本發(fā)明涉及有色冶金行業(yè)中固體廢棄物利用研究領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種銅尾渣制取無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅的方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)的銅產(chǎn)量居世界第一位，超過(guò)95％的銅通過(guò)火法冶煉生產(chǎn)，冶煉過(guò)程產(chǎn)出大量的銅渣。我國(guó)銅渣堆存量累計(jì)已超過(guò)5000萬(wàn)噸。2015年我國(guó)銅產(chǎn)量達(dá)796萬(wàn)噸，其中火法冶煉銅生產(chǎn)的銅占總產(chǎn)量的95％以上，而火法煉銅每生產(chǎn)1噸銅就平均要生產(chǎn)2噸左右的銅渣，因此2015年我國(guó)銅渣產(chǎn)量已達(dá)1500萬(wàn)噸以上。銅渣含鐵在40％左右，高于目前國(guó)內(nèi)工業(yè)選礦用鐵礦的品位，由于銅礦來(lái)源不同，銅渣中還含有鋅、鉛、鎳等有價(jià)金屬元素。

現(xiàn)在比較成熟的銅渣處理方法是銅冶煉爐渣經(jīng)過(guò)“緩冷-細(xì)磨-浮選”工藝來(lái)回收銅，但是浮選后的尾渣(簡(jiǎn)稱(chēng)“銅尾渣”)沒(méi)有得到很好地利用。富含鐵的銅尾渣大量堆存，不僅造成資源的極大浪費(fèi)，且占用土地、污染環(huán)境，阻礙銅冶煉企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

目前，制備聚硅酸鐵鋅的方法主要是采用硅酸鈉或水玻璃作為硅源，通過(guò)酸化、活化得到聚硅酸后，再加入鐵鋅源，經(jīng)陳化得到聚硅酸鐵絮凝劑，該方法采用的原料成本較高。銅尾渣中鐵含量約為40％，二氧化硅含量為34％左右，鋅含量約為2％，可作為二次資源用于生產(chǎn)含鐵、硅、鋅的產(chǎn)品。因此，以銅尾渣作為制備聚硅酸鐵鋅的原料具有一定的可實(shí)現(xiàn)前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用工業(yè)廢棄物生產(chǎn)具有較高價(jià)值的化工產(chǎn)品的方法，具體是利用銅尾渣制取無(wú)機(jī)高子聚硅酸鐵鋅絮凝劑的方法，以達(dá)到廢物利用，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排目的。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了如下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明，提供一種銅尾渣制取無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將銅尾渣加入至硫酸溶液中，然后再加入雙氧水，水浴恒溫加熱條件下攪拌使銅尾渣溶解后靜置，得到混合液；

(2)將硅酸鈉溶液經(jīng)過(guò)加水稀釋、靜置、調(diào)節(jié)ph值至強(qiáng)酸性時(shí)，得到酸性硅酸鈉溶液；

(3)取步驟(1)得到的混合液的上清液，將所述上清液與所述酸性硅酸鈉溶液混合后，在攪拌條件下經(jīng)過(guò)反應(yīng)、陳化、過(guò)濾后得到無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅。

進(jìn)一步地，步驟(1)中的銅尾渣的鐵含量為35-40wt％，二氧化硅含量為30-35wt％，鋅含量為1.5-2.5wt％。

進(jìn)一步地，步驟(1)中的銅尾渣的鐵含量為32-38wt％，二氧化硅含量為31-34wt％，鋅含量為2-2.5wt％。

進(jìn)一步地，將步驟(1)中的混合液的沉淀物用水洗滌后，干燥得到石英粉；含有硫酸洗滌水經(jīng)過(guò)蒸餾濃縮后可以返回到步驟(1)中。

進(jìn)一步地，步驟(1)中銅尾渣與硫酸溶液的質(zhì)量配比為1:3-5。

進(jìn)一步地，步驟(1)中雙氧水的加入量為銅尾渣加入量的10-15％。

進(jìn)一步地，步驟(1)中為在100℃水浴恒溫加熱條件下攪拌3-5小時(shí)，銅尾渣溶解完全后靜置1-3小時(shí)。

進(jìn)一步地，步驟(2)中，當(dāng)硅酸鈉溶液用水稀釋且放置4-8小時(shí)后用粘度法測(cè)定聚硅酸分子量為30-40萬(wàn)道爾頓時(shí)，用硫酸溶液調(diào)節(jié)ph值為1-2，得到酸性硅酸鈉溶液。

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，所述上清液與所述酸性硅酸鈉溶液混合比例為所述上清液的鐵離子與鋅離子總和與所述酸性硅酸鈉溶液的硅離子的摩爾比為1：1-3。

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，攪拌速度為500-600rpm，反應(yīng)溫度30-50℃，反應(yīng)時(shí)間為1-3小時(shí)，陳化時(shí)間為3-5小時(shí)。

進(jìn)一步地，步驟(1)中的硫酸溶液的濃度為4～7mol/l。

進(jìn)一步地，步驟(1)中的雙氧水的濃度為30～40wt％。

進(jìn)一步地，步驟(2)中的調(diào)節(jié)ph值得硫酸溶液的濃度為4mol/l。

本發(fā)明的有益效果是：

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)銅尾渣可以作為feo-sio2-cao三元體系，主要組成為鐵橄欖石(fe2sio4)、磁鐵礦(fe3o4)和石英(sio2)及一些玻璃體，因此可以利用銅尾渣作為鐵鋅源與硅源生產(chǎn)無(wú)機(jī)高分子聚硅酸鐵鋅絮凝劑。銅尾渣生產(chǎn)絮凝劑不僅解決銅尾渣堆積造成的占用土地，污染環(huán)境等問(wèn)題，而且極大提升了銅尾渣的利用附加值，符合減免稅收政策和環(huán)保政策，減少了污染，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，市場(chǎng)前景廣闊。

相比傳統(tǒng)制備聚硅酸鐵鋅的方法主要是采用硅酸鈉或水玻璃作為硅源，通過(guò)酸化、活化得到聚硅酸后，再加入鐵鋅源，經(jīng)陳化得到聚硅酸鐵絮凝劑，該方法采用的原料成本較高。本發(fā)明采用廢棄物銅尾渣作為原料，制備聚硅酸鐵鋅絮凝劑，能夠大大降低成本，而且還利用了廢棄的銅尾渣。

本發(fā)明的制備的聚硅酸鐵鋅對(duì)廢水的凈化處理具有明顯的效果。

本發(fā)明的銅尾渣在酸性溶液中溶解后的沉淀還可以經(jīng)過(guò)處理后變成石英粉，殘留在沉淀中的硫酸還可以循環(huán)利用，變廢為寶，節(jié)省資源。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的銅尾渣制取無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅的方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明的實(shí)施例使用的銅尾渣為銅渣浮選銅后的尾渣，其中銅尾渣的鐵含量為35-40wt％，二氧化硅含量為30-35wt％，鋅含量為1.5-2.5wt％。

實(shí)施例1

本實(shí)施例使用的銅尾渣的鐵含量為40wt％，二氧化硅含量為34wt％，鋅含量為2wt％。

參考圖1，將銅尾渣加入至濃度為4mol/l的硫酸溶液中，加入比例為銅尾渣和硫酸溶液的質(zhì)量配比為1︰5，隨后在溶液中再加入銅尾渣質(zhì)量的15％的濃度為30wt％的雙氧水。將上述固液混合溶液放置在水浴鍋中，100℃水浴恒溫加熱條件下攪拌5小時(shí)使銅尾渣溶解后，靜置3小時(shí)，得到下層沉淀物以及上清液的混合液；

將硅酸鈉溶液(水玻璃)用水稀釋至濃度大約為15wt％，同時(shí)用粘度測(cè)定法測(cè)定聚硅酸分子量，當(dāng)聚硅酸分子量為30-40萬(wàn)道爾頓時(shí)，此時(shí)采用硫酸調(diào)節(jié)上述溶液的ph值至ph＝1，得到酸性的硅酸鈉溶液，待用；一般情況下，聚硅酸分子量達(dá)到30-40萬(wàn)道爾頓，需要放置4-8小時(shí)。

取溶解了銅尾渣的上清液與處理好的酸性硅酸鈉溶液混合，混合比例為：上清液的鐵離子和鋅離子與酸性硅酸鈉溶液的硅離子的摩爾比為1：1；將上述混合溶液在攪拌速度為500rpm的條件下，在30℃下反應(yīng)3小時(shí)，然后陳化3小時(shí)，即得到無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅。

將溶解銅尾渣的混合液的下層沉淀物用水洗滌后，干燥得到石英粉；含有硫酸洗滌水(相當(dāng)于稀硫酸溶液)經(jīng)過(guò)蒸餾濃縮后可以返回到步驟(1)中繼續(xù)作為溶解銅尾渣的硫酸使用，以達(dá)到循環(huán)利用的技術(shù)效果。

經(jīng)分析，將本實(shí)施例得到的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅用作廢水處理，可使廢水中濁度、色度、ss和codcr的去除率分別達(dá)到90.5％、84.7％、90.6％和82.5％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例使用的銅尾渣的鐵含量為40wt％，二氧化硅含量為35wt％，鋅含量為2.5wt％。

參考圖1，將銅尾渣加入至濃度為7mol/l的硫酸溶液中，加入比例為銅尾渣和硫酸溶液的質(zhì)量配比為1︰3，隨后在溶液中再加入銅尾渣質(zhì)量的10％的濃度為40wt％的雙氧水。將上述固液混合溶液放置在水浴鍋中，100℃水浴恒溫加熱條件下攪拌3小時(shí)使銅尾渣溶解后，靜置1小時(shí)，得到下層沉淀物以及上清液的混合液；

將硅酸鈉溶液用水稀釋至濃度大約為15wt％，同時(shí)用粘度測(cè)定法測(cè)定聚硅酸分子量，當(dāng)聚硅酸分子量為30-40萬(wàn)道爾頓時(shí)，此時(shí)采用硫酸調(diào)節(jié)上述溶液的ph值至ph＝2，得到酸性的硅酸鈉溶液，待用；一般情況下，聚硅酸分子量達(dá)到30-40萬(wàn)道爾頓，需要放置4-8小時(shí)。

取溶解了銅尾渣的上清液與處理好的酸性硅酸鈉溶液混合，混合比例為：上清液的鐵離子和鋅離子與酸性硅酸鈉溶液的硅離子的摩爾比為1：3；將上述混合溶液在攪拌速度為550rpm的條件下，在50℃下反應(yīng)1小時(shí)，然后陳化4小時(shí)，即得到無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅。

將溶解銅尾渣的混合液的下層沉淀物用水洗滌后，干燥得到石英粉；含有硫酸洗滌水(相當(dāng)于稀硫酸溶液)經(jīng)過(guò)蒸餾濃縮后可以返回到步驟(1)中繼續(xù)作為溶解銅尾渣的硫酸使用，以達(dá)到循環(huán)利用的技術(shù)效果。

經(jīng)分析，將本實(shí)施例得到的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅用作廢水處理，可使廢水中濁度、色度、ss和codcr的去除率分別達(dá)到92.6％、89.7％、93.6％和81.5％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例使用的銅尾渣的鐵含量為38wt％，二氧化硅含量為34wt％，鋅含量為1.5wt％。

參考圖1，將銅尾渣加入至濃度為7mol/l的硫酸溶液中，加入比例為銅尾渣和硫酸溶液的質(zhì)量配比為1︰4，隨后在溶液中再加入銅尾渣質(zhì)量的10％的濃度為38wt％的雙氧水。將上述固液混合溶液放置在水浴鍋中，100℃水浴恒溫加熱條件下攪拌3小時(shí)使銅尾渣溶解后，靜置1小時(shí)，得到下層沉淀物以及上清液的混合液；

將硅酸鈉溶液用水稀釋至濃度大約為15wt％，同時(shí)用粘度測(cè)定法測(cè)定聚硅酸分子量，當(dāng)聚硅酸分子量為30-40萬(wàn)道爾頓時(shí)，此時(shí)采用硫酸調(diào)節(jié)上述溶液的ph值至ph＝1.5，得到酸性的硅酸鈉溶液，待用；一般情況下，聚硅酸分子量達(dá)到30-40萬(wàn)道爾頓，需要放置4-8小時(shí)。

取溶解了銅尾渣的上清液與處理好的酸性硅酸鈉溶液混合，混合比例為：上清液的鐵離子和鋅離子與酸性硅酸鈉溶液的硅離子的摩爾比為1：3；將上述混合溶液在攪拌速度為550rpm的條件下，在40℃下反應(yīng)2小時(shí)，然后陳化4小時(shí)，即得到無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅。

將溶解銅尾渣的混合液的下層沉淀物用水洗滌后，干燥得到石英粉；含有硫酸洗滌水(相當(dāng)于稀硫酸溶液)經(jīng)過(guò)蒸餾濃縮后可以返回到步驟(1)中繼續(xù)作為溶解銅尾渣的硫酸使用，以達(dá)到循環(huán)利用的技術(shù)效果。

經(jīng)分析，將本實(shí)施例得到的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅用作廢水處理，可使廢水中濁度、色度、ss和codcr的去除率分別達(dá)到92.6％、89.9％、92.8％和78.8％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例使用的銅尾渣的鐵含量為35wt％，二氧化硅含量為30wt％，鋅含量為2wt％。

參考圖1，將銅尾渣加入至濃度為5mol/l的硫酸溶液中，加入比例為銅尾渣和硫酸溶液的質(zhì)量配比為1︰5，隨后在溶液中再加入銅尾渣質(zhì)量的10％的濃度為40wt％的雙氧水。將上述固液混合溶液放置在水浴鍋中，100℃水浴恒溫加熱條件下攪拌4小時(shí)使銅尾渣溶解后，靜置3小時(shí)，得到下層沉淀物以及上清液的混合液；

將硅酸鈉溶液用水稀釋至濃度大約為15wt％，同時(shí)用粘度測(cè)定法測(cè)定聚硅酸分子量，當(dāng)聚硅酸分子量為30-40萬(wàn)道爾頓時(shí)，此時(shí)采用硫酸調(diào)節(jié)上述溶液的ph值至ph＝1，得到酸性的硅酸鈉溶液，待用；一般情況下，聚硅酸分子量達(dá)到30-40萬(wàn)道爾頓，需要放置4-8小時(shí)。

取溶解了銅尾渣的上清液與處理好的酸性硅酸鈉溶液混合，混合比例為：上清液的鐵離子和鋅離子與酸性硅酸鈉溶液的硅離子的摩爾比為1：2；將上述混合溶液在攪拌速度為550rpm的條件下，在30℃下反應(yīng)2小時(shí)，然后陳化3小時(shí)，即得到無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅。

將溶解銅尾渣的混合液的下層沉淀物用水洗滌后，干燥得到石英粉；含有硫酸洗滌水(相當(dāng)于稀硫酸溶液)經(jīng)過(guò)蒸餾濃縮后可以返回到步驟(1)中繼續(xù)作為溶解銅尾渣的硫酸使用，以達(dá)到循環(huán)利用的技術(shù)效果。

經(jīng)分析，將本實(shí)施例得到的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅用作廢水處理，可使廢水中濁度、色度、ss和codcr的去除率分別達(dá)到92.4％、88.6％、89.6％和77.5％。

實(shí)施例5

本實(shí)施例使用的銅尾渣的鐵含量為40wt％，二氧化硅含量為35wt％，鋅含量為2.5wt％。

參考圖1，將銅尾渣加入至濃度為6mol/l的硫酸溶液中，加入比例為銅尾渣和硫酸溶液的質(zhì)量配比為1︰4，隨后在溶液中再加入銅尾渣質(zhì)量的14％的濃度為35wt％的雙氧水。將上述固液混合溶液放置在水浴鍋中，100℃水浴恒溫加熱條件下攪拌5小時(shí)使銅尾渣溶解后，靜置1小時(shí)，得到下層沉淀物以及上清液的混合液；

將硅酸鈉溶液用水稀釋至濃度大約為15wt％，同時(shí)用粘度測(cè)定法測(cè)定聚硅酸分子量，當(dāng)聚硅酸分子量為30-40萬(wàn)道爾頓時(shí)，此時(shí)采用硫酸調(diào)節(jié)上述溶液的ph值至ph＝1，得到酸性的硅酸鈉溶液，待用；一般情況下，聚硅酸分子量達(dá)到30-40萬(wàn)道爾頓，需要放置4-8小時(shí)。

取溶解了銅尾渣的上清液與處理好的酸性硅酸鈉溶液混合，混合比例為：上清液的鐵離子和鋅離子與酸性硅酸鈉溶液的硅離子的摩爾比為1：2；將上述混合溶液在攪拌速度為600rpm的條件下，在40℃下反應(yīng)1小時(shí)，然后陳化4小時(shí)，即得到無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅。

將溶解銅尾渣的混合液的下層沉淀物用水洗滌后，干燥得到石英粉；含有硫酸洗滌水(相當(dāng)于稀硫酸溶液)經(jīng)過(guò)蒸餾濃縮后可以返回到步驟(1)中繼續(xù)作為溶解銅尾渣的硫酸使用，以達(dá)到循環(huán)利用的技術(shù)效果。

經(jīng)分析，將本實(shí)施例得到的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸鐵鋅用作廢水處理，可使廢水中濁度、色度、ss和codcr的去除率分別達(dá)到91.9％、87.8％、89.3％和76.9％。

本發(fā)明的實(shí)施例的攪拌采用的攪拌器本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的攪拌器，可以是磁力攪拌器、螺旋攪拌器、旋漿式攪拌器的其中一種。

本發(fā)明的實(shí)施例使用的調(diào)節(jié)ph值得方法為本領(lǐng)域常用的方法。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。