專利名稱：：一種利用石棉尾礦制備片狀納米氫氧化鎂和球形納米白炭黑的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及到一種石棉尾礦綜合利用的方法，屬于礦物加工與環(huán)境保護領域。2.
背景技術：
：目前我國西部石棉產(chǎn)區(qū)每生產(chǎn)1噸成品石棉產(chǎn)生25噸左右的石棉尾礦，每年新增石棉尾礦數(shù)百萬噸。但現(xiàn)有的石棉尾礦很少得到利用，大量的石棉尾礦被廢棄，對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境構成了嚴重的威脅。因此，解決堆積如山的石棉尾礦的綜合利用是我國西部石棉產(chǎn)區(qū)，乃至整個西部地區(qū)環(huán)境保護的重大挑戰(zhàn)之一。現(xiàn)己公開的石棉尾礦利用技術只是單一的提取或利用其中的某種成分或進行簡單的利用，如提取其中的氧化鎂或用作為水泥和耐火材料的配料，其綜合利用率及產(chǎn)品檔次較低。有國內(nèi)發(fā)明專利對石棉尾礦的綜合利用進行了研究，方法是通過使用硫酸與石棉尾礦在一定的條件下反應后分別利用酸浸出液和酸浸渣的堿浸出液制備超細氫氧化鎂和超細白炭黑，最后用提純酸浸出液產(chǎn)生的殘渣制備低檔的氧化鐵紅。本發(fā)明針對目前西部石棉尾礦利用的現(xiàn)狀，提出了一種綜合利用石棉尾礦的新方法和新工藝，不僅利用石棉尾礦制備市場前景好、附加值高的片狀納米氫氧化鎂和球形納米二氧化硅，而且綜合回收尾渣。本發(fā)明對于石棉尾礦的綜合利用、保護環(huán)境以及石棉礦山企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整、乃至發(fā)展少數(shù)民族地區(qū)的循環(huán)經(jīng)濟均具有重要意義。3.
發(fā)明內(nèi)容將石棉尾礦粉與鹽酸溶液進行浸出反應；將反應后的漿液過濾、洗滌以分離固液組分；在所得濾液中加入適當?shù)难趸瘎┭趸渲械腇^+后加堿溶液沉淀濾液中的鐵、鋁、鈣組分；過濾除去沉淀物后，加堿反應，同時加入適量的粒子阻隔劑；反應后進行反應體系的陳化、過濾、洗滌、干燥、打散，得到原級粒度為納米級、顆粒形狀為片狀的氫氧化鎂粉；將石棉尾礦粉與鹽酸反應后的殘渣與氫氧化鈉或者碳酸鈉在加熱的情況下進行反應，反應后將產(chǎn)物過濾，去濾液并加入少量硫酸鈉和水調(diào)節(jié)至一定的濃度，加入一定量的表面改性劑或者粒子阻隔劑，用酸沉析；將沉析產(chǎn)物陳化、過濾、洗滌、干燥后得到球形納米級白炭黑；酸浸濾液氧化、除雜后所得沉淀經(jīng)干燥、煅燒后得到氧化鐵、氧化鋁、氧化鈣的混合物。其工藝步驟及原理如下(1)將石棉尾礦粉與鹽酸混合進行浸出反應，得到含氯化鎂、氯化鋁、氯化亞鐵和氯化鐵等成分的混合漿液，其反應式為MgO+2HC1—MgCl2+H20A1203+6HC1—2A1C13+3H20Fe203+6HC1—2FeCl3+3H20FeO+2HCl—FeCl2+H20(2)將上述混合漿液過濾、除去固體殘渣后調(diào)至合適的濃度，加入氧化劑進行氧化，再用堿調(diào)節(jié)pH值至59，其反應式如下H202+2FeCl2+2HCl=2FeCl3+2H20FeCl3+3NaOH=Fe(OH)"十3NaClAlCl3+3NaOH=Al(OH)3!+3NaCl(3)將上述氧化反應產(chǎn)物過濾、除去沉淀后，加入一定的粒子阻隔劑，加堿反應至pH值1114，得氫氧化鎂沉淀，。其反應式如下MgCl2+2NaOH=Mg(OH)J+2NaCl(4)將含氫氧化鎂沉淀物的漿液陳化、過濾、洗滌、干燥，打散即得到片狀納米級氫氧化鎂產(chǎn)品。(5)將步驟(2)中濾出的固體殘渣與燒堿在加熱條件下進行反應，生成含有硅酸鈉的漿液，其反應式為Si02nH20+2NaOH=Na20mSi02+(n+l)H20(6)將上述含有硅酸鈉的漿液過濾、除去固體殘渣后加入鈉鹽，并加水調(diào)至合適的濃度，加酸沉析，得到水合二氧化硅沉淀，同時在攪拌下加入粒子阻隔劑或者表面活性劑，其反應式如下Na20mSi02+H2S04+nH20—mSi02nH2C^+Na2S04將此反應產(chǎn)物陳化、過濾、洗滌、干燥即得球形納米級白炭黑產(chǎn)品。(7)將步驟(3)中過濾所得的沉淀煅燒得氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁的混合物。2Fe(OH)3—Fe2()3-卜3H202A1(0H)3—A1203+3H20Mg(OH)2—MgO+H20步驟(l)中所述的石棉尾礦粉，為鎂硅質(zhì)礦物，其粒度為10800目。步驟(2)中所述的氧化劑是雙氧水、氯氣、臭氧、空氣、重鉻酸鉀、高錳酸鉀、過硫酸鹽的其中之一或者它們的組合。步驟(3)中所述的表面處理劑可以是鈦酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、有機硅和水溶性高分子聚合物之一或者它們之間的組合。步驟(6)中用酸沉析時可用硫酸、鹽酸等無機酸，如用鹽酸沉析時，預先加的鈉鹽為氯化鈉。步驟(6)中所述的粒子阻隔劑是聚乙二醇、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅垸偶聯(lián)劑、有機硅、水溶性高分子聚合物之一或它們之間的組合。以下為本發(fā)明的配方和工藝條件(1)酸溶石棉尾礦粉37%鹽酸水=1:1.S2.4:0.51.5，反應溫度30IO(TC，反應時間0.53h;(2)氧化除鐵石棉尾礦粉30°/。H2O2=100:1~10，反應溫度50~100°C，反應時間530min，pH值5;5，陳化1060min;(3)沉淀Mg(OH)2:波美度為1030°，反應溫度50100°C,反應時間3-40min，反應終點pH值1114;表面處理劑用量為氫氧化鎂質(zhì)量的0.1%~5線(4)酸浸反應殘渣的堿浸酸浸渣NaOH:水二l:0.150.40:1.56.0,反應溫度8014(TC，反應時間0.52h;(5)二氧化硅沉淀波美度830鈉鹽用量為酸溶渣質(zhì)量的0.050.3，加酸時間為1090min，終點pH值34，反應溫度30~80。C，陳化時間1560min，粒子阻隔劑或者表面改性劑的用量為二氧化硅質(zhì)量的0.5%6.0%。(6)酸浸出液凈化時所得沉淀的煅燒煅燒溫度300650°C，恒溫時間1060min。用本發(fā)明制備的氫氧化鎂為片狀納米級氫氧化鎂，并具有較小的比表面積(BET比表面積小于70m2/g)、純度高(純度高(Mg(OH)2含量>98°/。)、分散性和表面活性好；白炭黑產(chǎn)品為球形納米級白炭黑產(chǎn)品，并具有比表面積和孔體積大(BET比表面積大于300m々g和孔體積大于l.OcmVg)、純度高(Si02含量>98%)、容重輕(堆密度S0.15g/cm3)、分散性和表面活性好。本發(fā)明的工藝優(yōu)點是石棉尾礦中可浸出組分的浸出率高、產(chǎn)品得率較硫酸法高、綜合成本低、生產(chǎn)廢水容易處理、產(chǎn)品質(zhì)量好。4.附圖內(nèi)容附圖1是本發(fā)明的工藝流程，附圖2是本發(fā)明實施例制備的片狀納米級氫氧化鎂與球形納米級白炭黑的掃描電鏡分析結果。5.具體實施方式實施例一取100g石棉尾礦粉，加入219g濃度為37。/。的鹽酸，加水75ml，在95。C下反應1.5h;過濾后分離固液組分；向浸出液中加入3.45g質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，在8(TC下反應15min，加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值為6.5，陳化30min;過濾分離沉淀物后，調(diào)節(jié)溶液的波美度為2(f，加聚乙二醇0.11g，在55。C下滴加氫氧化鈉溶液沉淀反應5min，至體系的pH值為13，陳化50min后過濾、洗滌、干燥后即可得到片狀納米級氫氧化鎂產(chǎn)品。加26.4g固體氫氧化鈉11.66g入酸浸渣中，加水87ml，在85'C下攪拌反應lh，過濾出去殘渣，加水將濾液的波美度調(diào)節(jié)至20"，加入3g無水硫酸鈉并加入6.0%的硅烷偶聯(lián)劑SCA—613，在7(TC下滴加質(zhì)量濃度為20%的硫酸進行反應，加酸時間為45min，反應體系最后的pH值為3;反應后陳化45min，然后進行過濾、洗滌、千燥和打散即得無定型二氧化硅產(chǎn)品。實施例二將石棉尾礦150kg、質(zhì)量濃度為3ie/。的鹽酸392kg、水93kg投入反應釜中，加熱并將溫度控制在95"C11(TC之間反應1.5h。然后過濾分離固液成分。將浸出液的波美度調(diào)節(jié)至18°，溫度控制在65，用5.18kg質(zhì)量濃度為30。/。的雙氧水進行氧化處理15min。反應完畢后開始加堿，所用氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度為20%,加堿時間3分鐘，用堿量為200L，反應后陳化25分鐘。反應后濾液PH值為5到6。過濾分離反應后的固液體系，所得沉淀在70(TC下進行煅燒后得到主要成分為氧化鐵、氧化鎂、氧化鈣等的混合物。取所得凈化后的浸出液，調(diào)節(jié)波美度為15°，溫度為4(TC，添加0.95kg鈦酸酯偶聯(lián)劑YB—502(為氫氧化鎂粉質(zhì)量的1.5%)，用質(zhì)量濃度為20%氫氧化鈉進行反應，反應時間8min，用氫氧化鈉溶液280kg。反應后體系的pH值約為1213，反應后陳化lh。然后將所得氫氧化鎂過濾、打散洗滌3次后干燥即得氫氧化鎂產(chǎn)品。將酸浸反應后得固體殘渣中加入150L自來水，氫氧化鈉17kg，在9(TC下反應lh，過濾后取浸出液。將浸出液的波美度調(diào)節(jié)至17。，加熱至7(TC后加入4.5kg0P—IO改性劑(為預計所得白炭黑質(zhì)量的4.5。X)，攪拌10min后開始用質(zhì)量濃度為20%的硫酸沉析，反應時間為40min。反應后陳化40min。然后將白炭黑過濾、打散洗滌3次后干燥、打散即得白炭黑產(chǎn)品。表1為實施例所得產(chǎn)品物理化學性質(zhì)檢測結果。表實施例樣品的檢測分析結果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1、一種利用石棉尾礦制備片狀納米氫氧化鎂和球形納米白炭黑的方法，其特征在于其工藝步驟為將石棉尾礦粉與鹽酸溶液進行浸出反應；將反應后的漿液過濾、洗滌以分離固液組分；在所得浸出液中加入適當?shù)难趸瘎┭趸渲械腇e2+后加堿溶液沉淀濾液中的鐵、鋁、鈣組分。過濾除去沉淀物后，加堿反應，同時加入適量的粒子阻隔劑。反應后進行反應體系的陳化、過濾、洗滌、干燥、打散，得到原級粒度為納米級、顆粒形狀為片狀的氫氧化鎂粉；將石棉尾礦粉與鹽酸反應后的殘渣與氫氧化鈉溶液或者碳酸鈉溶液在加熱的情況下進行反應，反應后將產(chǎn)物過濾，取濾液并加入少量硫酸鈉和水調(diào)節(jié)至一定的濃度，加入一定量的表面改性劑或者粒子阻隔劑，用酸沉析；將沉析產(chǎn)物陳化、過濾、洗滌、干燥后得到球形納米級無定型二氧化硅；酸浸濾液氧化、除雜后所得沉淀經(jīng)干燥、煅燒后得到氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁的混合物。2、根據(jù)權利要求l所述的石棉尾礦綜合利用的方法，其特征是所述的氧化劑是雙氧水、氯氣、臭氧、空氣、重鉻酸鉀、高錳酸鉀、過硫酸鹽的其中之一或者它們的組合。3、根據(jù)權利要求l所述的石棉尾礦綜合利用的方法，其特征是所述的粒子阻隔劑是聚乙二醇、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅垸偶聯(lián)劑、有機硅、水溶性高分子聚合物之-或它們之間的組合。4、根據(jù)權利要求1所述的石棉尾礦綜合利用的方法，其特征是所述的氧化，其工藝條件為反應溫度3011(TC，反應時間540min，pH值S5，陳化1040min。5、根據(jù)權利要求l所述的石棉尾礦綜合利用的方法，其特征是所述的加堿反應，其工藝條件為波美度10~30°，反應溫度5010(TC，反應時間340min，反應終點體系pH值1114;表面處理劑用量為氫氧化鎂沉淀物質(zhì)量的0.1%5.0%。全文摘要本發(fā)明涉及到一種石棉尾礦綜合利用的方法，屬于礦物加工與環(huán)境保護領域。將石棉尾礦粉與鹽酸溶液進行浸出反應并分離固液組分；在所得濾液中加入氧化劑氧化Fe²⁺后加堿溶液沉淀濾液中的鐵、鋁、鈣組分；過濾除去沉淀物后，加堿反應，同時加入適量的粒子阻隔劑，得到原級粒度為納米級、顆粒形狀為片狀的氫氧化鎂；將石棉尾礦粉與鹽酸反應后的殘渣與氫氧化鈉或者碳酸鈉在加熱的情況下進行反應，反應后將產(chǎn)物過濾，取濾液并加入少量硫酸鈉和水調(diào)節(jié)濃度，加入表面改性劑或者粒子阻隔劑，用酸沉析；將沉析產(chǎn)物陳化、過濾、洗滌、干燥得到球形納米級白炭黑；酸浸濾液氧化除雜后所得沉淀經(jīng)干燥、煅燒后得到氧化鐵、氧化鋁、氧化鈣的混合物(除雜產(chǎn)物)。文檔編號C01F5/00GK101161591SQ200610140458公開日2008年4月16日申請日期2006年10月9日優(yōu)先權日2006年10月9日發(fā)明者杜高翔,鄭水林申請人:中國礦業(yè)大學(北京)