一種粉煤灰磁珠的資源化利用方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種粉煤灰磁珠的資源化利用方法，具體地說是一種建立在磁性分級(jí)基礎(chǔ)上的粉煤灰磁珠資源化利用方法。
二、【背景技術(shù)】
[0002]粉煤灰是一種工業(yè)固體廢棄物。近年來，我國(guó)粉煤灰的年排放均超過2億噸，累計(jì)堆存量超過30億噸。大量粉煤灰既占用大量耕地，對(duì)土壤、水資源和空氣造成嚴(yán)重污染；同時(shí)，粉煤灰中含有大量的無機(jī)礦物資源，大量廢棄造成巨大的資源浪費(fèi)。目前，我國(guó)粉煤灰綜合利用率低于60%，且主要用于混凝土與建筑領(lǐng)域，精細(xì)化、高附加值利用率極低。精細(xì)化的粉煤灰綜合利用是我國(guó)亟待解決的重要課題。粉煤灰中含有4-17%的具有含鐵磁性微珠，稱為磁珠。粉煤灰磁珠中含有大量的鐵資源，同時(shí)又是天然的磁性陶瓷微粒材料，因此在鋼鐵冶煉原料、磁性材料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)有文獻(xiàn)中，公開號(hào)為CN102895956A的發(fā)明專利利用粉煤灰磁珠和有機(jī)包埋劑合成了高磁響應(yīng)粉煤灰微團(tuán)，可用于高效處理重金屬?gòu)U水和有機(jī)污染物廢水。公開號(hào)為CN101469378A的發(fā)明專利利用高鋁粉煤灰和粉煤灰磁珠制備了鋁硅鐵合金，研宄結(jié)果表明，含粉煤灰球團(tuán)性能好，入爐冶煉成分均勻，有助于礦熱爐爐況穩(wěn)定，生產(chǎn)鋁硅鐵合金性能良好。公開號(hào)為CN2475481Y的發(fā)明專利利用粉煤灰磁珠以及磁珠和磁鐵礦粉的混合物作為磁穩(wěn)定流化床的分選介質(zhì)，制備了一種磁穩(wěn)定流化床分選裝置，用于高效煤分選。
[0004]上述文獻(xiàn)提到的方法雖然都涉及粉煤灰磁珠的資源化利用，但都是將磁珠作為均一的磁性顆粒材料使用，未對(duì)磁珠進(jìn)行精細(xì)的磁性分級(jí)和差異化資源化應(yīng)用。研宄表明，不同來源的粉煤灰磁珠、及粉煤灰磁珠中的不同組分，礦物組成和磁性差異都很大，在此條件下上述文獻(xiàn)中磁珠的應(yīng)用效果將很難保持穩(wěn)定，而且磁珠的應(yīng)用面較窄，對(duì)粉煤灰的消耗量不大；極易造成資源浪費(fèi)。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為避免上述資源化應(yīng)用所存在的不足之處，旨在提供一種基于磁性精細(xì)分級(jí)的粉煤灰磁珠資源化應(yīng)用的方法，所要解決的技術(shù)問題是對(duì)粉煤灰磁性精選分級(jí)、不同磁性的磁珠區(qū)別化的資源化處理；磁珠消耗量大、資源轉(zhuǎn)化率高、經(jīng)濟(jì)效益高、適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明粉煤灰磁珠的資源化利用方法，包括磁珠的精選分級(jí)、磁珠的預(yù)處理和堿處理、分類應(yīng)用等單元過程，粉煤灰磁珠最終轉(zhuǎn)化為鐵精礦(或磁種)、中磁性多孔陶瓷、弱磁性多孔陶瓷、工業(yè)提鋁原料。
[0007]本發(fā)明通過如下方法實(shí)現(xiàn)粉煤灰磁珠的資源化利用:
[0008]將粉煤灰過120目篩后，首先在強(qiáng)磁場(chǎng)中進(jìn)行磁選2-4次，獲得粉煤灰中的各類磁珠，然后將各類磁珠在弱磁場(chǎng)進(jìn)行磁選2-4次，從各類磁珠中篩選出強(qiáng)磁性磁珠，最后再將剩下的磁珠在中磁場(chǎng)中進(jìn)行磁選2-4次，將剩下的磁珠分為中磁性磁珠和弱磁性磁珠；所述強(qiáng)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為300mT ;所述中磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為10mT ;所述弱磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為50mT。強(qiáng)磁性磁珠的比飽和磁化強(qiáng)度> 14emu/g ；2.5emu/g <中磁性磁珠的比飽和磁化強(qiáng)度< 14emu/g ;弱磁性磁珠的比飽和磁化強(qiáng)度〈2.5emu/g。
[0009]對(duì)所述弱磁性磁珠按如下方法進(jìn)行處理:用水對(duì)所述弱磁性磁珠進(jìn)行清洗，以去除弱磁性磁珠表面吸附的非磁性微粉，然后將清洗后弱磁性磁珠與Na2CCV混合，在720-850°C下煅燒1-2小時(shí)，冷卻后置于濃度為l-3mol/L的堿溶液中，攪拌1_4小時(shí)，經(jīng)磁分離后獲得鋁鹽和硅鹽的混合溶液及弱磁性多孔陶瓷；對(duì)鋁鹽和硅鹽的混合溶液進(jìn)行脫硅處理后，用作提鋁生產(chǎn)的原料；所述弱磁性多孔陶瓷用做磁性吸附劑或大比表面積載體；Na2CO3質(zhì)量為清洗后弱磁性磁珠質(zhì)量的5% -30% ；
[0010]對(duì)所述中磁性磁珠按如下方法進(jìn)行處理:用水對(duì)所述中磁性磁珠進(jìn)行清洗，以去除中磁性磁珠表面吸附的非磁性微粉，然后將清洗后中磁性磁珠與Na2CCV混合，在720-850°C下煅燒1-2小時(shí)，冷卻后置于濃度為l-3mol/L的堿溶液中，攪拌1_4小時(shí)，經(jīng)磁分離后獲得鋁鹽和硅鹽的混合溶液及中磁性多孔陶瓷；對(duì)鋁鹽和硅鹽的混合溶液進(jìn)行脫硅處理后，用作提鋁生產(chǎn)的原料；所述中磁性多孔陶瓷用做磁性吸附劑或大比表面積載體；Na2C03質(zhì)量為清洗后中磁性磁珠質(zhì)量的5 % -30 % ；
[0011]所述強(qiáng)磁性磁珠用作水處理磁種材料或重介質(zhì)選煤的重介質(zhì)。
[0012]所述堿溶液為NaOH溶液、石灰水或氨水。
[0013]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0014]1、本發(fā)明方法將粉煤灰磁珠按磁性分級(jí)，從而根據(jù)各種磁珠的礦物組成不同，差異化的對(duì)粉煤灰磁珠進(jìn)行資源化處理，資源轉(zhuǎn)化率高、工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0015]2、本發(fā)明方法中，粉煤灰里的中磁性磁珠和弱磁性磁珠經(jīng)堿處理后生成磁性多孔陶瓷顆粒，不但具有高比表面積，而且可通過磁分離回收，在水處理、催化反應(yīng)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景，因此本發(fā)明屬于粉煤灰資源的高附加值、精細(xì)化應(yīng)用，可產(chǎn)生較高經(jīng)濟(jì)效益。
[0016]3、本發(fā)明方法對(duì)應(yīng)的鋼鐵冶煉、工業(yè)提鋁、污水處理等下游產(chǎn)業(yè)具有巨大原料需求，可消耗大量粉煤灰磁珠，因此本發(fā)明方法可產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益。
四、【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明粉煤灰磁珠的資源化利用方法的工藝流程圖。
[0018]圖2中a-e分別為室溫下測(cè)得的典型的強(qiáng)磁性磁珠、中磁性磁珠、弱磁性磁珠及中磁性多孔陶瓷、弱磁性多孔陶瓷的磁滯回線。從圖中可以看出強(qiáng)磁性磁珠、中磁性磁珠、弱磁性磁珠的比飽和磁化強(qiáng)度分別為26.97,5.94和1.84emu/g，由于中磁性多孔陶瓷、弱磁性多孔陶瓷是由中磁性磁珠、弱磁性磁珠經(jīng)堿處理浸出部分Al、Si等非磁性組分得到的，所以比飽和磁化強(qiáng)度有所增加，分別為6.89和2.54emu/g。
[0019]圖3為利用中磁性多孔陶瓷和弱磁性多孔陶瓷吸附Cu2+離子后的含銅污水的