[发明专利]一种复合废弃尾矿多孔材料及其制备方法和应用

说明书

本发明为一种复合废弃尾矿多孔材料及其制备方法和应用。该材料是球形多孔陶粒材料，直径为5～8mm，孔隙率43％～52％；其原料组分质量百分比为：废弃铜尾矿：58％～65％；废弃铁尾矿：9％～18％；碳酸氢钠：4％～12％；水玻璃：5％～10％；玉米淀粉：3％～14％和活性炭粉：3％～9％。该方法以废弃铜尾矿和铁尾矿为主要原料，计算目标陶粒所需物料比，辅以水玻璃作为粘结剂，经加工，制成有一定机械强度、高孔隙率、可反复使用的用于废水处理的多孔载体材料。该载体材料可用于负载氰化物臭氧催化氧化的催化剂，氰化物的降解效率最高可达92.11％。

技术领域

本发明属于矿产资源综合利用和污水净化处理领域，具体为一种复合废弃尾矿多孔材料及其制备方法和应用。

背景技术

含有氰化物的工业废水称为含氰废水，含氰废水主要来自于冶金厂、化肥厂、焦化厂、电镀厂等。氰化物属于剧毒性物质，必须按照国家标准控制其排放浓度，如果不能妥善处理，将严重影响生化处理工艺的高效稳定运行，同时也会对人民生活和自然环境产生巨大危害。一般情况下，对于高浓度的含氰废水会采用回收处理，对于低浓度的含氰废水，则可采取氧化破坏的方法，高级氧化技术包括臭氧催化氧化，过氧化氢催化氧化，光催化氧化，电催化氧化，光电催化氧化等。

过氧化氢具有氧化性，氰化物在碱性条件下能被过氧化氢氧化为氰酸盐CNO^-，然后氰酸盐会继续水解成碳酸按或者碳酸氢按。由于过氧化氢与氰化物反应速率较慢，因此会在反应过程中添加金属离子催化剂，如铜、钴、镍、铁等，用于加快反应速率。该反应称为催化过氧化氢化学氧化法。臭氧可通过直接与间接的方式与目标物质反应，其中，间接臭氧氧化反应为自由基型反应，臭氧分解形成-OH自由基，可无选择性的与有机物结合，根据所用催化剂的不同，分为利用溶液中游离态金属的均相催化和以固体金属、固体金属氧化物和负载在载体上的金属、金属氧化物为催化剂的非均相催化。非均相催化氧化的催化剂主要有：MnO₂、Al₂O₃、CeO/Al₂O₃、TiO₂和MnO₂/活性炭等。

金属铜与金属铁的应用范围十分广，其需求量随着全球经济的发展与日俱增，与此相对，为了满足人们对金属铜与钢铁的需求，铜矿和铁矿的开采量也日益增大。由此，产生了大量的选铜尾矿与铁尾矿，废弃尾矿周边的地质环境复杂，极易发生滑坡、泥石流等地质灾害，破坏性极大；此外，尾矿山的堆积更是对周边环境造成严重污染，有害物质在植被中富集并进入生物界食物链，从而不断造成更大的危害，最后被人类吸收。我国铜尾矿和铁尾矿的综合回收利用包括：填充矿井或复垦土地，用于建材生产原料，用于烧制微晶玻璃，用于烧制陶瓷。此外，对铜尾矿综合利用的新型研究还包括：利用微生物浸出技术进行铜尾矿中铜、铁、锌、铋等金属和硫等非金属的回收；筛选耐铜尾矿砂型植物，实现对铜尾矿污染土壤的治理和污染植物的修复。对铁尾矿的综合利用的新型研究包括：用作土壤改良剂和微量元素肥料以及矿区复垦植被。