CN107746058A - 一种高效利用铜冶炼渣制取二氧化硅凝胶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效利用铜冶炼渣制取二氧化硅凝胶的方法。将铜冶炼渣磨细至‑100目以下，在800摄氏度的温度下在空气中氧化2小时，然后将氧化后的铜冶炼渣和氢氧化钠溶液(浓度为140g/l)以固液质量比为1:5的比例装入高压反应釜中不断的搅拌，保持190摄氏度的温度下水热处理3小时，再通过热分离工艺将溶液中的固体残渣过滤掉获得硅酸盐溶液，然后通过往硅酸盐溶液中添加次氯酸调节溶液pH值至2‑3之间发生水解作用来形成凝胶，最终在80摄氏度的温度下干燥获得无定型二氧化硅，即二氧化硅凝胶。本发明具有成本低廉、提取效率高等优势，同时能够提高铜冶炼渣的综合利用价值和减少环境污染，具有重要的环保意义和良好的应用前景。

Description

一种高效利用铜冶炼渣制取二氧化硅凝胶的方法

技术领域

本发明涉及一种高效利用铜冶炼渣制取二氧化硅凝胶的方法，它属于化工技术领域。

背景技术

在高温熔炉中，以含铜矿物(如黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿和硫砷铜矿等)为原材料来获得金属铜的时候，为了除去原材料中含有的铁、硫和脉石矿物，会添加适量的二氧化硅，二氧化硅会与铁发生反应生成铁橄榄石(2FeO·SiO₂)来除去铁，吹入空气与硫在高温下生成二氧化硫来除去硫。一般情况下，每得到1吨铜金属，就会伴随2吨的硅酸铁炉渣的产生。这些炉渣一般被认为是废料，尽管里面含有一些有用的成分如FeO含量(35-49％)，SiO₂(28-40％)，CaO(1-10％)，MgO(1-3％)，Cu(1％左右)。这些炉渣的堆放会引起有价金属的损害和环境的问题，并且占据大量的土地而引起附近水和土壤的酸化。通常情况下，这些炉渣被用作水泥、混凝材料、玻璃、砖块、瓷砖等原材料，还利用酸浸、湿法冶金等方法来利用炉渣中的有用金属。不管这些方法怎么利用炉渣，但是炉渣中的硅酸盐成分一直没有被利用，如果铁橄榄石能被分解成二氧化硅和铁氧化物两种组分的话，那么炉渣中的二氧化硅就可以被利用。而二氧化硅凝胶是一种亲水性吸附物质，在化工和建筑行业有着广泛的用途。因此综合考虑铜冶炼渣的矿物学特征及成本优势，寻求一种高效利用铜冶炼渣制取二氧化硅凝胶的方法，具有重要的经济意义和社会效益。

发明内容

1.发明目的：

本发明的目的在于提供一种高效利用铜冶炼渣制取二氧化硅凝胶的方法，该方法将铜冶炼渣用做制取二氧化硅凝胶的提取率，变废为宝，同时可以减少铜冶炼渣的堆放引起的环境污染对人类的生命健康造成巨大危险，实现资源环境绿色协调发展。

2.技术方案：

一种高效利用铜冶炼渣制取二氧化硅凝胶的方法，具体步骤如下：

第一步，将铜冶炼渣磨细至-0.15mm以下，在800摄氏度的温度下在空气中氧化2小时；

第二步，将氧化后的铜冶炼渣和氢氧化钠溶液(浓度为140g/l)以固液质量比为1:5的比例装入高压反应釜中不断的搅拌，保持190摄氏度的温度下水热处理3小时；

第三步，通过热分离工艺将溶液中的固体过滤出来获得含硅酸盐的溶液，然后通过往硅 酸盐溶液中添加次氯酸调节溶液pH值至2-3之间发生水解作用来形成凝胶，最终在80摄氏度的温度下干燥获得无定型二氧化硅，即二氧化硅凝胶。

3.有益效果：

通过对铜冶炼渣的矿物学研究发现铜冶炼渣中主要物质为铁橄榄石(2FeO·SiO2)，可作为二氧化硅凝胶的原材料，本发明改善了二氧化硅的提取方法，在水热处理过程中使用浓度为140g/l的氢氧化钠能显著降低残渣中的二氧化硅含量，同时能大量减少固体方沸石(NaAlSi2O6·H2O)的形成，二氧化硅的提取率可达70％以上。

本发明的有益效果：1.减少了铜冶炼渣的堆放引起的环境污染；2.用较为低廉的原材料制备广泛运用的二氧化硅凝胶，提高了铜冶炼渣的综合利用效率。3.在相同的条件下，本发明方法与现有方法相比较，二氧化硅的提取率明显提高，可达70％以上，因此本发明公开的一种高效利用铜冶炼渣制取二氧化硅凝胶的方法，具有一定的经济意义和社会效益。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明是这样实现的：将铜冶炼渣磨细至-0.15mm以下，在800摄氏度的温度下在空气中氧化2小时，然后将氧化后的铜冶炼渣和氢氧化钠溶液(浓度为140g/l)以固液质量比为1:5的比例装入高压反应釜中不断的搅拌，保持190摄氏度的温度下水热处理3小时，然后通过热分离工艺将溶液中的固体过滤出来获得硅酸盐溶液，再通过往硅酸盐溶液中添加次氯酸调节溶液pH值至2-3之间发生水解作用来形成凝胶，最终在80摄氏度的温度下干燥获得无定型二氧化硅，即二氧化硅凝胶。

本发明所公开的方法能达到的效果有：1.减少了铜冶炼渣的堆放引起的环境污染；2.用较为低廉的原材料制备广泛运用的二氧化硅凝胶，提高了铜冶炼渣的综合利用效率。3.本发明方法与现有方法相比较，二氧化硅的提取率明显提高，可达70％以上，本发明方法与现有方法相比较的技术指标如下表：

表1指标对比表

项目	本发明方法	现有方法
			价格成本	相当	相当
二氧化硅提取率	>70％	<30％

由表1可以看出，在价格成本相差不大的情况下，该方法在二氧化硅提取率上具有明显优势，本发明公开的一种高效利用铜冶炼渣制取二氧化硅凝胶的方法，具有重要的经济意义和社会效益。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种高效利用铜冶炼渣制取二氧化硅凝胶的方法，具体步骤为：

第一步，将铜冶炼渣磨细至-0.15mm以下，在800摄氏度的温度下在空气中氧化2小时；

第二步，将氧化后的铜冶炼渣和氢氧化钠溶液(浓度为140g/l)以固液质量比为1:5的比例装入高压反应釜中不断的搅拌，保持190摄氏度的温度下水热处理3小时；

第三步，通过热分离工艺将溶液中的固体过滤出来获得含硅酸盐的溶液，然后通过往硅酸盐溶液中添加次氯酸调节溶液pH值至2-3之间发生水解作用来形成凝胶，最终在80摄氏度的温度下干燥获得无定型二氧化硅，即二氧化硅凝胶。