CN104891537A - 一种硅酸盐类矿物的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅酸盐类矿物的综合利用方法，首先以硫酸为分解剂对硅酸盐类矿物进行分解，酸浸残渣用于白炭黑制备；将酸解液送往七水硫酸镁结晶器，制得七水硫酸镁产品和分离硫酸镁后酸解液；七水硫酸镁与水混合，加入氧化剂、PH值调节剂及吸附剂使溶液中的铁转化为氢氧化铁沉淀，经过滤制得纯净的硫酸镁溶液，送入一水硫酸镁粉体专用制备系统，制得饲料级一水硫酸镁产品；酸解液由氧化沉淀法工艺分离出铁沉淀物，经氧化、聚合反应、固化制得固体聚合硫酸铁产品，将分离铁沉淀物后的酸解液送后续工序，用于镁化合物的制备。克服了现有工艺生产过程耗能高、产品纯度低等不足，生产过程基本无三废排放，可将对环境的影响控制到最低限度。
Description
技术领域
本发明属于非金属矿综合利用及湿法冶金技术领域，具体涉及一种硅酸盐类矿物(蛇纹石矿、石棉尾矿、镁橄榄石矿中的任意一种)的综合利用方法。
背景技术
硅酸盐类矿物(蛇纹石矿、石棉尾矿、镁橄榄石矿中的任意一种)是一种以硅、镁为主要化学组成，同时伴生有铁、铝、镍、钴等元素的非金属矿物。其中氧化镁、氧化铁品位分别在34～45％和4～10％之间。利用硅酸盐类矿物中的镁可以制备碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁、硅酸镁等镁化合物，利用其中的铁可以制备草酸亚铁、高纯氧化铁、铁系工业颜料等铁化合物。碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁、硅酸镁及草酸亚铁、高纯氧化铁虽然附加值较高，但市场需求有限，不适宜于大规模化生产。铁系工业颜料虽然市场需求量较大，但制备过程有大量废水产生，且缺少可靠有效的综合利用途径，有一定的环境负担。
硫酸镁为白色细小的斜状或斜柱状结晶。属斜方晶系，为四角粒状或菱形晶体，无色、透明，集合体为白色、玫瑰色或绿色玻璃光泽。形状有纤维状、针状、粒状或粉末。无臭、味苦。易溶于水，微溶于乙醇和甘油。硫酸镁分为七水物和一水物两个品种。
硫酸镁是一种重要的无机化工产品，用途十分广泛。在化学工业中用于制造硬脂酸镁、磷酸氢镁、氧化镁等其它镁盐和硫酸盐，在农业上用作肥料，在畜牧业上用作饲料添加剂，在轻工业中用作稳定剂，在医药上作为含镁药品的主要原料，在印染工业中用作抗碱剂，在制革工业中用作填充剂增强耐热性，在电镀工业中用作导热盐，在防火材料方面用作塑料的阻燃剂，在造纸工业中作为上浆剂，在环境保护方面上用于工业污水处理。一水硫酸镁主要被用作饲料添加剂，由于其含结晶水较少，有着良好的储运性能，因此应用前景十分广阔。
目前，国内已报道的一水硫酸镁生产工艺有菱镁矿、白云石法、硫酸直接法、苦卤蒸发法、高温脱水法、高温高压法等。但这些工艺存在的不足在于：产品纯度较低，达不到饲料添加剂质量要求，如硫酸直接法等；产品溶解性较差，如高温脱水法；耗能较高，如苦卤蒸发法；操作与设备条件苛刻，如高温高压法。
专利CN103708509A申请公布日2014.04.09提出了一种喷雾干燥法生产一水硫酸镁的方法。该方法是首先以硫酸和氧化镁粉反应2～5h制得粗七水硫酸镁；然后再将粗硫酸镁送入干燥塔中，在320～350℃条件下干燥1～3h得到粗一水硫酸镁；再将粗一水硫酸镁送冷却塔中采用梯度降温的方式冷却结晶得到精制的一水硫酸镁。该方法存在的问题是：
(1)、专利说明书没有说明进入干燥塔中的粗七水硫酸镁是粗七水硫酸镁溶液还是粗硫酸镁晶体。如果是晶体，则所谓的第一步喷雾干燥无法成立，原因是七水硫酸镁晶体无法实现雾化操作。
(2)、由粗七水硫酸镁转化为粗一水硫酸镁是在干燥塔内完成的，干燥时间需持续1～3h，而真正的喷雾干燥，干燥脱水是在瞬间完成的，从原料进入到产品产出，最多需要两分钟时间，这是喷雾干燥的特征。因此，该方法有关粗一水硫酸镁制备过程的描述不符合喷雾干燥法最基本的特征。
(3)、干燥塔内产出的粗一水硫酸镁需进一步送入冷却塔中进行冷却结晶，不仅工序繁杂，而且不符合喷雾干燥的特征。因为喷雾干燥法制备粉体产品是在喷雾干燥设备中一步完成的，喷雾干燥设备本身不仅具备加热功能，还同时具备冷却功能。
(4)、该法所述的一水硫酸镁生产方法，缺少硫酸镁精制手段，因此无法制备出饲料级的一水硫酸镁产品。因为化工副产物硫酸和氧化镁粉都含有硅、铁、重金属等杂质，按照所述工艺这些杂质将全部进入产品中。
(5)、由于该方法工艺程序多、干燥时间长，因此还存在着耗能高等不足。
聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子絮凝剂，形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10％(重量)的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。
国内生产聚合硫酸铁的方法有多种，已报道的专利有：硫酸铁溶液制备聚合硫酸铁的方法；电力用混凝剂聚合硫酸铁的生产方法；混凝剂固体聚硅硫酸铁的一步法生产方法；聚合磷酸硫酸铁的制备方法聚合磷硫酸铁的制备工艺；用氧化催化剂制取液体聚合硫酸铁的方法；喷雾干燥法等方法。
如专利CN1709800A提出了硫酸铁溶液制备聚合硫酸铁的方法。该方法首先采用含三价铁废渣与硫酸反应得到硫酸铁溶液；然后将机械球磨活化硫铁矿(含硫精矿)、废铁片、废铁屑或其混合物加入硫酸铁溶液中，控制反应温度为40～110℃，使溶液中一部分Fe3+还原后过滤，在滤液中加入氧化剂，氧化温度控制在40～130℃，将Fe2+完全氧化，得到红棕色聚合硫酸铁溶液；聚合硫酸铁盐基度控制在0～28％；
或者将绿矾直接加入硫酸铁溶液中，过滤后加入氧化剂使溶液中Fe2+完全氧化，得到红棕色聚合硫酸铁溶液；反应温度控制在40～130℃，聚合硫酸铁盐基度控制在0～28％；
将聚合硫酸铁溶液加热蒸发浓缩，浓缩温度控制在90～150℃，浓缩至液体聚合硫酸铁含铁15％以上，40～100℃下干燥、粉碎制得淡黄色固体粉末状聚合硫酸铁；
或者将液体聚合硫酸铁喷雾干燥得到淡黄色固体粉末状聚合硫酸铁。
该工艺存在的不足在于：在制备固体聚合硫酸铁粉末时，需在90～150℃条件下对液体聚合硫酸铁进行浓缩，从聚合硫酸铁的物性特征可知，在大于50℃条件下进行合成或干燥，会对聚合硫酸铁的盐基度造成明显影响，温度越高盐基度越低甚至丧失；其次，该方法没有提出聚合硫酸铁盐基度的稳定方法；同时，聚合硫酸铁是一种热敏性产品，对温度条件十分敏感，该方法虽然提出了喷雾干燥法制备固体聚合硫酸铁的思路，但是没有给出喷雾干燥制备固体聚合硫酸铁过程的工艺条件，如进风温度、混合温度和出风温度等。在三种温度及进料速度控制不当的情况下，采用喷雾干燥技术将难以制备出符合质量要求的聚合硫酸铁产品。
此外，该方法制备聚合硫酸铁的原料路线是三价铁废渣、硫铁矿、废铁片、废铁屑、硫酸及氧化剂。
氧化铁红也称为锈红，是红色氧化铁粉末，具有耐光、耐高温、耐大气影响、耐污浊气体、耐一切碱类。在浓酸中只有在加热条件下才逐渐被溶解。
外观：橙红至紫红色的三方晶系粉末。有天然的与合成的2种。天然的称作西红，相对密度55.25。细度0.4～20um。熔点1565(分解)。灼烧时放出氧气，能被氢和—氧化碳还原成铁。不溶于水，溶于盐酸、硫酸，微溶于硝酸和酵类。具有优异的耐光、耐高温、耐酸、耐碱、防锈性。分散性好，着色力和遮盖力很强，无油渗性和水渗性。无毒。空气中最高容许浓度为5mg/m3。
用途：
在建材工业中主要用于彩色水泥、彩色水泥地砖、彩色水泥瓦、仿琉璃瓦、混凝土地砖、彩色灰浆、彩色沥青、水磨石、马赛克花砖、人造大理石及墙面粉刷等；
用于各种涂料着色和保护物质，包括水性内外墙涂料、粉末涂料等；也可适用于油性漆包括环氧、醇酸、氨基等各种底漆和面漆；也可用于玩具漆、装饰漆、家具漆、电泳漆和磁漆。铁红底漆具有防锈功能，可以代替高价的红丹漆，节约有色金属。
用于塑料制品的着色，如热固性塑料和热塑性塑料，及橡胶制品的着色，如汽车内胎，飞机内胎，自行车内胎等。
用于高级精磨材料，使用于精密的五金仪器、光学玻璃等的抛光。高纯度的是粉末冶金的主要基料，用来冶炼各种磁性合金和其他高级合金钢。由硫酸亚铁或氧化铁黄或下脚铁混经高温煅烧而得，或直接从液体介质中制成。
氧化铁红的制备工艺：
生产氧化铁红的工艺路线比较多，一般可分为干法和湿法两大类。干法有绿矾煅烧法、铁黄煅烧法、铁黑煅烧法等，湿法工艺主要有硫酸盐法、硝酸盐法、混酸盐法和氨法等。湿法工艺是以硫酸铁盐或硝酸铁盐或混酸铁盐为原料首先制得晶种，然后进行氧化铁红的氧化合成，再经分离、洗涤、干燥制得氧化铁红产品。湿法工艺的优点是色光度可根据用户需要进行调控，产物纯度高。
专利公开号CN102616867A提出了一种由蛇纹石及其尾矿中提取碳酸镍、硫酸镍和氧化铁红的方法。该发明直接向蛇纹石及其尾矿酸解液中加碱液调PH值3.0～4.0，制得氧化铁红前驱体，然后将前驱体于600～800℃条件下煅烧制得氧化铁红产品。本发明所提出的有蛇纹石及其尾矿制备氧化铁红的方法，存在的缺陷是：蛇纹石酸解液是一个由镁、镍、铁、铝等金属硫酸盐组成的多元体系，简单的直接向其中加碱液调控PH值为3.0～4.0，虽然从理论上可分离出其中的铁，但有以下原因会导致所制得的氧化铁红前驱体纯度不高，一是Fe3+沉淀的PH值与Al3+沉淀的PH值接近，铁沉淀过程会造成铝的共沉淀；二是受碱液浓度、搅拌速度、碱液滴加速度的影响，会造成碱液在反应体系中分散不均匀或分散速度较慢，导致反应体系局部碱性过强，使镁、镍出现共沉淀，镁、镍沉淀一旦生成又很难返溶于体系中，由此进入氧化铁红前驱体中；三是所制得的氧化铁红前驱体具有较高的化学活性，对镁、镍等金属离子具有很强的吸附作用，以至影响氧化铁红前驱体纯度，因此该发明提出的方法由于受氧化铁红前驱体纯度的限制，无法制备出高纯度的能够满足电子等高端领域需要的氧化铁红产品。同时，由于采用前驱体直接煅烧工艺，色光度调控空间受限，难以满足市场需要。
专利CN1050411A提出了一种蛇纹石尾矿的综合利用方法。该发明以石灰乳为沉铁剂并以获得的铁沉淀物制备氧化铁红。由于石灰乳是一种强碱，不仅存在有与专利CN102616867A相同的问题，而且所制得的铁沉淀物更含有硫酸钙、氢氧化钙、氢氧化镁等杂质，不具备作为制备氧化铁红的原料。
专利CN1597154A提出了一种石棉尾矿综合利用的方法。该发明向石棉尾矿酸解液中加入适量的碱制得氢氧化铁，然后将氢氧化铁煅烧制得氧化铁红。该方法存在的问题与专利CN102616867A相同。
综上所述，已公开的专利无法从硅酸盐类矿物中制备出符合工业要求的氧化铁红工业颜料。
发明内容
本发明提供了一种硅酸盐类矿物的综合利用方法，目的在于由所述矿物制备硅化合物、镍钴精矿的同时，以其中的氧化镁、氧化铁规模化生产镁、铁化合物产品。该方法流程简单、可操作性强、产品质量稳定、纯度较高、耗能低，生产成本低，无三废排放，可将对环境的影响控制到最低限度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案：
该硅酸盐类矿物的综合利用方法，其特征在于按下述步骤操作：
(1)将硅酸盐类矿物粉末与二级酸解液按固液比1:(2～6)于一级酸解反应器中混合，搅拌均匀后加入由萤石或工业氟化钙制得的氟化氢气体或氢氟酸作为活化剂，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为75～95℃，保温反应60～90min，控制终点PH值为1～1.5，反应结束，经过滤获一级酸解残渣和一级酸解液；
将一级酸解残渣与水按固液比1:(2～6)配料于二级酸解反应器中混合，搅拌均匀后加入由萤石或工业氟化钙制得的氟化氢气体或氢氟酸作为活化剂，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为75～95℃，保温反应90～180min，控制终点PH值为0.5，反应结束，经过滤获二级酸解残渣和二级酸解液，二级酸解液送一级酸解配料，二级酸解残渣去白炭黑制备工序；
(2)将一级酸解液送入七水硫酸镁结晶器，冷却至20～25℃过滤，析出七水硫酸镁和分离硫酸镁后溶液；
(3)将七水硫酸镁与水混合，加热溶解制得硫酸镁溶液，向硫酸镁溶液中加入氧化剂、PH值调节剂、吸附剂，将溶液升温至80～85℃，保温反应15～40min，使其中的铁得到沉淀、镍等重金属离子得到吸附，反应结束后过滤，得纯净的硫酸镁溶液；净化过程所产生的滤渣返回步骤(1)酸解工序循环使用；
(4)将纯净的硫酸镁溶液送入一水硫酸镁粉体制备系统，经脱水、包装制得饲料级一水硫酸镁产品；
(5)将步骤(2)分离硫酸镁后的酸解液送入氧化槽，加入氧化剂，使Fe2+转化为Fe3+，然后采用氧化沉淀法工艺分离出铁沉淀物；
(6)将铁沉淀物与水按铁沉淀物中TFe：H2O＝1:(1～2.5)混合，然后加入硫酸，在80～95℃条件下反应30～40min后过滤，收得硫酸铁溶液；然后加入铁粉或氧化铁皮或废铁丝或硫代硫酸钠或抗坏血酸于80～90℃反应20～30min后过滤，收得还原后铁溶液和酸解残渣，滤液为硫酸亚铁溶液，酸解残渣为未反应完全的还原剂；
(7)聚合硫酸铁的制备：
将硫酸亚铁溶液送结晶系统，经冷却、结晶收得七水硫酸亚铁和硫酸亚铁母液，硫酸亚铁母液返回铁沉淀物酸解工序，循环使用；将七水硫酸亚铁与水混合，溶解后制得含硫酸亚铁为30％的硫酸亚铁溶液，然后进行氧化和聚合反应，反应结束加入稳定剂，制得液态聚合硫酸铁产品；
将液态聚合硫酸铁送入固化系统，控制进风温度为100～250℃，混合温度为50～200℃，出风温度为40～50℃，经脱水、分离、包装制得粉末状聚合硫酸铁产品；
(8)高纯氧化铁红的制备：
将适量硫酸亚铁溶液送晶种制备系统，经稀释并与氨混合，然后通空气氧化制得氧化铁红晶种；将晶种送氧化铁红合成系统，在一定温度条件下，加硫酸亚铁溶液和氨并通空气氧化，控制不同的氧化时间制得色光度不同的氧化铁红晶浆，再经过滤、洗涤、干燥、粉碎、包装制得高纯氧化铁红工业颜料；分离氧化铁红后主要成分为硫酸铵的母液，经与氧化钙、氢氧化钙、工业氧化镁或菱苦土碱土金属的氧化物，发生铵解反应，挥发出氨，经吸收收得氨水，所收得的氨水返回晶种制备及氧化铁红合成工序，用作中和剂；在以菱苦土为分解剂时，铵解残液含有硫酸镁，送七水硫酸镁制备工序与一级酸浸出液合并，用于七水硫酸镁的制备；
(9)、将分离铁沉淀物后的溶液送后续工序，用于镍钴精矿和碱式碳酸镁、氢氧化镁或氟化镁、三(六)硅酸镁的镁化合物的制备。
所述硅酸盐类矿物为蛇纹石矿、石棉尾矿或镁橄榄石矿中的任意一种或多种。
步骤(2)中，将净化后的溶液进一步送往共沉淀工序，在一定温度条件下加入共沉淀剂使其中少量的镁和残留的金属、重金属杂质沉淀，经过滤制得纯净的硫酸镁溶液。
步骤(3)中制得硫酸镁溶液浓度控制在450～650g/L(按硫酸镁计)，波美度在39～43之间；所述氧化剂为过氧化氢、次氯酸钠、氯酸钠、氯酸钾或双氧水中的一种或多种；所述PH值调节剂为菱苦土、氨水、氢氧化钠、碳酸钠、菱镁矿粉、水镁石粉中的一种；所用吸附剂为菱苦土、菱镁矿粉、水镁石粉或工业氧化镁的一种。
步骤(4)中，一水硫酸镁粉体制备系统控制进风温度为250～350℃，混合温度为120～200℃，出风温度为60～90℃；一水硫酸镁粉体制备系统也可以为用直线振动流化床或沸腾床代替。
所述步骤(5)中的氧化剂为双氧水。
所述步骤(7)中的氧化和聚合反应为：硫酸亚铁溶液加入氧化剂和硫酸进行的反应，反应温度为25～75℃，反应时间为60～150min，氧化剂用量为理论量的0.8～1.5倍，硫酸加入量为理论量的0.2～1.3倍；所述稳定剂为磷酸、磷酸盐或乙酸中的一种，加入的量为3～6.5kg/100kg七水硫酸亚铁。
硅酸盐类矿物(蛇纹石矿、石棉尾矿、镁橄榄石矿中的任意一种)，化学式为Mg6[(OH)4Si2O5]2，主要化学组成为MgO:43.0％,SiO2:44.1％,H2O:12.9％。此外，还含有少量的铁、镍、铝、钴等元素。根据对四川省石棉县石棉尾矿、内蒙古苏尼特左旗蛇纹石矿和湖北宜昌镁橄榄石矿进行实样检测，含MgO分别为35.74％、37.81％、35.24％，含Fe2O3分别为6.22％、5.93％、5.23％。
本发明的原理是：
(1)、首先以硫酸为分解剂对硅酸盐类矿粉进行分解，使其中的氧化镁、氧化铁、氧化镍、氧化钴等转化为硫酸盐并进入液相。然后经分离收得主要成份为硫酸镁、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸镍、硫酸钴等盐类的酸解液和主要成分为SiO2的酸解残渣。为提高酸分解率和酸解液中硫酸镁浓度，可采用多级循环酸解模式或将配料固液比在1:(2～6)之间进行调整。
(2)、将硫酸镁的酸解液送七水硫酸镁结晶器，冷却至20～25℃，使七水硫酸镁结晶析出。然后经分离、洗涤、脱水制得七水硫酸镁产品和主要成分为硫酸镁、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸镍、硫酸钴等的分离硫酸镁后溶液。
(3)、将步骤(2)所制得的七水硫酸镁送溶解净化系统与水混合，加热溶解，控制硫酸镁浓度，制得硫酸镁溶液。向硫酸镁溶液中加入氧化剂、PH值调节剂、吸附剂使溶液中的铁转化为氢氧化铁沉淀，并使其中的重金属等杂质得到吸附，再经过滤除去；将净化后溶液送往共沉淀工序，在一定温度条件下加入共沉淀剂使其中少量的镁和残留的金属、重金属杂质进一步沉淀，经过滤制得纯净的硫酸镁溶液。
(4)、将硫酸镁溶液送入一水硫酸镁粉体专用制备系统，控制进风温度为250～350℃，混合温度为120～200℃，出风温度为60～90℃，经脱水、包装制得饲料级一水硫酸镁产品。
也可将硫酸镁溶液冷却结晶，然后将七水硫酸镁分离、洗涤、脱水后送直线振动流化床或沸腾床干燥器，控制一定的工艺条件，脱除游离水和结晶水后制得饲料级一水硫酸镁产品。
(5)、将步骤(2)分离硫酸镁后的酸解液送氧化槽，加入氧化剂使其中的Fe2+转化为Fe3+，然后采用专利CN 103395796A所提出的氧化沉淀法工艺分离出铁沉淀物。
(6)、将铁沉淀物与水按铁沉淀物中TFe：H2O＝1:(1～2.5)混合，然后加入硫酸进行分解，分解后再经还原、过滤制得TFe浓度为120～160g/L，波美度为36～40(75℃)的硫酸亚铁溶液。
(7)聚合硫酸铁的制备：
将硫酸亚铁溶液送结晶系统，经冷却、结晶收得七水硫酸亚铁和硫酸亚铁母液，硫酸亚铁母液返回铁沉淀物酸解工序，循环使用；将七水硫酸亚铁与水混合，溶解后制得含硫酸亚铁为30％的硫酸亚铁溶液；在反应温度为25～75℃，氧化剂用量为理论量的0.8～1.5倍，硫酸加入量为理论量的0.2～1.3倍，反应时间为60～100min条件下，将硫酸亚铁溶液进行氧化、聚合，然后再加入稳定剂制得液态聚合硫酸铁产品；
将液态聚合硫酸铁送入固化系统，控制进风温度为150～350℃，混合温度为80～200℃，出风温度为40～90℃，经脱水、分离、包装制得粉末状聚合硫酸铁产品；
(8)高纯氧化铁红的制备：
将硫酸亚铁溶液送氧化铁红制备系统，采用氨法工艺。
工艺过程：首先将适量硫酸亚铁溶液送晶种制备系统，经稀释并与氨混合，然后通空气氧化制得氧化铁红晶种；将晶种送氧化铁红合成系统，在一定温度条件下，加硫酸亚铁溶液和氨并通空气氧化，控制不同的氧化时间制得色光度不同的氧化铁红晶浆，再经过滤、洗涤、干燥、粉碎、包装制得高纯氧化铁红工业颜料。分离氧化铁红后的母液主要成分为硫酸铵，经与碱土金属的氧化物(氧化钙、氢氧化钙、工业氧化镁、菱苦土等，优选为菱苦土)发生铵解反应，挥发出氨，经吸收收得氨水。所收得的氨水返回晶种制备及氧化铁红合成工序，用作中和剂。在以菱苦土为分解剂时，铵解残液含有硫酸镁，送七水硫酸镁制备工序与一级酸浸出液合并，用于七水硫酸镁的制备。工艺过程无废水、废渣和废气排放。
(7)、将分离铁沉淀物后的酸解液送后续工序，用于镍钴精矿和碱式碳酸镁、氢氧化镁或氟化镁、三(六)硅酸镁等镁化合物的制备。
工艺中涉及的化学反应：
(1)、酸解反应：
3MgO·2SiO2·2H2O+3H2SO4→3MgSO4+2SiO2↓+5H2O
铁与硫酸反应：
FeO+H2SO4→FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4(稀)→Fe2(SO4)3+3H2O
(2)、一水硫酸镁制备：
MgSO4·7H2O→MgSO4·H2O+6H2O
(3)、聚合硫酸铁制备：
铁沉淀反应：
2Fe2++2H++H2O2→2Fe3++2H2O
3OH-+Fe3+→Fe(OH)3↓
含铁沉淀物酸解反应：
2Fe(OH)3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O
三价铁还原反应：
Fe+Fe2(SO4)3→3FeSO4
七水硫酸亚铁制备：
FeSO4+7H2O→FeSO4·7H2O
氧化反应：
6FeSO4+KClO3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O+KCl
或:
6FeSO4+NaClO3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O+NaCl
聚合反应：
m[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]＝＝[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m
(4)、氧化铁红制备：
Fe3+价态调整：
Fe2++O2+4H+→4Fe3++2H2O
Fe3++3NH3·H2O→Fe(OH)3↓+3NH4 +
2Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、以硅酸盐类矿物中的铁元素为铁源制得了市场需求较大、应用前景可观的聚合硫酸铁和氧化铁红工业颜料。聚合硫酸铁作为一种重要的环保材料，氧化铁红作为一种重要的工业颜料，具有十分可观的市场需求。同时，以本发明提出的工艺制备聚合硫酸铁，或采用氨法工艺制备氧化铁红，生产过程基本无三废排放，可将对环境的影响控制到最低限度。
2、以硅酸盐类矿物中的铁元素为铁源制备聚合硫酸铁、氧化铁红工业颜料，具有流程简单、可操作性强、产品质量稳定、生产成本低等特点。
3、以硅酸盐类矿物中的镁元素制备一水硫酸镁，所制得的产品纯度较高，质量符合饲料添加剂用硫酸镁的要求。而且由于采用了快速粉体制备技术，产品具有较好的溶解性。克服了现有工艺所存在的生产过程耗能高、产品纯度低等不足。
4、由于一水硫酸镁具有良好的储运性能，应用前景可观，由硅酸盐类矿物制备一水硫酸镁，较之于生产碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁等镁化合物，具有更为可观的市场前景，从而为硅酸盐类矿物中镁资源的综合利用开辟了一条新途径。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为硅酸盐类矿物制备一水和聚合硫酸铁工艺流程简图。
具体实施方式：
实施例1：
如图1所示，该硅酸盐类矿物的综合利用方法，所处理的原矿为四川雅安石棉尾矿，化学组成：MgO：35.74％，Fe2O3：6.22％，SiO2：41.81％，NiO：0.37％，CoO：0.031％，按下述步骤操作：
(1)将石棉尾矿粉碎至120目，称取100kg石棉尾矿粉与二级酸解液按固液比1:2.5(二级酸解液250L)于一级酸解反应器中混合，搅拌均匀后加入活化剂萤石1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为80℃，保温反应60min，控制终点PH值为1。反应结束，经过滤获一级酸解残渣139kg(含水50.5％，折干68.8kg)和一级酸解液255L。一级酸解液中MgSO4浓度为413g/l，FeSO4浓度为46g/l。
将一级酸解残渣与水按固液比1:2.5配料于二级酸解反应器中混合，按照搅拌均匀后加入活化剂萤石1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为80℃，保温反应90min，控制终点PH值为0.5，反应结束，经过滤获二级酸解残渣82kg(含水43.9％，折干46kg)和二级酸解液250L。二级酸解液返回一级酸解配料，二级酸解残渣去白炭黑制备工序。
(2)将255L一级酸解液送入七水硫酸镁结晶器，冷却至25℃过滤，析出七水硫酸镁84kg和分离硫酸镁后溶液205L。
(3)将84kg七水硫酸镁与35L水混合，加热溶解，所得溶液体积85L，硫酸镁浓度为482g/L，向硫酸镁溶液中加入双氧水0.5kg，加入0.5kg菱苦土。将溶液升温至80℃，保温反应15min后过滤，得除铁后溶液。将除铁后溶液加入氨水，使溶液中有白色沉淀生成并稍过量，过滤得到纯净的硫酸镁溶液83L。
(4)将硫酸镁溶液送入粉体专用制备系统，控制进风温度为330℃，混合温度为180℃，出风温度为60℃，经脱水、分离、包装制得饲料级一水硫酸镁产品47kg。产品质量符合饲料添加剂要求，质量指标见下表。
| 项目 | 指标 | 项目 | 指标 |
| 氧化镁(以MgO计)/％ | 26.5 | 砷(以As计)/％ | 0.0002 |
| 硫(以S计)/％ | 21 | 重金属(以Pb计)/％ | 0.001 |
| 水分/％ | 3.0 |
(5)将分离硫酸镁后的205L酸解液送入氧化槽，加入5.86kg双氧水，使Fe2+转化为Fe3+，然后采用专利CN 103395796A所提出的氧化沉淀法工艺分离出铁沉淀物20.42kg，含铁21.15％。
(6)将20.42kg铁沉淀物与水按1:1.5混合，然后加入13.2kg硫酸95℃反应30min后过滤，收得硫酸铁溶液，加入2.5kg铁粉90℃反应30min后过滤，滤出的未反应完全的铁粉循环使用。收得TFe浓度为132g/L的硫酸亚铁溶液49L。将硫酸亚铁溶液送结晶系统，经冷却、结晶收得七水硫酸亚铁15kg，硫酸亚铁母液38.05L。硫酸亚铁母液返回铁沉淀物酸解工序，循环使用。
(7)将15kg七水硫酸亚铁与12.3kg水混合，溶解后制得含硫酸亚铁为30％的硫酸亚铁溶液。在反应温度为25℃，氧化剂用量为理论量的1.5倍，硫酸加入量为理论量的0.2倍，反应时间为60min条件下，将硫酸亚铁溶液进行氧化、聚合，然后再加入0.5kg稳定剂磷酸盐制得液态聚合硫酸铁产品25kg。产品符合GB/T14591-2006Ⅱ类标准。
将液态聚合硫酸铁送入固化系统，控制进风温度为150℃，混合温度为100℃，出风温度为40℃，经脱水、分离、包装制得粉末状聚合硫酸铁产品15.8kg。产品符合GB/T 14591-2006Ⅱ类标准。
(8)高纯氧化铁红的制备：
将硫酸亚铁溶液送氧化铁红制备系统，采用氨法工艺。
工艺过程：首先将适量硫酸亚铁溶液送晶种制备系统，经稀释并与氨混合，然后通空气氧化制得氧化铁红晶种；将晶种送氧化铁红合成系统，在一定温度条件下，加硫酸亚铁溶液和氨并通空气氧化，控制不同的氧化时间制得色光度不同的氧化铁红晶浆，再经过滤、洗涤、干燥、粉碎、包装制得高纯氧化铁红工业颜料。分离氧化铁红后的母液主要成分为硫酸铵，经与碱土金属的氧化物(氧化钙、氢氧化钙、工业氧化镁、菱苦土等，优选为菱苦土)发生铵解反应，挥发出氨，经吸收收得氨水。所收得的氨水返回晶种制备及氧化铁红合成工序，用作中和剂。在以菱苦土为分解剂时，铵解残液含有硫酸镁，送七水硫酸镁制备工序与一级酸浸出液合并，用于七水硫酸镁的制备。工艺过程无废水、废渣和废气排放。
(9)将分离铁沉淀物后的溶液送后续工序，用于镍钴精矿和碱式碳酸镁、氢氧化镁或氟化镁、三(六)硅酸镁等镁化合物的制备。
实施例2：
所处理的原矿为四川雅安石棉尾矿，化学组成：SiO2：41.81％，MgO：35.74％，Fe2O3：6.22％，NiO：0.37％，CoO：0.031％。按下述步骤操作：
(1)将石棉尾矿粉碎至120目，称取100kg石棉尾矿粉与二级酸解液按固液比1:5(二级酸解液500L)于一级酸解反应器中混合，搅拌均匀后加入活化剂工业氟化钙1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为75℃，保温反应90min，控制终点PH值为1。反应结束，经过滤获一级酸解残渣120kg(含水49.5％，折干60.6kg)和一级酸解液500L。一级酸解液中MgSO4浓度为213g/l，FeSO4浓度为23.46g/l。
将级酸解残渣与水按固液比1:5配料于二级酸解反应器中混合，按照搅拌均匀后加入活化剂工业氟化钙1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为75℃，保温反应60min，控制终点PH值为0.5。反应结束，经过滤获二级酸解残渣91.5kg(含水49.2％，折干45kg)和二级酸解液500L。二级酸解液返回一级酸解配料，二级酸解残渣去白炭黑制备工序。
将前述得到的较低浓度的一级酸解液用于下一试验二级酸解配料，按照上述工艺条件制得二级酸解液和二级酸解残渣。二级酸解液返回下一试验一级酸解配料，按照上述工艺条件制得一级酸解液和一级酸解残渣。按照上述方式循环，收得提浓后一及酸解液500L。酸解液中MgSO4浓度为416g/l，FeSO4浓度为46.92g/l。
(2)将500L一级酸解液送入七水硫酸镁结晶器，冷却至20℃过滤，析出七水硫酸镁190kg和分离硫酸镁后溶液387L。
(3)将190kg七水硫酸镁与42L水混合，加热溶解，所得溶液体积155L，硫酸镁浓度为598g/L，向硫酸镁溶液中加入次氯酸钠0.8kg，加入1.5kg水镁石粉。将溶液升温至80℃，保温反应40min后过滤，得除铁后溶液。将除铁后溶液加入0.3kg菱镁矿，过滤得到纯净的硫酸镁溶液152L。
(4)将硫酸镁溶液送入一水硫酸镁粉体专用制备系统，控制进风温度为300℃，混合温度为160℃，出风温度为80℃，经脱水、分离、包装制得饲料级一水硫酸镁产品106kg。产品质量符合饲料添加剂要求，质量指标见下表。
| 项目 | 指标 | 项目 | 指标 |
| 氧化镁(以MgO计)/％ | 26.6 | 砷(以As计)/％ | 0.00019 |
| 硫(以S计)/％ | 22 | 重金属(以Pb计)/％ | 0.0009 |
| 水分/％ | 2.8 |
(5)将分离硫酸镁后的387L酸解液送入氧化槽，加入12kg双氧水，使Fe2+转化为Fe3+，然后采用专利CN 103395796A所提出的氧化沉淀法工艺分离出铁沉淀物39.27kg，含铁22％。
(6)将39.27kg铁沉淀物与水按1:1.3混合，然后加入25.4kg硫酸80℃反应30min后过滤，收得硫酸铁溶液，加入5.2kg氧化铁皮80℃反应30min后过滤，滤出的未反应完全的氧化铁皮循环使用，滤液为TFe浓度为141g/L的硫酸亚铁溶液92L。
(7)将硫酸亚铁溶液经硫化除杂、吸附除杂后浓缩为浓度30％的溶液。在反应温度为55℃，氧化剂用量为理论量的1.0倍，硫酸加入量为理论量的0.5倍，反应时间为90min条件下，将硫酸亚铁溶液进行氧化、聚合，然后再加入2.1kg稳定剂磷酸制得液态聚合硫酸铁产品115kg。产品符合GB/T 14591-2006Ⅰ类标准。
将液态聚合硫酸铁送入固化系统，控制进风温度为200℃，混合温度为120℃，出风温度为50℃，经脱水、分离、包装制得粉末状聚合硫酸铁产品68kg。产品符合GB/T 14591-2006Ⅰ类标准。
(8)高纯氧化铁红的制备：
将适量硫酸亚铁溶液送晶种制备系统，经稀释并与氨混合，然后通空气氧化制得氧化铁红晶种；将晶种送氧化铁红合成系统，在一定温度条件下，加硫酸亚铁溶液和氨并通空气氧化，控制不同的氧化时间制得色光度不同的氧化铁红晶浆，再经过滤、洗涤、干燥、粉碎、包装制得高纯氧化铁红工业颜料；分离氧化铁红后主要成分为硫酸铵的母液，经与氧化钙、氢氧化钙、工业氧化镁或菱苦土碱土金属的氧化物，发生铵解反应，挥发出氨，经吸收收得氨水，所收得的氨水返回晶种制备及氧化铁红合成工序，用作中和剂；在以菱苦土为分解剂时，铵解残液含有硫酸镁，送七水硫酸镁制备工序与一级酸浸出液合并，用于七水硫酸镁的制备；
(9)、将分离铁沉淀物后的溶液送后续工序，用于镍钴精矿和碱式碳酸镁、氢氧化镁或氟化镁、三(六)硅酸镁等镁化合物的制备。
实施例3：
所处理的原矿为内蒙古苏尼特左旗蛇纹石矿，化学组成：MgO：37.81％，SiO2：36％，Fe2O3：5.93％，Ni：0.20％，Co：0.009％。
(1)将蛇纹石粉碎至100目，称取100kg蛇纹石矿粉与二级酸解液按固液比1:2.5(二级酸解液250L)于一级酸解反应器中混合，搅拌均匀后加入活化剂1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为85℃，保温反应60min，控制终点PH值为1.2。反应结束，经过滤获一级酸解残渣174kg(含水50.5％，折干86kg)和一级酸解液262L。一级酸解液中MgSO4浓度为432g/l，FeSO4浓度为42.7g/l。
将一级酸解残渣与水按固液比1:2.5配料于二级酸解反应器中混合，按照搅拌均匀后加入活化剂1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为80℃，保温反应90min，控制终点PH值为0.5。反应结束，经过滤获二级酸解残渣82kg(含水43.9％，折干46kg)和二级酸解液248L。二级酸解液返回一级酸解配料，二级酸解残渣去白炭黑制备工序。
(2)将262L一级酸解液送入七水硫酸镁结晶器，冷却至25℃过滤，析出七水硫酸镁93kg和分离硫酸镁后溶液234L。
(3)将93kg七水硫酸镁与35L水混合，加热溶解，所得溶液体积90L，硫酸镁浓度为504g/L，向硫酸镁溶液中加入氯酸钠0.7kg，加入0.7kg菱镁矿粉。升温至85℃，保温反应15min后过滤，得除铁后溶液。将除铁后溶液加入0.2kg菱镁矿粉，过滤得到纯净的硫酸镁溶液88L。
(4)将硫酸镁溶液送入一水硫酸镁粉体专用制备系统，控制进风温度为330℃，混合温度为180℃，出风温度为60℃，经脱水、分离、包装制得饲料级一水硫酸镁产品52kg。产品质量符合饲料添加剂要求，质量指标见下表。
| 项目 | 指标 | 项目 | 指标 |
| 氧化镁(以MgO计)/％ | 26.52 | 砷(以As计)/％ | 0.0002 |
| 硫(以S计)/％ | 21.9 | 重金属(以Pb计)/％ | 0.001 |
| 水分/％ | 2.95 |
(5)将分离硫酸镁后的234L酸解液送入氧化槽，加入5.7kg双氧水，使Fe2+转化为Fe3+，然后采用专利CN 103395796A所提出的氧化沉淀法工艺分离出铁沉淀物18.25kg，含铁22.58％。
(6)将18.25kg铁沉淀物与水按1:2混合，然后加入12.1kg硫酸80℃反应30min后过滤，收得硫酸铁溶液，加入2.46kg废铁丝80℃反应30min后过滤，滤出的未反应完全的废铁丝循环使用，滤液精制后收得TFe浓度为124.7g/L的硫酸亚铁溶液50L。将硫酸亚铁溶液送氧化铁红制备工序。
(7)取1.4L硫酸亚铁溶液，送晶种制备系统，加入23L水，与0.79Kg20％氨水混合后，通空气氧化，过程控制体系温度为25℃，氧化时间为1h，氧化终点料液PH＝9.5。反应结束后将晶种料浆送氧化铁红合成系统。在85℃条件下，加硫酸调节PH3.5，控制反应体系硫酸亚铁浓度20g/l，缓慢加入剩余精制硫酸亚铁溶液和氨水，同时向氧化铁红合成反应器通空气氧化，反应控制体系PH3.5，氧化时间70h，反应结束后过滤、洗涤、干燥、粉碎、包装，收得氧化铁红颜料8.9Kg，产品符合GB/T1863-A-Ⅰ-2-V1-a氧化铁红颜料要求。
(8)将分离氧化铁红后的母液加入苦土粉90℃反应1h，用水吸收反应过程挥发出的氨，收得20％的氨水18.9kg，循环用于氧化铁红的制备。反应后收得浓度为190g/l硫酸镁的铵解残液71L，送七水硫酸镁制备工序与一级酸浸出液合并，用于七水硫酸镁的制备。
(9)将分离铁沉淀物后的溶液送后续工序，用于镍钴精矿和碱式碳酸镁、氢氧化镁或氟化镁、三(六)硅酸镁等镁化合物的制备。
实施例4：
所处理的原矿为内蒙古苏尼特左旗蛇纹石矿，化学组成：MgO：37.81％，SiO2：36％，Fe2O3：5.93％，Ni：0.20％，Co：0.009％。
按下述步骤操作：
(1)将蛇纹石粉碎至100目，称取100kg蛇纹石矿粉与二级酸解液按固液比1:5(二级酸解液500L)于一级酸解反应器中混合，搅拌均匀后加入活化剂1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为75℃，保温反应90min，控制终点PH值为1.1。反应结束，经过滤获一级酸解残渣130kg(含水49.5％，折干65.6kg)和一级酸解液510L。一级酸解液中MgSO4浓度为221.6g/l，FeSO4浓度为21.99g/l。
将级酸解残渣与水按固液比1:5配料于二级酸解反应器中混合，按照搅拌均匀后加入活化剂1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为85℃，保温反应60min，控制终点PH值为0.5。反应结束，经过滤获二级酸解残渣91.5kg(含水49.2％，折干45kg)和二级酸解液505L。二级酸解液返回一级酸解配料，二级酸解残渣去白炭黑制备工序。
将前述得到的较低浓度的一级酸解液用于下一试验二级酸解配料，按照上述工艺条件制得二级酸解液和二级酸解残渣。二级酸解液返回下一试验一级酸解配料，按照上述工艺条件制得一级酸解液和一级酸解残渣。按照上述方式循环，收得提浓后一级酸解液505L。酸解液中MgSO4浓度为447.6g/l，FeSO4浓度为44.42g/l。
(2)将505L一级酸解液送入七水硫酸镁结晶器，冷却至20℃过滤，析出七水硫酸镁205kg和分离硫酸镁后溶液435L。
(3)将205kg七水硫酸镁与46L水混合，加热溶解，所得溶液体积166L，硫酸镁浓度为602g/L，向硫酸镁溶液中加入双氧水0.8kg，加入工业氧化镁0.9kg升温至80℃，保温反应40min后过滤，得除铁后溶液。将除铁后溶液加入水镁石粉，过滤得到纯净的硫酸镁溶液162L。
(4)将硫酸镁溶液送入一水硫酸镁粉体专用制备系统，控制进风温度为300℃，混合温度为190℃，出风温度为90℃，经脱水、分离、包装制得饲料级一水硫酸镁产品115kg。产品质量符合饲料添加剂要求，质量指标见下表。
| 项目 | 指标 | 项目 | 指标 |
| 氧化镁(以MgO计)/％ | 27 | 砷(以As计)/％ | 0.00016 |
| 硫(以S计)/％ | 23 | 重金属(以Pb计)/％ | 0.0007 |
| 水分/％ | 2.8 |
(5)将分离硫酸镁后的435L酸解液送入氧化槽，加入13kg双氧水，使Fe2+转化为Fe3+，然后采用专利CN 103395796A所提出的氧化沉淀法工艺分离出铁沉淀物37kg，含铁22.3％。
(6)将37kg铁沉淀物与水按1:2混合，然后加入25kg硫酸95℃反应30min后过滤，收得硫酸铁溶液，加入4.9kg硫代硫酸钠90℃反应30min后过滤，滤出的未反应完全的硫代硫酸钠循环使用，滤液为TFe浓度为111g/L的硫酸亚铁溶液112L。将硫酸亚铁溶液加入硫化剂、吸附剂净化后送氧化铁红制备工序。
(7)取3.1L硫酸亚铁溶液，送晶种制备系统，加入44L水，与0.32Kg氨气混合后，通空气氧化，过程控制体系温度为25℃，氧化时间为2h，氧化终点料液PH＝9.6。反应结束后将晶种料浆送氧化铁红合成系统。在80℃条件下，加硫酸调节PH＝4.0，控制反应体系硫酸亚铁浓度15g/l，缓慢加入剩余精制硫酸亚铁溶液，同时在氧化铁红合成反应器底部通空气和氨气，反应控制体系PH4.0，氧化时间80h，反应结束后过滤、洗涤、干燥、粉碎、包装，收得氧化铁红颜料17.76Kg，产品符合GB/T 1863-A-Ⅰ-2-V1-a氧化铁红颜料要求。
(8)将分离氧化铁红后的母液加入苦土粉95℃反应50min，将分解出的7.5kg氨气循环用于氧化铁红的制备。反应后收得浓度为267g/l硫酸镁的铵解残液100L，送七水硫酸镁制备工序与一级酸浸出液合并，用于七水硫酸镁的制备。
(9)将分离铁沉淀物后的溶液送后续工序，用于镍钴精矿和碱式碳酸镁、氢氧化镁或氟化镁、三(六)硅酸镁等镁化合物的制备。
实施例5：
所处理的原矿为湖北宜昌镁橄榄石矿，化学组成：MgO：35.24％，Fe2O3：5.23％，SiO2：40.23％，NiO：0.35％。
按下述步骤操作：
(1)将蛇纹石粉碎至100目，称取100kg蛇纹石矿粉与二级酸解液按固液比1:2.5(二级酸解液250L)于一级酸解反应器中混合，搅拌均匀后加入活化剂1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为95℃，保温反应90min，控制终点PH值为1.2。反应结束，经过滤获一级酸解残渣170kg(含水48.2％，折干88kg)和一级酸解液257L。一级酸解液中MgSO4浓度为410g/l，FeSO4浓度为38.4g/l。
将一级酸解残渣与水按固液比1:2.5配料于二级酸解反应器中混合，按照搅拌均匀后加入活化剂1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为85℃，保温反应90min，控制终点PH值为0.5。反应结束，经过滤获二级酸解残渣81kg(含水48.15％，折干42kg)和二级酸解液241L。二级酸解液返回一级酸解配料，二级酸解残渣去白炭黑制备工序。
(2)将257L一级酸解液送入七水硫酸镁结晶器，冷却至25℃过滤，析出七水硫酸镁86kg和分离硫酸镁后溶液220L。
(3)将86kg七水硫酸镁与28.4L水混合，加热溶解，所得溶液体积79L，硫酸镁浓度为531g/L，向硫酸镁溶液中加入双氧水0.4kg，水镁石粉0.6kg升温至80℃，保温反应25min后过滤，得除铁后溶液。将除铁后溶液加入氨水，使溶液中有白色沉淀生成并稍过量，过滤得到纯净的硫酸镁溶液77L。
(4)将硫酸镁溶液送入一水硫酸镁粉体专用制备系统，控制进风温度为320℃，混合温度为160℃，出风温度为90℃，经脱水、分离、包装制得饲料级一水硫酸镁产品48.5kg。产品质量符合饲料添加剂要求，质量指标见下表。
| 项目 | 指标 | 项目 | 指标 |
| 氧化镁(以MgO计)/％ | 26.8 | 砷(以As计)/％ | 0.0002 |
| 硫(以S计)/％ | 21.6 | 重金属(以Pb计)/％ | 0.0009 |
| 水分/％ | 3.0 |
(5)将分离硫酸镁后的220L酸解液送入氧化槽，加入5.3kg双氧水，使Fe2+转化为Fe3+，然后采用专利CN 103395796A所提出的氧化沉淀法工艺分离出铁沉淀物15.6kg，含铁23.30％。
(6)将15.6kg铁沉淀物与水按1:1.2混合，然后加入10.7kg硫酸85℃反应40min后过滤，收得硫酸铁溶液，加入2.2kg抗坏血酸80℃反应20min后过滤，滤出的未反应完全的抗坏血酸循环使用，滤液为TFe浓度为145g/L的硫酸亚铁溶液36L。
(7)将硫酸亚铁溶液经硫化沉淀、吸附净化后浓缩为浓度30％的溶液。在反应温度为65℃，氧化剂用量为理论量的1.2倍，硫酸加入量为理论量的0.4倍，反应时间为100min条件下，将硫酸亚铁溶液进行氧化、聚合，然后再加入1.0kg稳定剂制得液态聚合硫酸铁产品49kg。产品符合GB/T 14591-2006Ⅰ类标准。
将液态聚合硫酸铁送入固化系统，控制进风温度为210℃，混合温度为150℃，出风温度为40℃，经脱水、分离、包装制得粉末状聚合硫酸铁产品28kg。产品符合GB/T 14591-2006Ⅰ类标准。
(8)高纯氧化铁红的制备参照实施例1中的制备方法。
(9)将分离铁沉淀物后的溶液送后续工序，用于镍钴精矿和碱式碳酸镁、氢氧化镁或氟化镁、三(六)硅酸镁等镁化合物的制备。
实施例6：
所处理的原矿为湖北宜昌镁橄榄石矿，化学组成：MgO：35.24％，Fe2O3：5.23％，SiO2：40.23％，NiO：0.35％。
按下述步骤操作：
(1)将蛇纹石粉碎至100目，称取100kg蛇纹石矿粉与二级酸解液按固液比1:5(二级酸解液500L)于一级酸解反应器中混合，搅拌均匀后加入活化剂1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为75℃，保温反应90min，控制终点PH值为1.1。反应结束，经过滤获一级酸解残渣136.6kg(含水50.3％，折干67.9kg)和一级酸解液497L。一级酸解液中MgSO4浓度为212g/l，FeSO4浓度为19.94g/l。
将级酸解残渣与水按固液比1:5配料于二级酸解反应器中混合，按照搅拌均匀后加入活化剂1kg，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为85℃，保温反应60min，控制终点PH值为0.5。反应结束，经过滤获二级酸解残渣83.7kg(含水51％，折干41kg)和二级酸解液500L。二级酸解液返回一级酸解配料，二级酸解残渣去白炭黑制备工序。
将前述得到的较低浓度的一级酸解液用于下一试验二级酸解配料，按照上述工艺条件制得二级酸解液和二级酸解残渣。二级酸解液返回下一试验一级酸解配料，按照上述工艺条件制得一级酸解液和一级酸解残渣。按照上述方式循环，收得提浓后一及酸解液503L。酸解液中MgSO4浓度为418.9g/l，FeSO4浓度为39.4g/l。
(2)将503L一级酸解液送入七水硫酸镁结晶器，冷却至20℃过滤，析出七水硫酸镁198kg和分离硫酸镁后溶液387L。
(3)将198kg七水硫酸镁与36.5L水混合，加热溶解，所得溶液体积153L，硫酸镁浓度为631g/L，向硫酸镁溶液中加入氯酸钠0.7kg，氢氧化钠0.1kg，菱镁矿粉0.2kg，将溶液升温至80℃，保温反应20min后过滤，得除铁后溶液。将除铁后溶液加入水镁石粉0.3kg，过滤得到纯净的硫酸镁溶液150L。
(4)将硫酸镁溶液送入一水硫酸镁粉体专用制备系统，控制进风温度为280℃，混合温度为140℃，出风温度为70℃，经脱水、分离、包装制得饲料级一水硫酸镁产品111kg。产品质量符合饲料添加剂要求，质量指标见下表。
| 项目 | 指标 | 项目 | 指标 |
| 氧化镁(以MgO计)/％ | 27.2 | 砷(以As计)/％ | 0.00018 |
| 硫(以S计)/％ | 22.1 | 重金属(以Pb计)/％ | 0.0004 |
| 水分/％ | 2.8 |
(5)将分离硫酸镁后的387L酸解液送入氧化槽，加入8.2kg双氧水，使Fe2+转化为Fe3+，然后采用专利CN 103395796A所提出的氧化沉淀法工艺分离出铁沉淀物33.8kg，含铁21.6％。
(6)将33.8kg铁沉淀物与水按1:1混合，然后加入24kg硫酸95℃反应30min后过滤，收得硫酸铁溶液，加入3.8kg铁粉90℃反应30min后过滤，滤出的未反应完全的铁粉循环使用，滤液为TFe浓度为152.1g/L的硫酸亚铁溶液72L。将硫酸亚铁溶液送结晶系统，经冷却、结晶收得七水硫酸亚铁38kg，硫酸亚铁母液33L。硫酸亚铁母液返回铁沉淀物酸解工序，循环使用。
(7)将38kg七水硫酸亚铁与31.2kg水混合，溶解后制得含硫酸亚铁为30％的硫酸亚铁溶液。在反应温度为45℃，氧化剂用量为理论量的0.9倍，硫酸加入量为理论量的0.6倍，反应时间为150min条件下，将硫酸亚铁溶液进行氧化、聚合，然后再加入1.3kg稳定剂制得液态聚合硫酸铁产品69kg。产品符合GB/T 14591-2006Ⅱ类标准。
(8)将液态聚合硫酸铁送入固化系统，控制进风温度为160℃，混合温度为100℃，出风温度为48℃，经脱水、分离、包装制得粉末状聚合硫酸铁产品40kg，产品符合GB/T 14591-2006Ⅱ类标准。
(9)将分离铁沉淀物后的溶液送后续工序，用于镍钴精矿和碱式碳酸镁、氢氧化镁或氟化镁、三(六)硅酸镁等镁化合物的制备。
上述6个实施例中，步骤(1)中，活化剂由萤石或工业氟化钙制得的氟化氢气体或氢氟酸作为活化剂；步骤(3)中，所述氧化剂为过氧化氢、次氯酸钠、氯酸钠、氯酸钾或双氧水中的一种；所述PH值调节剂为菱苦土、氨水、氢氧化钠、碳酸钠、菱镁矿粉、水镁石粉中的一种；所用吸附剂为菱苦土、菱镁矿粉、水镁石粉或工业氧化镁的一种；步骤(4)中的一水硫酸镁粉体制备系统也可以用直线振动流化床或沸腾床代替。步骤(6)中，还原剂为铁粉或氧化铁皮或废铁丝或硫代硫酸钠或抗坏血酸。
Claims (7)
1.一种硅酸盐类矿物的综合利用方法，其特征在于按下述步骤操作：
（1）将硅酸盐类矿物粉末与二级酸解液按固液比1:（2～6）于一级酸解反应器中混合，搅拌均匀后加入由萤石或工业氟化钙制得的氟化氢气体或氢氟酸作为活化剂，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为75～95℃，保温反应60～90min，控制终点PH值为1～1.5，反应结束，经过滤获一级酸解残渣和一级酸解液；
将一级酸解残渣与水按固液比1:（2～6）配料于二级酸解反应器中混合，搅拌均匀后加入由萤石或工业氟化钙制得的氟化氢气体或氢氟酸作为活化剂，然后升温并加入硫酸，控制反应温度为75～95℃，保温反应90～180min，控制终点PH值为0.5，反应结束，经过滤获二级酸解残渣和二级酸解液，二级酸解液送一级酸解配料，二级酸解残渣去白炭黑制备工序；
（2）将一级酸解液送入七水硫酸镁结晶器，冷却至20～25℃过滤，析出七水硫酸镁和分离硫酸镁后溶液；
（3）将七水硫酸镁与水混合，加热溶解制得硫酸镁溶液，向硫酸镁溶液中加入氧化剂、PH值调节剂、吸附剂，将溶液升温至80～85℃，保温反应15～40min，使其中的铁得到沉淀、镍等重金属离子得到吸附，反应结束后过滤，得纯净的硫酸镁溶液；净化过程所产生的滤渣返回步骤（1）酸解工序循环使用；
（4）将纯净的硫酸镁溶液送入一水硫酸镁粉体制备系统，经脱水、包装制得饲料级一水硫酸镁产品；
（5）将步骤（2）分离硫酸镁后的酸解液送入氧化槽，加入氧化剂，使Fe2+转化为Fe3+，然后采用氧化沉淀法工艺分离出铁沉淀物；
（6）将铁沉淀物与水按铁沉淀物中TFe：H2O=1:（1~2.5）混合，然后加入硫酸，在80～95℃条件下反应30～40min后过滤，收得硫酸铁溶液；然后加入铁粉或氧化铁皮或废铁丝或硫代硫酸钠或抗坏血酸于80～90℃反应20～30min后过滤，收得还原后铁溶液和酸解残渣，滤液为硫酸亚铁溶液，酸解残渣为未反应完全的还原剂；
（7）聚合硫酸铁的制备：
将硫酸亚铁溶液送结晶系统，经冷却、结晶收得七水硫酸亚铁和硫酸亚铁母液，硫酸亚铁母液返回铁沉淀物酸解工序，循环使用；将七水硫酸亚铁与水混合，溶解后制得含硫酸亚铁为30%的硫酸亚铁溶液，然后进行氧化和聚合反应，反应结束加入稳定剂，制得液态聚合硫酸铁产品；
将液态聚合硫酸铁送入固化系统，控制进风温度为100～250℃，混合温度为50～200℃，出风温度为40～50℃，经脱水、分离、包装制得粉末状聚合硫酸铁产品；
（8）高纯氧化铁红的制备：
将适量硫酸亚铁溶液送晶种制备系统，经稀释并与氨混合，然后通空气氧化制得氧化铁红晶种；将晶种送氧化铁红合成系统，在一定温度条件下，加硫酸亚铁溶液和氨并通空气氧化，控制不同的氧化时间制得色光度不同的氧化铁红晶浆，再经过滤、洗涤、干燥、粉碎、包装制得高纯氧化铁红工业颜料；分离氧化铁红后主要成分为硫酸铵的母液，经与氧化钙、氢氧化钙、工业氧化镁或菱苦土碱土金属的氧化物，发生铵解反应，挥发出氨，经吸收收得氨水，所收得的氨水返回晶种制备及氧化铁红合成工序，用作中和剂；在以菱苦土为分解剂时，铵解残液含有硫酸镁，送七水硫酸镁制备工序与一级酸浸出液合并，用于七水硫酸镁的制备；
（9）、将分离铁沉淀物后的溶液送后续工序，用于镍钴精矿和碱式碳酸镁、氢氧化镁或氟化镁、三（六）硅酸镁的镁化合物的制备。
2.如权利要求1所述的硅酸盐类矿物的综合利用方法，其特征在于：所述硅酸盐类矿物为蛇纹石矿、石棉尾矿或镁橄榄石矿中的任意一种或多种。
3.如权利要求1所述的硅酸盐类矿物的综合利用方法，其特征在于：步骤（2）中，将净化后的溶液进一步送往共沉淀工序，在一定温度条件下加入共沉淀剂使其中少量的镁和残留的金属、重金属杂质沉淀，经过滤制得纯净的硫酸镁溶液。
4.如权利要求1所述的硅酸盐类矿物的综合利用方法，其特征在于：步骤（3）中制得硫酸镁溶液浓度控制在450~650g/L，按硫酸镁计，波美度在39~43之间；所述氧化剂为过氧化氢、次氯酸钠、氯酸钠、氯酸钾或双氧水中的一种或多种；所述PH值调节剂为菱苦土、氨水、氢氧化钠、碳酸钠、菱镁矿粉、水镁石粉中的一种；所用吸附剂为菱苦土、菱镁矿粉、水镁石粉或工业氧化镁的一种。
5.如权利要求1所述的硅酸盐类矿物的综合利用方法，其特征在于：步骤（4）中，一水硫酸镁粉体制备系统控制进风温度为150～350℃，混合温度为80～200℃，出风温度为40～90℃；一水硫酸镁粉体制备系统也可以为用直线振动流化床或沸腾床代替。
6.如权利要求1所述的硅酸盐类矿物的综合利用方法，其特征在于：所述步骤（5）中的氧化剂为双氧水。
7.如权利要求1所述的硅酸盐类矿物的综合利用方法，其特征在于：所述步骤（7）中的氧化和聚合反应为：硫酸亚铁溶液加入氧化剂和硫酸进行的反应，反应温度为25～75℃，反应时间为60～150min，氧化剂用量为理论量的0.8～1.5倍，硫酸加入量为理论量的0.2～1.3倍；所述稳定剂为磷酸、磷酸盐或乙酸中的一种，加入的量为3~6.5kg/100kg七水硫酸亚铁。
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