[發明專利]一種用于抑制黃鐵礦氧化的鈍化劑及基于鈍化劑處理黃鐵礦的方法

有效

• 申請號: 201610546463.7
• 申請日: 2016-07-13
• 公開（公告）號: CN106086392B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 劉云;胡鑫;牛政
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C22B1/00
• 分類號: C22B1/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明涉及一種用于抑制黃鐵礦氧化的鈍化劑，特別涉及一種有機硅烷/納米二氧化硅復合鈍化劑及其用于處理黃鐵礦，從源頭治理酸性礦山廢水的方法。屬于酸性礦山廢水治理領域。

背景技術

金屬硫化物礦山在開采過程中會產生大量的尾礦，這些尾礦中的金屬硫化物礦物(最為典型的如黃鐵礦)在自然風化作用下，容易發生氧化反應而形成酸性礦山廢水(AMD)。AMD通常具有較強的酸性，且水體中富含SO₄^2-、Fe³⁺、以及大量的生物可利用形態的有毒有害重金屬離子，如鉛、砷、鉻、銅、鎘等。AMD不但會增強有毒有害重金屬元素的化學活性及生物可利用性，同時還會造成水體和土壤的酸化，使得污染后的環境修復起來變得更加困難。為了從源頭上實現對AMD的控制，國內外學者提出了“表面鈍化法”處理黃鐵礦等尾礦，表面鈍化法是利用有機或無機鈍化劑與黃鐵礦等金屬硫化物礦物反應使其表面形成一層抗氧化膜，從微觀(單個顆粒)角度來保護金屬硫化物礦物，使其不被氧化。在眾多黃鐵礦鈍化劑中，有機硅烷因具有安全可靠、無毒、無污染、耐氧化、防水性強的特點而倍受人們的關注。

目前，有采用硅氧烷鈍化金屬表面，防止金屬氧化的方法。但是硅氧烷鈍化劑在使用過程中存在一些實質的缺陷，1)有機硅烷用量的減量化問題。有機硅烷能實現對金屬表面鈍化，主要是通過硅烷分子間Si-O-Si鍵的交聯聚合而形成一層網狀膜，然后通過Si-O-Me鍵(Me為金屬元素)牢固的吸附在金屬表面。因此，為使處理過程中有機硅烷鈍化膜足夠致密，所添加的有機硅烷濃度往往較高導致處理成本較高。2)鈍化膜的穩定性問題。在鈍化處理過程中，由于礦物表面的不均勻性及有機硅烷反應條件的限制，不可避免的會在鈍化膜表面形成一些微裂縫，而且所使用的鈍化劑濃度越低，微裂縫的數量及寬度就越大。而外界環境中的氧化物(如O₂、Fe³⁺和微生物等)容易以這些微裂縫為突破點，逐漸侵蝕硫化物礦石，最終導致表面鈍化膜的整體脫落。

發明內容

針對現有的硅氧烷類鈍化劑存在的缺陷，本發明的目的是在于提供一種能在黃鐵礦表面形成穩定鈍化膜，且降低硅氧烷用量低，能有效抑制黃鐵礦氧化，大大降低酸性礦山廢水處理成本的有機硅烷/納米二氧化硅復合鈍化劑。

本發明的另一個目的是在于提供所述鈍化劑處理黃鐵礦的方法，該鈍化劑能在黃鐵礦表面形成穩定致密膜層，在有機硅烷用量低的條件下取得較好鈍化效果，提高鈍化膜的穩定性，大大降低了酸性礦山廢水處理成本，且有利于環境保護，滿足現有綠色生產要求。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種用于抑制黃鐵礦氧化的鈍化劑，該鈍化劑包括有機硅烷和納米二氧化硅(NS)。

優選的方案，鈍化劑由以下質量份組分組成：有機硅烷1～3份；納米二氧化硅1～4份。

較優選的方案，有機硅烷為γ-巰丙基三甲氧基硅烷(PropS-SH)。

本發明還提供了一種基于所述的鈍化劑處理黃鐵礦的方法，該方法是采用所述鈍化劑對黃鐵礦進行表面包膜處理。

優選的方案，采用所述鈍化劑對黃鐵礦進行表面包膜處理的過程包括以下步驟：

1)將有機硅烷溶于乙醇/水混合溶劑中形成有機硅烷溶液，在所述有機硅烷溶液中加入納米二氧化硅，超聲處理，得到有機硅烷/納米二氧化硅復合溶液；

2)調節所述有機硅烷/納米二氧化硅復合溶液的pH至酸性，進行水解反應，得到復合硅醇溶液；

3)將黃鐵礦粉加入到所述復合硅醇溶液中，調節pH至堿性，依次進行交聯和固化反應，即在黃鐵礦表面包覆硅氧膜層。

較優選的方案，乙醇/水混合溶劑中水和乙醇的體積比為1:5～1:8。

較優選的方案，有機硅烷溶液質量百分比濃度為1％～3％。

較優選的方案，有機硅烷/納米二氧化硅復合溶液通過酸調節pH至4.0～4.5后，在40℃～45℃條件下，攪拌1h～1.5h，得到復合硅醇溶液。

較優選的方案，黃鐵礦粉加入到所述復合硅醇溶液中，調節pH至8.0～9.0，在50℃～55℃攪拌反應2h～2.5h，反應產物經洗滌后，置于100℃～110℃條件下固化10h～12h，即在黃鐵礦表面包覆硅氧層。

較優選的方案，黃鐵礦粉粒度為75～150μm。