CN103910362B - 利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法，该方法包括以下步骤：步骤一，在含硅尾矿矿粉中加入碱，混合搅拌均匀得到混合浆料；步骤二，将步骤一中得到的混合浆料用泵打入具有搅拌功能的反应器内搅拌，并向反应器通入水蒸汽，待压强稳定时，停止通汽，在保压、降压后，得到硅酸盐混合液；步骤三，将步骤二中得到的硅酸盐混合液排出调温并过滤，即得到硅酸盐水溶液。本发明的该制备方法简单，可操作性强，不仅提高了含硅矿石在选矿过程中产生的大量含硅尾矿矿粉的附加值，为该固体废弃物的利用提供了新的途径，而且有效地降低了自然资源的消耗，是一种绿色环保工艺技术。
Description
技术领域
本发明涉及硅酸盐领域，尤其涉及一种利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法。
背景技术
含硅矿石在选矿过程中，会产生大量的以二氧化硅为主要成份的废弃物——含硅尾矿矿粉，该尾矿矿粉的堆积将对环境造成严重的影响。目前，尾矿矿粉多用于制备微晶玻璃原料、矿物肥料、土壤改良剂、尾矿砖、混凝土骨料、砂浆、铁路道渣、筑路碎石、井下回填料及复垦料，这些尾矿矿粉的转化方式的附加值大都比较低，且没有充分利用该尾矿矿粉的价值。因此，开发一种简单可行、附加值高的含硅尾矿矿粉的转化方式，是当务之急，且符合国家绿色环保、可持续发展的政策。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法，用于实现含硅尾矿矿粉的废物利用。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：
本发明的一种利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法，包括以下步骤：步骤一，分析所述尾矿矿粉的二氧化硅含量，在所述尾矿矿粉中加入碱，混合搅拌均匀得到混合浆料，其中，所述混合浆料中二氧化硅与所述碱的摩尔比为2.2～3.4:1；步骤二，将步骤一中得到的所述混合浆料用泵打入具有搅拌功能的反应器内搅拌，并向所述反应器通入水蒸汽，待所述反应器的压强达到0.3MPa～0.4MPa时，停止向所述反应器通入所述水蒸汽，并保持所述反应器的所述压强5～7小时，再降压后得到硅酸盐混合液；步骤三，将步骤二中得到的所述硅酸盐混合液从所述反应器中排出，加水调温并过滤，即得到所述硅酸盐水溶液。
进一步地，所述含硅尾矿矿粉为铁矿尾矿、铜矿尾矿或铅锌矿尾矿。
进一步地，所述含硅尾矿矿粉含76％～78％二氧化硅、17.4～19.4％氧化铝及2.6％～5.3％三氧化二铁。
进一步地，所述碱为碱溶液，所述碱溶液的质量百分比浓度为32％～48％。
进一步地，所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
进一步地，所述步骤二中所述降压为将所述反应器的所述压强降低至0.2MPa。
进一步地，所述步骤三中所述调温的温度不高于90℃。
进一步地，所述硅酸盐水溶液的质量百分比浓度为7.9％～11.2％，模数为3.2～3.8。
与现有技术相比，本发明的一种利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法，具有以下有益效果：以含硅尾矿矿粉作为原料，充分利用该废弃物中的二氧化硅制备硅酸盐水溶液，制备方法简单，可操作性强，不仅提高了含硅矿石在选矿过程中产生的大量含硅尾矿矿粉的附加值，为该固体废弃物的利用提供了新的途径，而且有效地降低了自然资源的消耗，是一种绿色环保工艺技术。
附图说明
图1是本发明的一种利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法流程图。
具体实施方式
以下参考附图1，对本发明的各实施例予以进一步地详尽阐述。
如图1所示，本发明的一种利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤101，称取含硅尾矿矿粉100千克，分析该尾矿矿粉含76％～78％二氧化硅、17.4％～19.4％氧化铝及2.6％～5.3％三氧化二铁，在该尾矿矿粉中加入质量百分比浓度为32％～48％的碱溶液，混合搅拌均匀得到混合浆料，其中，该混合浆料中二氧化硅与碱的摩尔比为2.2～3.4:1。
步骤102，将步骤101中得到的混合浆料用泵打入具有搅拌功能的可密闭的反应器内搅拌，并向该反应器通入水蒸汽，待该反应器的压强达到0.3MPa～0.4MPa时，停止向该反应器通入水蒸汽，并保持该反应器的压强5～7小时，再降压后得到硅酸盐混合液。
步骤103，待反应器的压强降低至0.2MPa时，将步骤102中得到的硅酸盐混合液从该反应器中排出，并放入中间罐加水调温至不高于90℃的温度后用板框压滤机过滤，得到质量百分比浓度为7.9％～11.2％、模数为3.2～3.8的硅酸盐水溶液。
实施例1
本实施例的硅酸盐水溶液为硅酸钠溶液，其中，硅酸钠溶液的质量百分比浓度为9.4％，模数为3.7。
如图1所示，本实施例的利用铁矿尾矿制备硅酸钠溶液的方法包括以下步骤：
步骤101，称取铁矿尾矿100千克，分析该铁矿尾矿含78％二氧化硅、19.4％氧化铝及2.6％三氧化二铁，在该铁矿尾矿中加入质量百分比浓度为32％的氢氧化钠溶液，混合搅拌均匀得到混合浆料，其中，该混合浆料中二氧化硅与氢氧化钠的摩尔比为3.4:1。
步骤102，将步骤101中得到的混合浆料用泵打入具有搅拌功能的可密闭的反应器内搅拌，并向该反应器通入水蒸汽，待该反应器的压强达到0.3MPa时，停止向该反应器通入水蒸汽，并保持该反应器的压强5小时，再降压后得到硅酸钠混合液。
步骤103，待反应器的压强降低至0.2MPa时，将步骤102中得到的硅酸钠混合液从该反应器中排出，并放入中间罐加水调温至不高于90℃的温度后用板框压滤机过滤，得到质量百分比浓度为9.4％、模数为3.7的硅酸钠溶液。
实施例2
本实施例的硅酸盐水溶液为硅酸钠溶液，其中，硅酸钠溶液的质量百分比浓度为11.2％，模数为3.2。
如图1所示，本实施例的利用铜矿尾矿制备硅酸钠溶液的方法包括以下步骤：
步骤101，称取铜矿尾矿100千克，分析该铜矿尾矿含76％二氧化硅、19.2％氧化铝及4.8％三氧化二铁，在该铜矿尾矿中加入质量百分比浓度为32％的氢氧化钠溶液，混合搅拌均匀得到混合浆料，其中，该混合浆料中二氧化硅与氢氧化钠的摩尔比为2.2:1。
步骤102，将步骤101中得到的混合浆料用泵打入具有搅拌功能的可密闭的反应器内搅拌，并向该反应器通入水蒸汽，待该反应器的压强达到0.4MPa时，停止向该反应器通入水蒸汽，并保持该反应器的压强7小时，再降压后得到硅酸钠混合液。
步骤103，待反应器的压强降低至0.2MPa时，将步骤102中得到的硅酸钠混合液从该反应器中排出，并放入中间罐加水调温至不高于90℃的温度后用板框压滤机过滤，得到质量百分比浓度为11.2％、模数为3.2的硅酸钠溶液。
实施例3
本实施例的硅酸盐水溶液为硅酸钾溶液，其中，硅酸钾溶液的质量百分比浓度为8.2％，模数为3.3。
如图1所示，本实施例的利用铅锌矿尾矿制备硅酸钾溶液的方法包括以下步骤：
步骤101，称取铅锌矿尾矿100千克，分析该铅锌矿尾矿含77.3％二氧化硅、17.4％氧化铝及5.3％三氧化二铁，在该铅锌矿尾矿中加入质量百分比浓度为32％的氢氧化钾溶液，混合搅拌均匀得到混合浆料，其中，该混合浆料中二氧化硅与氢氧化钾的摩尔比为3.2:1。
步骤102，将步骤101中得到的混合浆料用泵打入具有搅拌功能的可密闭的反应器内搅拌，并向该反应器通入水蒸汽，待该反应器的压强达到0.4MPa时，停止向该反应器通入水蒸汽，并保持该反应器的压强7小时，再降压后得到硅酸钾混合液。
步骤103，待反应器的压强降低至0.2MPa时，将步骤102中得到的硅酸钾混合液从该反应器中排出，并放入中间罐加水调温至不高于90℃的温度后用板框压滤机过滤，得到质量百分比浓度为8.2％、模数为3.3的硅酸钾溶液。
实施例4
本实施例的硅酸盐水溶液为硅酸钾溶液，其中，硅酸钾溶液的质量百分比浓度为7.9％，模数为3.7。
如图1所示，本实施例的利用铁矿尾矿制备硅酸钾溶液的方法包括以下步骤：
步骤101，称取铁矿尾矿100千克，分析该铁矿尾矿含78％二氧化硅、19.4％氧化铝及2.6％三氧化二铁，在该铁矿尾矿中加入质量百分比浓度为48％的氢氧化钾溶液，混合搅拌均匀得到混合浆料，其中，该混合浆料中二氧化硅与氢氧化钾的摩尔比为3.3:1。
步骤102，将步骤101中得到的混合浆料用泵打入具有搅拌功能的可密闭的反应器内搅拌，并向该反应器通入水蒸汽，待该反应器的压强达到0.4MPa时，停止向该反应器通入水蒸汽，并保持该反应器的压强5小时，再降压后得到硅酸钾混合液。
步骤103，待反应器的压强降低至0.2MPa时，将步骤102中得到的硅酸钾混合液从该反应器中排出，并放入中间罐加水调温至不高于90℃的温度后用板框压滤机过滤，得到质量百分比浓度为7.9％、模数为3.7的硅酸钾溶液。
实施例5
本实施例的硅酸盐水溶液为硅酸钾溶液，其中，硅酸钾溶液的质量百分比浓度为10.7％，模数为3.4。
如图1所示，本实施例的利用铁矿尾矿制备硅酸钾溶液的方法包括以下步骤：
步骤101，称取铁矿尾矿100千克，分析该铁矿尾矿含78％二氧化硅、19.4％氧化铝及2.6％三氧化二铁，在该铁矿尾矿中加入质量百分比浓度为40％的氢氧化钾溶液，混合搅拌均匀得到混合浆料，其中，该混合浆料中二氧化硅与氢氧化钾的摩尔比为2.4:1。
步骤102，将步骤101中得到的混合浆料用泵打入具有搅拌功能的可密闭的反应器内搅拌，并向该反应器通入水蒸汽，待该反应器的压强达到0.4MPa时，停止向该反应器通入水蒸汽，并保持该反应器的压强7小时，再降压后得到硅酸钾混合液。
步骤103，待反应器的压强降低至0.2MPa时，将步骤102中得到的硅酸钾混合液从该反应器中排出，并放入中间罐加水调温至不高于90℃的温度后用板框压滤机过滤，得到质量百分比浓度为10.7％、模数为3.4的硅酸钾溶液。
综上所述，本发明的一种利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法以含76％～78％二氧化硅、17.4％～19.4％氧化铝及2.6％～5.3％三氧化二铁的含高硅尾矿矿粉作为制备原料，充分利用该废弃物中的二氧化硅，通过混合、搅拌、通汽、保压、降压、调温及过滤等一系列湿法流程，在不同的压力和反应时间下，均可制备出质量百分比浓度为7.9％～11.2％、模数为3.2～3.8的硅酸盐水溶液，该新式的制备方法简单，可操作性强，不仅提高了含硅矿石在选矿过程中产生的大量含硅尾矿矿粉的附加值，为该固体废弃物的利用提供了新的途径，而且有效地降低了自然资源的消耗，是一种绿色环保工艺技术。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，分析所述尾矿矿粉的二氧化硅含量，所述含硅尾矿矿粉含76%～78%二氧化硅、17.4%～19.4%氧化铝及2.6%～5.3%三氧化二铁；在所述尾矿矿粉中加入质量百分比浓度为32%～48%的碱溶液，混合搅拌均匀得到混合浆料，其中，所述混合浆料中二氧化硅与所述碱的摩尔比为2.2～3.4:1；
步骤二，将步骤一中得到的所述混合浆料用泵打入具有搅拌功能的反应器内搅拌，并向所述反应器通入水蒸汽，待所述反应器的压强达到0.3MPa～0.4MPa时，停止向所述反应器通入所述水蒸汽，并保持所述反应器的所述压强5～7小时，再将所述反应器的所述压强降低至0.2MPa后得到硅酸盐混合液；
步骤三，将步骤二中得到的所述硅酸盐混合液从所述反应器中排出，加水调温不高于90℃并过滤，即得到所述硅酸盐水溶液；其中，所述硅酸盐水溶液的质量百分比浓度为7.9%～11.2%，模数为3.2～3.8。
2.根据权利要求1所述的利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法，其特征在于，所述含硅尾矿矿粉为铁矿尾矿、铜矿尾矿或铅锌矿尾矿。
3.根据权利要求1所述的利用含硅尾矿矿粉制备硅酸盐水溶液的方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
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