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循环2102第2组固体废物处理与处置

-1设计概况12生产相关计算2

1设计概况1

1设计概况1.1设计背景钒尾矿大多属于含硅量较高的尾矿(通常认为SiO2含量≥60％高硅型尾矿，SiO2含量lt；60％为低硅型尾矿)，该类尾矿主要矿物组成以石英为主，同时带有少量的长石、石膏以及黄铁矿等矿物。钒尾矿的处理方式多以堆存或充填的方式进行处理，不仅未能发挥其经济价值，而且尾矿的堆存给社会带来了一系列社会问题、环境问题

钒尾矿中SiO2含量较高，主要以石英的形式存在。可将其作为硅质材料用在制备建筑材料的制备中。对于原状钒尾矿而言，未经过一定的预处理不适合用作矿物掺合料。为实现钒尾矿的高值利用，在经济可行的条件下，应尽可能的提高尾矿的反应活性实现高值利用，所以在利用其制备建筑材料前，可先对其进行活化处理

对于尾矿的活化处理方式主要有机械粉磨、高温煅烧、添加碱性激发剂等三种方式。而单一运用某一种活化方式对尾矿活性的激发具有局限性，尾矿活性很难得到充分的发挥。因此，需要考虑将多种活化方式相结合对尾矿进行活化

1设计概况5石煤是我国特有的一种重要钒矿资源，其储量丰富，但钒品位低，因而提钒后会产生大量的尾渣(150～200吨尾渣/吨五氧化二钒，百万吨尾渣/年)。然而，目前以含有硫酸钙的石煤提钒尾渣烧制陶粒的报道较少，现有技术无法以含硫酸钙的石煤酸浸提钒尾渣为主要原料制备出堆积密度低、吸水率低、硫化物和硫酸盐含量低的超轻陶粒。超轻集料规定堆积密度不大于500kg/m3的陶粒赤泥是氧化铝生产过程中铝土矿经强碱浸出时所产生的渣，产生量极大(0.5～1.3吨赤泥/吨氧化铝)制备以含硫酸钙的石煤酸浸提钒尾渣和赤泥两种固废为主要原料陶粒尚未有报道。现有技术无法指导以这两种固废为原料时，如何实现石煤酸浸提钒尾渣中硫酸钙的分解和赤泥中碱金属的固定，从而无法以这类固废为原料制备出硫含量和水溶物含量满足要求的陶粒

1设计概况1.2设计目的针对现有技术的不足，本课程设计的目的之一在于提供一种超轻陶粒、及其制备方法和用途。本课程设计可以实现以含有硫酸钙的石煤酸浸提钒尾渣和赤泥为原料，经过混料、造粒、干燥、焙烧、冷却等步骤，通过控制原辅料配比和焙烧工艺参数，制备出具有堆积密度低、吸水率低、硫含量和水溶物含量满足要求的超轻陶粒，实现两种工业固废的无害化和资源化目的有以下几点(1)提高资源利用率：通过利用废弃物如钒尾渣和赤泥作为原料，将其转化为有价值的超轻陶粒产品，实现废弃物的资源化利用，减少对自然资源的依赖(2)减少废物产生：通过工艺流程的设计和优化，最大程度地减少废物产生，降低环境负荷

1设计概况(3)提高产品附加值：通过制备超轻陶粒，为废弃物赋予新的经济价值，提高产品附加值和竞争力(4)推动可持续发展：通过教授本工艺课程，传授环境保护和可持续发展的理念，培养学生在工艺设计中注重环境和资源的意识，推动相关产业的可持续发展(5)通过本工艺课程的学习和实践，学生将获得对废弃物资源化利用工艺的深入了解，并能够运用相关的计算、设备选型和工艺流程设计等知识和技能，为实现资源的高效利用、减少废物产生以及推动可持续发展做出贡献所以，利用钒尾矿生产超轻陶粒有很大的意义和价值。它不仅可以实现尾矿资源循环利用，还可以发挥它的经济价值。解决了尾矿的堆存给社会带来了一系列社会问题、环境问题

1设计概况(1)钒尾矿大多属于含硅量较高的尾矿(通常认为SiO2含量≥60％高硅型尾矿，SiO2含量lt；60％为低硅型尾矿)，该类尾矿主要矿物组成以石英为主，同时带有少量的长石、石膏以及黄铁矿等矿物。含硫酸钙的石煤酸浸提钒尾渣，采取现行的堆存处置方式，不仅造成资源浪费、占用大量土地，还存在环境隐患，因此，亟需开发有效的无害化和资源化利用方法

(2)赤泥是氧化铝工业生产过程中铝土矿经强碱浸出时所产生的污染性残渣，产生量极大(0.5～1.3吨赤泥/吨氧化铝)。赤泥具有碱性强、比表面积大、各种组分互相包裹、嵌布等特征。赤泥所含助熔成分比粘土较高，有利于烧结反应进行，提高烧结程度，有利于陶粒性能的提升

(3)在造粒过程所选取的粘结剂能有效粘结尾矿渣和赤泥，形成料球，所选有机粘结剂在焙烧过程中会分解，有利于陶粒堆积密度的降低，无机粘结剂可起到助熔作用1.3设计依据

1设计概况(4)以含硫酸钙的石煤酸浸提钒尾渣和赤泥两种固废为主要原料制备超轻陶粒有很大的发展前景和研究价值

1设计概况1.4设计工艺流程1.4.1选择该工艺流程原因

选择石煤酸浸提钒尾渣和赤泥制成混料的工艺流程，并用于制备超轻陶粒，有以下原因和应用领域

选择该工艺流程的原因

(1)资源利用：石煤酸浸提钒尾渣和赤泥是冶金和铝工业的废弃物，通过利用这些废弃物作为原料，可以实现资源的高效利用和减少废物排放，符合可持续发展的原则

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