随着尾矿堆存量的不断增加,尾矿对人类安全、土壤及环境的危害也愈来愈严重,尾矿亟待处理。根据我国综合利用尾矿的现状,提出以碱激发地质聚合反应固化处理尾矿,着重介绍并论证了碱激发地质聚反应固化尾矿的可行性,比较了碱激发反应和地质聚合反应在地质聚合反应理论的研究中的区别,指出地质聚合反应并不是碱激发反应的子集。同时,总结了表征碱激发地质聚合产物微观结构的技术,并展望了碱激发地质聚合反应固化尾矿的发展前景。
随着采矿业的发展,尾矿产量急剧增加。尾矿的大量堆积不仅浪费资源、破坏环境,而且存在很大的安全隐患。由于土地资源的日益短缺,征地成本也在逐年上升,导致尾矿库的资金投入成本增加,尾矿库的日常维护和矿山运营成本也在不断上升[1]。目前国内外尾矿综合利用的常规方法有:(1)对矿山地下开采空区域进行充填,并在尾矿库上覆土造地;(2)利用尾矿制砂和生产建筑材料;(3)利用一些含有植物生长必需元素的尾矿制作肥料;(4)对尾矿进行再加工,提取其中的有用元素[2]。近年来,碱诱导地质聚合反应被发展用于固化尾矿。该反应过程不仅绿色环保、工艺简单、无需加压煅烧,而且可以制备高强度的地质聚合物。而且尾矿中的重金属离子会参与形成地质聚合物网络结构的过程而被固化。然而,未煅烧尾矿的活性较低,这是通过地质聚合固化尾矿的一个大问题。由于尾矿来源不同,重金属离子种类不同,不同重金属离子的固化机理也不同,导致碱诱导地质聚合固化尾矿的理论研究不足。此外,还存在碱诱导地质聚合与地质聚合的区别、碱诱导地质聚合产物微观结构研究的总结、缺乏工业化应用等不足。因此,本文综述了我国尾矿综合利用的现状,数据表明尾矿的综合利用率还不够高。提出了碱诱导地质聚合实现尾矿逆向综合利用,指出了地质聚合固化尾矿和重金属的可行性,并区分了碱诱导反应和地质聚合的区别,介绍了几种常用的表征地质聚合物微观结构的方法,展望了该技术在尾矿综合利用中的广阔应用前景。碱激发地质聚合固化尾矿的可行性:尾矿的主要成分为铝酸盐、硅酸盐和钙质矿物,与地质聚合或碱激发反应相似。此外,尾矿被研磨成具有高比表面积和反应性的细颗粒。在反应所需的骨料上,地质聚合物往往需要应时等矿物作为骨料,很多尾矿都含有这类惰性矿物。在反应所需的药剂上,由于很多地质聚合反应需要添加碱性活化剂,而有色金属硫矿的浮选尾矿由于分选的需要,大部分呈弱碱性,因此这类尾矿地质聚合所需的碱性活化剂相对较少。在实际应用中,可能需要很长时间才能反应形成尾矿基聚合物。在机械强度方面,固化后的尾矿只需要较低的机械强度,即可轻松实现轻固化尾矿基聚合物。偏高岭土等地质聚合物的抗压强度通常达到几十兆帕,可以替代水泥混凝土应用于建筑行业。关于固化效果,近年来,人们对地质聚合物凝胶固化重金属离子的机理做了一些研究,提出了静电吸附、物理包裹、复合形成等不同的固化机理。这些工作都表明,地质聚合物凝胶对重金属具有良好的固化效果。
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