有色金属钨矿和铅锌矿尾矿资源化利用工艺技术研究

以有色金属钨矿和铅锌矿尾矿为原料,分别采取酸浸后高温碱熔和无酸浸低温碱溶两种活化预处理,并以常规水热法(CH)和微波水热法(MH)合成ZSM-5分子筛,采用XRF、ICP-AES、FT-IR、XRD、SEM、BET和催化剂活性评价对所得产物进行表征分析。结果表明:合成产物为ZSM-5分子筛,其总比表面积在273.21~350.51 m^(2)/g之间,MH法产物孔径较小;低温碱溶可以得到更高硅铝摩尔比n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))的前驱液,导致产物形貌由类球形转变为六方棱柱形,并且产物粒径减小;高温碱熔合成产物对干化尾矿SiO_(2)利用率更高,不过工艺复杂,能耗高;活化过程SiO_(2)溶出率的影响因素程度由高到低的顺序为CaO、其他杂质、Fe_(2)O_(3);合成相同结晶度的ZSM-5分子筛时,MH法所需时间仅为CH法的四分之一左右,并且合成产物粒径更小,表面更洁净,SiO_(2)利用率更高;1 L反应釜工艺放大效应小,搅拌条件有利于合成体系的传质和传热,导致产物粒径减小,产物应用于脱硝反应的NO转化率可达94.31%。

矿料活化方式对有色金属锡矿尾矿合成ZSM-5的影响

采用两种不同的活化方式对锡矿尾矿进行活化,活化矿料不需要添加其他额外硅源和铝源,在相同的活化碱量条件下,分别制备出不同硅铝比的ZSM-5分子筛产物,并以XRD、SEM、ICP、BET、NH3-DRIFTS等多种物理化学手段对所得产物进行表征。结果表明:当活化碱量均为1.2时,高温碱融活化法(F-R)可制备出硅铝比为28.10的类球形ZSM-5产物,其相对结晶度可达到101.3%,收率为64.4%,比表面积相对较高(445 m^2/g);而采用低温碱溶液活化法(LS-R)可制备出高硅铝比(90.29)的形貌规整ZSM-5产物,其相对结晶度更高(达到123.9%),但收率和比表面积相对小(分别为52.6%和404 m^2/g);两种活化方式所得产物均含有B酸和L酸,但高温碱融活化法所得产物的B酸量更多,并且高温碱融活化法制备产物对尾矿中各主要元素利用率均高于低温碱溶液活化法。本工作表明,有色金属锡矿尾矿可实现高附加值资源化及减量化利用。

有色金属尾矿资源化利用合成ZSM-5分子筛功能材料

有色金属尾矿的有效处置为当今矿山环境关注的重点。分别以3种含硅金属尾矿为原料,利用一种混合导向法均合成出高结晶度及纯度的ZSM-5分子筛产物。各种尾矿中硅元素的利用率均在55%以上,3种尾矿所制备催化材料具有良好的催化活性,以锡矿尾矿所合成的催化材料对酸浸矿料液中的重金属元素具有较好的吸附性能。因此有色金属尾矿可以用来制备性能良好的催化材料,从而有效降低ZSM-5分子筛的生产成本,实现有色金属尾矿的资源化、减量化及绿色化利用。

以锡矿尾矿为原料ZSM-5分子筛的水热合成

以有色金属锡矿尾矿为原料、通过乙醇的绿色导向法水热合成ZSM-5分子筛,并以XRD、SEM、FT-IR、XRF、ICP等多种物理化学表征手段对晶种、体系pH、晶化温度、晶化时间及醇添加剂等对合成产物的影响因素进行系统考察。结果表明:以有色金属锡矿尾矿为原料,采用绿色水热合成导向法,可以合成出高结晶度、具有规整八面体外形及良好热稳定性能的ZSM-5产物;合成体系中乙醇和晶种均可有效加速晶体晶化速率,但乙醇不具结构导向作用;体系pH对产物的生成速度及纯度具有决定性作用,过高晶化温度及较长晶化时间容易导致产物中杂晶相的出现,体系中乙醇和正丁醇对ZSM-5的相对结晶度及外貌形状影响不大。添加的晶种量为合成体系中SiO2投料量的0.62%(摩尔分数),醇的添加量与合成体系中SiO2投料量摩尔比为0.50,合成体系pH为10.8,170℃及24 h晶化条件下,可获得高结晶度及收率的ZSM-5产物。