一種利用稀土尾礦制備的稀土負載型功能材料及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明針對我國稀土尾礦資源化利用程度很低，資源化產(chǎn)品價值不高的的困境，提出以尾礦為主要原料來制備顆粒稀土負載型功能材料。技術(shù)關(guān)鍵過程主要包括：(1)稀土尾礦陶粒制備；(2)陶粒沸石化過程；(3)沸石陶粒稀土負載過程。制成的多孔顆粒稀土負載型功能材料含有發(fā)達的孔結(jié)構(gòu)和稀土功能成分，具有比表面積大、吸附能力強、易于固液分離等優(yōu)勢。
【專利說明】一種利用稀土尾礦制備的稀土負載型功能材料及其制備工
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【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以稀土尾礦為主要原料的多孔顆粒稀土負載型功能材料及制備方法，屬于環(huán)境功能材料與固廢資源綜合利用領(lǐng)域。屬于稀土尾礦的高附加值資源化利用技術(shù)。制得的顆粒稀土負載型功能材料對水中五價砷離子有高效去除能力，且易于實現(xiàn)固液分離。

【背景技術(shù)】
[0002]稀土尾礦是礦山選礦廠采用一定工藝，經(jīng)過機械洗選后排放至尾礦庫的廢棄物，是稀土工業(yè)固體廢棄物的主要組成部分。每生產(chǎn)It稀土精礦要排出數(shù)十噸尾礦。目前，我國的稀土尾礦基本未實現(xiàn)綜合利用，以包鋼為代表的稀土開采企業(yè)，對于稀土尾礦的處理方式是注入尾礦壩。大量尾礦堆棄不但造成極大資源浪費，而且又對周圍生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。從目前已有的研究報道來看，包鋼的尾礦壩正面臨一系列問題:1.雖然尾礦含有中稀土資源(7%左右，以鈰為主)，但一直沒有找到合適的選礦和冶煉方法。2.尾礦的重金屬(包括稀土元素)含量相當(dāng)高，已經(jīng)對周邊造成了嚴重的環(huán)境污染。所以，對于那些品位較低、沒有冶煉價值，同時有對生態(tài)環(huán)境有嚴重影響的稀土尾礦來說，進行資源化利用研究有顯著意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對目前稀土尾礦難以實現(xiàn)資源化利用的問題，本文提出了利用稀土尾礦制備顆粒稀土負載型功能材料的技術(shù)路線。
[0004]本發(fā)明所述的顆粒稀土負載型功能材料的具體生產(chǎn)工藝過程包括以下主要步驟:
[0005]粉磨過程:首先利用球磨機或雷蒙磨將稀土尾礦制成粉末，粉末的細度一般為100目以下。粉末細度需保證加水后粉末漿體有一定粘性，使成球過程順利進行。
[0006]制粒過程:將稀土尾礦粉料、稻殼灰按重量比20:1混合均勻，加入10?15%的水，利用混料機攪拌成漿體。利用對輥造粒機或成球盤將稀土尾礦粉末制成直徑3?15_的生料球。生料球的強度應(yīng)保證在回轉(zhuǎn)窯中不會破碎。
[0007]燒結(jié)過程:利用進料機等設(shè)備將生料球載入高溫爐內(nèi)(包括馬弗爐、燒結(jié)機、回轉(zhuǎn)窯等設(shè)備)進行燒結(jié)處理。燒結(jié)過程中要注意控制溫度、升溫速率等工藝參數(shù)。一般取燒結(jié)溫度為1000?1100°C。燒結(jié)后的產(chǎn)品冷卻后即可得到顆粒稀土負載型功能材料。
[0008]甄選過程:將制得的顆粒稀土負載型功能材料放入水中，利用水選法取密度接近于lg/cm3的顆粒稀土負載型功能材料即為本發(fā)明所述的顆粒稀土負載型功能材料。此密度的顆粒稀土負載型功能材料用于污水處理工藝可有效降低水力損失，使顆粒稀土負載型功能材料在濾池中充分運行，提高污水處理效率。
[0009]粉磨過程:首先利用球磨機或雷蒙磨將稀土尾礦制成粉末，粉末的細度一般為100目以下。粉末細度需保證加水后粉末漿體有一定粘性，使成球過程順利進行。
[0010]制粒過程:將稀土尾礦粉料、稻殼灰按重量比20: I混合均勻，加入10?15%的水，利用混料機攪拌成漿體。利用對輥造粒機或成球盤將稀土尾礦粉末制成直徑3?15_的生料球。生料球的強度應(yīng)保證在回轉(zhuǎn)窯中不會破碎。
[0011]燒結(jié)過程:利用進料機等設(shè)備將生料球載入高溫爐內(nèi)(包括馬弗爐、燒結(jié)機、回轉(zhuǎn)窯等設(shè)備)進行燒結(jié)處理。燒結(jié)過程中要注意控制溫度、升溫速率等工藝參數(shù)。一般取燒結(jié)溫度為1000?1100°C。燒結(jié)后的產(chǎn)品冷卻后即可得到稀土尾礦陶粒。
[0012]水熱處理:將多孔陶粒顆粒放入密閉式可加熱反應(yīng)釜中，并加入濃度為lmol/L的NaOH溶液，固液比取1/5?1/10。將釜中固液混合物攪拌3?5分鐘，以便固液充分混合。將反應(yīng)釜加熱至90?110°C進行水熱處理，保溫5?12小時。在此條件下，陶粒表面部分硅鋁溶解于液相中，并在陶粒表面原位結(jié)晶，形成沸石相，隨著反應(yīng)時間延長，沸石相逐漸增多并形成沸石多孔結(jié)構(gòu)。同時，在此過程中，稀土尾礦中含有的大量稀土元素也進入液相，隨著沸石晶體的形成，稀土離子通過離子交換作用被沸石所吸附，實現(xiàn)稀土元素在沸石表面的負載。最終即可得到稀土負載沸石陶粒材料，即為本發(fā)明所述的顆粒稀土負載型功能材料。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)勢如下:本發(fā)明有效地利用的稀土尾礦，可減輕稀土尾礦的環(huán)境危害，實現(xiàn)稀土尾礦的高附加值資源化利用。符合國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，節(jié)能減排利廢的基本國策。

【具體實施方式】
[0014]下面給出的實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但不能理解為是對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述
【發(fā)明內(nèi)容】
做出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0015]實施例1:
[0016]取稀土尾礦500g，將稀土尾礦顆粒放入球磨機，在300轉(zhuǎn)/分下運行15分鐘，取出得到的粉體。將粉體、稻殼灰、水按重量比20: I: 3混合，攪拌均勻制成料漿。利用成球盤將料漿制成直徑10?15_的料球。將料球放入馬弗爐爐內(nèi)進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度取1000°C，保溫10分鐘。將得到的稀土尾礦陶粒放入密閉式可加熱反應(yīng)釜中，并加入濃度為lmol/L的NaOH溶液，固液比取1/5。將釜中固液混合物攪拌3分鐘，然后將反應(yīng)釜加熱至100°C，在此溫度下保溫5小時。反應(yīng)結(jié)束后利用過濾實現(xiàn)固液分離，得到的固相產(chǎn)品用清水洗滌3次后即為本發(fā)明所述的顆粒稀土負載型功能材料。
【權(quán)利要求】
1.一種稀土負載型功能材料，其特征是:(1)該功能材料的基體為沸石陶粒，表面負載有無定形稀土氧化物；(2)其主要制備原料為稀土尾礦，占原料總質(zhì)量的70%以上；(3)該功能材料為顆粒狀，對水中五價砷離子有高效吸附去除能力，并且吸附后容易進行固液分離。
2.—種權(quán)利要求1所述的稀土負載型功能材料的制備方法，其特征是主要包括以下兩個關(guān)鍵工藝步驟:(I)以稀土尾礦為主要原料進行多孔陶粒燒制；(2)對得到的陶粒進行堿水熱處理，在此過程中，實現(xiàn)陶粒表面的沸石化，以及表面稀土負載的過程；(3)水洗過程:將得到的產(chǎn)物進行水洗，去除表面多余的堿液。最終得到稀土負載型功能材料。
3.按照權(quán)利要求2所述的稀土負載型功能材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)中稀土尾礦陶粒制備主要包括以下幾個關(guān)鍵工藝步驟:(I)利用雷蒙磨、球磨機等將稀土尾礦制成100目一下的粉料；(2)將稀土尾礦粉料、造孔劑、水混合均勻，制備成具有一定塑性的料漿；(3)利用造粒機將料漿制成直徑3~15mm的生料球；(4)將生料球在900~1100°C下進行燒結(jié)。(5)冷卻后可得所述稀土尾礦陶粒。
4.按照權(quán)利要求2所述的稀土負載型功能材料的制備方法，其特征在于:步驟(2)中堿水熱處理主要包括以下幾個關(guān)鍵工藝步驟:(I)將稀土尾礦陶粒放入密閉反應(yīng)釜中進行堿水熱處理，堿水熱條件為--反應(yīng)溫度100°C，反應(yīng)時間6小時，氫氧化鈉濃度lmol/L，固液比為1: 5。水熱處理過程中實現(xiàn)了陶粒的表面沸石化，同時尾礦中的稀土離子溶解于堿液中，然后被表面沸石所 吸附，實現(xiàn)表面稀土負載。
【文檔編號】C04B38/06GK104069806SQ201410226387
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】王川, 楊雙 申請人:內(nèi)蒙古大學(xué)