陈冬冬-石墨尾矿的综合利用

1、石墨尾矿的综合利用石墨尾矿的综合利用姓名：陈冬冬姓名：陈冬冬 指导教师：梅光军教授指导教师：梅光军教授目录 1概述 2石墨尾矿的对社会环境的影响 3石墨尾矿资源化利用 4结论一、概述石墨是一种结晶形碳,为六方晶系,是介于原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体的自然元素矿物,与金刚石、碳60、碳纳米管等互为同素异形体。在晶体中同层碳原子间以Sp2杂化形成共价键,每个碳原子与另外三个碳原子相联,六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环,伸展形成片层结构。 石墨是一种无机非金属材料，在润滑、耐磨、腐蚀、导电、储能等领域应用十分广泛，是国防、航天、机械等行业不可缺少的关键材料; 同时作为一种不

2、可再生资源，是现代经济发展中不可或缺的重要战略资源。我国石墨资源丰富，分布于黑龙江、山东、四川、内蒙古等 78 个省( 区) ，储量居世界第一，以鳞片状晶质类为主，黑龙江省鳞片状石墨已探明储量为 10.4亿吨，占全国保有矿物储量的 64%以上。 石墨行业的生产流程大致相同，采用浮选工艺，每吨成品石墨用水 100吨，矿石 10 吨，所以理论上生产每吨石墨产生废水和尾矿砂都超过了 100吨。近几年年全国石墨产量在 50万吨，尾矿排放量在 600万吨左右。大量石墨尾矿造成了污染环境“土地占用和安全问题，成为制约石墨企业可持续发展的主要因素，进行石墨尾矿资源化利用是解决这一矛盾的有效途径。1堆存需要大

3、量土地2造成水体污染3引起大气污染二、石墨尾矿的对社会环境的影响2.1堆存需用大量土地 石墨矿山开采后，将会产生大量废石、排土和尾砂，堆存它们需要占用大量的地表面积，另外，尾矿坝和废石场设置不当或者管理不严，都会造成严重的溃坝、滑坡或泥石流事故，使大面积的土地受到破坏，水体遭受污染并危及人身和财产的安全。2.2造成水体污染 石墨生产过程中，浮选用化学试剂随尾矿置放至尾矿库堆存，废矿堆尾矿在长期氧化、风蚀、溶滤过程中，使各种有毒矿物成分或有害物质随水转入地下，造成地表水、地下水体长期不断地化学污染。2.3引起大气污染 由于石墨尾矿颗粒较细，堆积在尾矿库中的尾矿，在风起的时候会形成一个尘暴源，在日

4、常公路运输和生产中都会产生大量的扬尘，成为污染大气环境的重要部分。三、石墨尾矿资源化利用 鉴于尾矿给人类生产和生活带来很大威胁与不便，尽早加以合理利用，变废为宝为人们普遍研究的课题。目前国内石墨尾矿资源化利用途径：一 是从石墨选矿尾矿中回收有价矿物;二 是用于制白炭黑; 三 是在建材工业上的应用3.1从石墨选矿尾矿中回收有用价值 自然界中独生的矿物较少，伴生的矿物较多，石墨矿石中除石墨外还有黄铁矿、磁黄铁矿、斑铜矿等金属矿物和金红石等稀有金属矿物，其中有的矿物含量较高，有回收价值。要综合回收石墨尾矿中的几种矿物需采用联合流程，多种选矿方法联合使用。在对石墨矿提纯的过程中，石墨矿中伴生的矿物绝大

5、部分都进入尾矿中，若随尾矿被抛弃，这样会造成极大的资源浪费。 石墨尾矿综合回收流程图 通过对石墨尾矿进行浮选试验，绢云母含量为24%的石墨尾矿经过石墨浮选后的尾矿经一次粗选一次扫选四次精选工艺流程最终得到产率为10.26、绢云母含量为70.41、回收率为28.95的绢云母精矿。3.2制白炭黑 柳毛石墨厂李洪君利用石墨尾矿砂制白炭黑，其工艺过程为尾矿砂破碎后加碱焙烧，经过水浸取，加酸反应，洗涤，干燥，粉碎等工序制白炭黑。此法也是石墨尾矿综合利用的一条有利途径。工艺过程如下：尾矿砂破碎(至200目) 加碱焙烧(950) 水浸取 加酸反应 洗涤 干燥 粉碎 白炭黑。3.3墨尾矿在建材工业上的应用3.

6、3.1用作墙体材料3.3.2用作承重烧结砖3.3.3生产烧结多孔砖3.3.4研制环保陶瓷生态砖3.3.5用作高速公路底基层3.3.1用作墙体材料 利用固化技术在石墨尾矿里加入少量廉价而常用的无机或有机化合物配制的固化剂及少量普通硅酸盐水泥熟料制造的免烧砖3.3.2用作承重烧结砖用粘土作为粘接剂与石墨尾矿砂按一定比例混合在箱式电炉中烧成承重烧结砖，当石墨尾矿砂与粘土配比为 6: 4，配体烧成温度在 1000度时，能够更好地促进颗粒间的相互反应，且液相填充于颗粒的空隙中，从而减少气孔率，增加致密度，提高坯体的机械强度。3.3.3生产烧结多孔砖 利用石墨尾矿与粘土按比例搭配加水搅拌混合均匀，经陈化后

7、在油压机上压制成型，放置于干燥箱中快速烘干，制备出了可代替传统粘土砖的烧结多孔砖3.3.4研制环保陶瓷生态砖 环保陶瓷生态砖是一种具有多孔结构的地念铺设材料。青岛科技大学张灿英等以石墨尾矿、煤矸石、垃圾焚烧灰等固体废物为主要原料制成，其制备工艺与普通砖瓦工艺相同，将一定颗粒级配的石墨尾矿与一定比例的煤矸石细粉、废玻璃、垃圾焚烧灰等混合均匀，加入 15%25%的水，真空练泥，采用挤出成型挤出泥段，然后切成砖坯，在 10001200度烧成。3.3.5用作高速公路底基层 同济大学房建果博士研究了采用石墨尾矿作为高速公路填筑材料的可行性，研究表明采用 6% 的水泥稳定石墨尾矿，该材料强度满足规范要求，

8、且具有良好的抗温缩性能，可以用作高速公路路面基层。4结论 虽然人们在尾矿处理方面有所进展，在一定程度上推动了我国石墨尾矿资源化的技术进步，但是利用技术水平较低、利用效率不高，尚不能满足急待处理的迫切需要。由于石墨尾矿颗粒均匀，其主要成分以氧化硅为主，硬度高，耐磨性好，渗透性优良，是制备透水材料的理想原料。用石墨尾矿制备透水材料不用高温煅烧，原料来源丰富，成本低廉，物理力学性能好。其中微孔型透水砖是城市建设急需的绿色环境材料，在化工、环保、水利、道路建设领域具有广阔应用前景。 鉴于它在城市建设中具有良好的社会、环境和生态效应，完全有可能成为传统硬化路面材料( 陶瓷、石材和混凝土) 的替代者。进行

9、石墨尾矿资源化利用对于实现石墨化工产业的可持续发展具有重要意义。参考文献1赵敏 . 石墨资源开发迫在眉睫J. 科技创新与品牌 . 2010，(10):12-13.2呼涛，杨大鹏 . 十多万吨石墨矿石染黑青山绿水J. 经济参考报，2006，（10）.3余志伟，邢丽华 . 含钒石墨尾矿提钒技术研究J. 金属矿山，2008，( 8) : 142-144.4李洪君，利用石墨选矿尾矿砂生产白炭黑的研究J. 非金属矿，1996，( 4) : 44-45.5杨中喜，岳云龙，陶文宏，等 . 利用固化技术研制石墨尾矿墙体材料J. 河南建材，2001，( 2) : 33-34.6黄世峰，王晓轩，侯文萍，等 . 石墨尾矿尾砂制承重烧结砖 JM 新型建筑材料，2001，( 1) : 46-47.7解家伟，吕克政 . 综合利用石墨尾矿砂生产烧结多孔砖初探J