專利名稱：一種石棉尾礦綜合利用的方法
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區(qū)每生產1噸成品石棉產生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區(qū)，乃至整個西部地區(qū)環(huán)境保護的重大挑戰(zhàn)之一?，F(xiàn)已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，其綜合利用率及產品檔次較低。
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、附加值高的超細活性氫氧化鎂和二氧化硅，而且綜合回收氧化鐵和尾渣。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)的產業(yè)結構調整、西部開發(fā)和少數(shù)民族地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展均具有重要意義。
3.發(fā)明內容將石棉尾礦粉與硫酸溶液在加熱條件下進行溶解反應；將反應后的漿液過濾、除去固體殘渣后調至合適的濃度加入氧化劑進行氧化；將氧化產物過濾、除去氫氧化鐵沉淀后，加堿反應，同時添加適量的表面處理劑；反應完全后進行陳化、過濾、洗滌、干燥、打散得超細活性氫氧化鎂產品；再將硫酸溶解反應、過濾后的固體殘渣與燒堿和水在加熱條件下進行反應；將反應產物過濾、除去固體殘渣后加入鈉鹽，加水調至合適的濃度，加酸沉析，同時在攪拌下加入粒子保護劑；將沉析產物陳化、過濾、洗滌、干燥，打散得超細二氧化硅產品。將氫氧化鐵鍛燒得氧化鐵產品。堿溶尾渣加入氧化鐵等助劑制取彩磚。
其工藝步驟及原理如下(1)將石棉尾礦粉與硫酸溶液在加熱條件下進行溶解反應，得到含硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸鐵的混合漿液，其反應式為
(2)將上述混合漿液過濾、除去固體殘渣后調至合適的濃度，加入氧化劑進行氧化，再用堿調節(jié)pH值至3～8左右，其反應式如下
(3)將上述氧化反應產物過濾、除去氫氧化鐵沉淀后加堿反應至pH值9～13左右，得氫氧化鎂沉淀，同時添加適量的表面處理劑。其反應式如下
(4)將含氫氧化鎂沉淀物的漿液陳化、過濾、洗滌、干燥，打散即得到超細活性氫氧化鎂產品。
(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
(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保護劑，其反應式如下
將此反應產物陳化、過濾、洗滌、干燥即得超細二氧化硅產品。
(7)將步驟(3)中過濾所得的氫氧化鐵煅燒得氧化鐵產品。
步驟(1)中所述的石棉尾礦粉，為鎂硅質礦物，其粒度為80～325目。
步驟(2)中所述的氧化劑可以是過氧化氫、也可以是二氧化氯、臭氧、次氯酸鈉、過硫酸鹽等。
步驟(3)中所述的表面處理劑可以是鈦酸酯、硅烷偶聯(lián)劑，也可以是硅油和水溶性高分子聚合物和表面活性劑。
步驟(6)中用酸沉析時可用硫酸也可用鹽酸等無機酸，如用鹽酸沉析時，預先加的鈉鹽為氯化鈉。
步驟(6)中所述的粒子保護劑可以是硅烷、硅油、水溶性高分子聚合物和表面活性劑。
以下為本發(fā)明的配方和工藝條件(1)酸溶石棉尾礦粉∶硫酸(96％)∶水＝1∶0.8～1.5∶1.2～2.4，反應溫度80～140℃，反應時間0.5～3h；(2)氧化除鐵石棉尾礦粉∶30％H2O2＝100∶1～10，反應溫度30～80℃，反應時間10～90min，pH值3～8，陳化45～60min；(3)沉淀Mg(OH)2波美度10～30°，反應溫度50～100℃，反應時間10～40min，pH值9～13；表面處理劑用量為氫氧化鎂質量的0.3％～3％；
(4)酸溶渣堿溶酸溶渣∶NaOH∶水＝1∶0.2～0.9∶3～6，反應溫度80～140℃，反應時間1～4h；(5)二氧化硅沉淀波美度8～30°，鈉鹽用量為酸溶渣∶鈉鹽＝1∶0.1～0.6，加酸時間為10～60min，終點pH值3～4，反應溫度30～80℃，沉化時間15～60min，粒子保護劑用量為二氧化硅質量的0.5％～5％。
(6)氫氧化鐵煅燒煅燒溫度500～650℃，反應時間05～1h。
4.附圖
內容本發(fā)明的工藝流程見附圖。
用本發(fā)明方法制備的超細氫氧化鎂粒度細(平均粒度≤1μm)、比表面積和孔體積大(分別達到70m2/g和0.6m3/g以上)、純度高(Mg(OH)2含量＞98％)、分散性和表面活性好；二氧化硅比表面積和孔體積大(分別達到300m2/g和1.0m3/g以上)、純度高(SiO2含量＞98％)、容重輕(堆密度≤0.15g/cm3)、分散性和表面活性好；氧化鐵粒度細(平均粒度≤1μm)、Fe2O3含量＞80％，可用作彩色磚瓦等的顏料。
本發(fā)明方法的優(yōu)點是石棉尾礦綜合利用率高、無廢渣排放、產品質量好、檔次高、綜合生產成本較低。
5.具體實施方式
實施例①取100g石棉尾礦粉，加入290g濃度為40％的H2SO4，95℃溶解1.5h；過濾除去固體渣，向濾液中加入3.6g濃度為30％的H2O2，65℃氧化45min，調pH值到6，沉化45min；過濾分離氫氧化鐵沉淀，調濾液的波美度至20°，15min內加堿至pH值為13，溫度為95℃，加表面處理劑(鈦酸酯YB301)0.6％，攪拌陳化反應40min后過濾、洗滌、干燥即得超細氫氧化鎂產品。
將氫氧化鐵進行干燥，用實驗室馬弗爐在550℃下煅燒0.5h，即得氧化鐵產品。
加入22g NaOH至酸溶固體渣中，同時加入200mL水，95℃溶解2h，過濾除去殘渣，將濾液的波美度調至18°，并加入4g Na2SO4，溫度45℃，30min內用40％的硫酸調溶液的pH值至4，并加入OP-10(粒子阻隔劑)4％(超細二氧化硅質量的百分數(shù))，90℃沉化30min后過濾、洗滌、干燥即得超細二氧化硅產品。
②石棉尾礦粉250kg加0.725m3水調成礦漿，再加入145L的濃硫酸在反應釜中攪拌反應1.5h(反應溫度100℃)。然后過濾除去固體渣，將濾液波美度調至20°，溫度控制在60℃，加入10kg的H2O2氧化45min，然后再加入2.0kg的H2O2，同時加入濃度為30％的NaOH溶液調pH值至7，陳化反應45min。過濾分離氫氧化鐵沉淀，將濾液的溫度控制在90℃左右，同時在15min內加入30％的NaOH溶液調pH值至13，攪拌反應40min并加入0.6％的鈦酸酯YB301進行表面處理，然后過濾、洗滌、干燥、即得超細氫氧化鎂產品。
將氫氧化鐵進行干燥，用回轉窯在550℃下煅燒0.5h，即得氧化鐵產品。
將經(jīng)酸溶過濾后的固體渣中加入0.4m3水和50kg的NaOH，在反應釜中攪拌反應1.5h(反應溫度100℃)，過濾除去未溶解的殘渣，將濾液的波美度調至20°，加入含10kg Na2SO4溶液0.2m3，溫度控制在50℃左右，向濾液中滴加40％的H2SO4，15min內調pH值至9，停10min，再加入40％的H2SO4使pH值到7，停10分，并加入OP-10(粒子阻隔劑)4％(超細二氧化硅質量的百分數(shù))，最后加入40％的H2SO4使pH值到4左右，溫度升至90℃，陳化30min后過濾、洗滌、干燥即得超細二氧化硅產品。
表1為實施例產品的檢測分析結果。
表1 實施例樣品的檢測分析結果
權利要求
1.一種石棉尾礦綜合利用的方法，其特征和工藝步驟為將石棉尾礦粉與硫酸溶液在加熱條件下進行溶解反應；將反應后的漿液過濾、除去固體殘渣后調至合適的濃度加入氧化劑進行氧化；將氧化產物過濾、除去氫氧化鐵沉淀后，加堿反應，同時添加適量的表面處理劑；反應完全后進行陳化、過濾、洗滌、干燥、打散得超細活性氫氧化鎂產品；再將硫酸溶解反應、過濾后的固體殘渣與燒堿和水在加熱條件下進行反應；將反應產物過濾、除去固體殘渣后加入鈉鹽，加水調至合適的濃度，加酸沉析，同時在攪拌下加入粒子保護劑；將沉析產物陳化、過濾、洗滌、干燥，打散得超細二氧化硅產品。
2.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劑可以是過氧化氫、也可以是二氧化氯、臭氧、過硫酸鹽。
3.根據(jù)權利要求1所述的石棉尾礦綜合利用的方法，其特征是所述的表面處理劑可以是鈦酸酯、硅烷偶聯(lián)劑，也可以是硅油、水溶性高分子聚合物和表面活性劑。
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30～80℃，反應時間10～90min，pH值3～8，陳化45～60min。
5.根據(jù)權利要求1所述的石棉尾礦綜合利用的方法，其特征是所述的加堿反應，其工藝條件為波美度10～30°，反應溫度50～100℃，反應時間10～40min，pH值9～13；表面處理劑用量為氫氧化鎂沉淀物質量的0.3％～3％。
全文摘要
本發(fā)明為一種石棉尾礦綜合利用的方法，是將石棉尾礦粉碎后加酸溶解并過濾洗滌；對濾液進行氧化，加入適量的堿，充分反應后過濾除去氫氧化鐵；然后在濾液中加入堿并加入表面處理劑，反應完全后、過濾，干燥、打散，得超細活性氫氧化鎂產品。再將酸溶殘渣加堿溶解并過濾洗滌，濾液加酸沉析和加入粒子阻隔劑以防止顆粒團聚，然后陳化、過濾、洗滌、干燥、打散，得超細二氧化硅產品。將氫氧化鐵煅燒得氧化鐵產品。堿溶尾渣加入氧化鐵等助劑制取彩磚。本發(fā)明方法的特點是石棉尾礦綜合利用率高、無廢渣排放、產品質量好、檔次高、綜合生產成本較低。
文檔編號B09B3/00GK1597154SQ03157398
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月19日 優(yōu)先權日2003年9月19日
發(fā)明者鄭水林, 李楊, 劉福來, 朱多功, 李 遠, 王君慧 申請人:中國礦業(yè)大學(北京校區(qū))