研究方法

3 川南高岭石型硫铁重选尾矿选矿试验

3.1 重选尾矿工艺矿物学研究

3.2 重选尾矿浮选脱碳条件试验

3.3 重选尾矿脱硫浮选条件试验

3.4 重选尾矿脱碳浮硫开路试验

3.5 重选尾矿脱碳浮硫闭路试验

3.6 本章小结

4 高岭石型硫铁浮选尾矿作混凝土矿物外加剂

4.1 引言

4.2 高岭石型硫铁浮选尾矿性质

4.3 浮选尾矿煅烧温度试验

4.4 浮选尾矿煅烧时间试验

4.5 煅烧高岭土磨矿细度试验

4.6 煅烧高岭土的表征分析

4.7 煅烧高岭土在水泥混凝土中的应用特性

4.8 煅烧高岭土对水泥水化硬化的作用机理

4.9 本章小结

5 表面改性煅烧高岭土用作橡塑填料试验

5.1 引言

5.2 改性煅烧高岭土的制备及表征

5.3 改性煅烧高岭土充填三元乙丙橡胶试验

5.4 改性煅烧高岭土充填聚丙烯塑料试验

5.5 本章小结

6 经济效益分析

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果