CN1225320C - 一种石棉尾矿综合利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种石棉尾矿综合利用的方法，是将石棉尾矿粉碎后加酸溶解并过滤洗涤；对滤液进行氧化，加入适量的碱，充分反应后过滤除去氢氧化铁；然后在滤液中加入碱并加入表面处理剂，反应完全后、过滤，干燥、打散，得超细活性氢氧化镁产品。再将酸溶残渣加碱溶解并过滤洗涤，滤液加酸沉析和加入粒子阻隔剂以防止颗粒团聚，然后陈化、过滤、洗涤、干燥、打散，得超细二氧化硅产品。将氢氧化铁锻烧得氧化铁产品。碱溶尾渣加入氧化铁等助剂制取彩砖。本发明方法的特点是石棉尾矿综合利用率高、无废渣排放、产品质量好、档次高、综合生产成本较低。
Description
1.技术领域
本发明涉及到一种石棉尾矿综合利用的方法，属于矿物加工与环境保护领域。
2.背景技术
目前我国西部石棉产区每生产1吨成品石棉产生25吨左右的石棉尾矿，每年新增石棉尾矿数百万吨。但现有的石棉尾矿很少得到利用，大量的石棉尾矿被废弃，对当地生态环境构成了严重的威胁。因此，解决堆积如山的石棉尾矿的综合利用是我国西部石棉产区，乃至整个西部地区环境保护的重大挑战之一。现已公开的石棉尾矿利用技术只是单一的提取或利用其中的某种成分或进行简单的利用，如提取其中的氧化镁或用作为水泥和耐火材料的配料，其综合利用率及产品档次较低。
本发明针对目前西部石棉尾矿利用的现状，提出了一种综合利用石棉尾矿的新方法和新工艺，不仅利用石棉尾矿制备市场前景好、附加值高的超细活性氢氧化镁和二氧化硅，而且综合回收氧化铁和尾渣。本发明对于石棉尾矿的综合利用、保护环境以及石棉矿山企业的产业结构调整、西部开发和少数民族地区的经济发展均具有重要意义。
3.发明内容
将石棉尾矿粉与硫酸溶液在加热条件下进行溶解反应；将反应后的浆液过滤、除去固体残渣后调至合适的浓度加入氧化剂进行氧化；将氧化产物过滤、除去氢氧化铁沉淀后，加碱反应，同时添加适量的表面处理剂；反应完全后进行陈化、过滤、洗涤、干燥、打散得超细活性氢氧化镁产品；再将硫酸溶解反应、过滤后的固体残渣与烧碱和水在加热条件下进行反应；将反应产物过滤、除去固体残渣后加入钠盐，加水调至合适的浓度，加酸沉析，同时在搅拌下加入粒子保护剂；将沉析产物陈化、过滤、洗涤、干燥，打散得超细二氧化硅产品。将氢氧化铁煅烧得氧化铁产品。碱溶尾渣加入氧化铁等助剂制取彩砖。
其工艺步骤及原理如下：
(1)将石棉尾矿粉与硫酸溶液在加热条件下进行溶解反应，得到含硫酸镁、硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铁的混合浆液，其反应式为：
(2)将上述混合浆液过滤、除去固体残渣后调至合适的浓度，加入氧化剂进行氧化，再用碱调节pH值至3～8左右，其反应式如下：
(3)将上述氧化反应产物过滤、除去氢氧化铁沉淀后加碱反应至pH值9～13左右，得氢氧化镁沉淀，同时添加适量的表面处理剂。其反应式如下：
(4)将含氢氧化镁沉淀物的浆液陈化、过滤、洗涤、干燥，打散即得到超细活性氢氧化镁产品。
(5)将步骤(2)中滤出的固体残渣与烧碱在加热条件下进行反应，生成含有硅酸钠的浆液，其反应式为：
(6)将上述含有硅酸钠的浆液过滤、除去固体残渣后加入钠盐，并加水调至合适的浓度，加酸沉析，得到水合二氧化硅沉淀，同时在搅拌下加入粒子保护剂，其反应式如下：
将此反应产物陈化、过滤、洗涤、干燥即得超细二氧化硅产品。
(7)将步骤(3)中过滤所得的氢氧化铁煅烧得氧化铁产品。
步骤(1)中所述的石棉尾矿粉，为镁硅质矿物，其粒度为80～325目。
步骤(2)中所述的氧化剂可以是过氧化氢、也可以是二氧化氯、臭氧、次氯酸钠、过硫酸盐等。
步骤(3)中所述的表面处理剂可以是钛酸酯、硅烷偶联剂，也可以是硅油和水溶性高分子聚合物和表面活性剂。
步骤(6)中用酸沉析时可用硫酸也可用盐酸等无机酸，如用盐酸沉析时，预先加的钠盐为氯化钠。
步骤(6)中所述的粒子保护剂可以是硅烷、硅油、水溶性高分子聚合物和表面活性剂。
以下为本发明的配方和工艺条件：
(1)酸溶：石棉尾矿粉∶硫酸(96％)∶水＝1∶0.8～1.5∶1.2～2.4，反应温度80～140℃，反应时间0.5～3h；
(2)氧化除铁：石棉尾矿粉∶30％H2O2＝100∶1～10，反应温度30～80℃，反应时间10～90min，pH值3～8，陈化45～60min；
(3)沉淀Mg(OH)2：波美度10～30°，反应温度50～100℃，反应时间10～40min，pH值9～13；表面处理剂用量为氢氧化镁质量的0.3％～3％；
(4)酸溶渣碱溶：酸溶渣∶NaOH∶水＝1∶0.2～0.9∶3～6，反应温度80～140℃，反应时间1～4h；
(5)二氧化硅沉淀：波美度8～30°，钠盐用量为：酸溶渣∶钠盐＝1∶0.1～0.6，加酸时间为10～60min，终点pH值3～4，反应温度30～80℃，沉化时间15～60min，粒子保护剂用量为二氧化硅质量的0.5％～5％。
(6)氢氧化铁煅烧：煅烧温度500～650℃，反应时间0.5～1h。
用本发明方法制备的超细氢氧化镁粒度细(平均粒度≤1μm)、比表面积和孔体积大(分别达到70m2/g和0.6m3/g以上)、纯度高(Mg(OH)2含量＞98％)、分散性和表面活性好；二氧化硅比表面积和孔体积大(分别达到300m2/g和1.0m3/g以上)、纯度高(SiO2含量＞98％)、容重轻(堆密度≤0.15g/cm3)、分散性和表面活性好；氧化铁粒度细(平均粒度≤1μm)、Fe2O3含量＞80％，可用作彩色砖瓦等的颜料。
本发明方法的优点是石棉尾矿综合利用率高、无废渣排放、产品质量好、档次高、综合生产成本较低。
4.附图内容
本发明的工艺流程见附图。
5.具体实施方式
实施例：
①取100g石棉尾矿粉，加入290g浓度为40％的H2SO4，95℃溶解1.5h；过滤除去固体渣，向滤液中加入3.6g浓度为30％的H2O2，65℃氧化45min，调pH值到6，沉化45min；过滤分离氢氧化铁沉淀，调滤液的波美度至20°，15min内加碱至pH值为13，温度为95℃，加表面处理剂(钛酸酯YB301)0.6％，搅拌陈化反应40min后过滤、洗涤、干燥即得超细氢氧化镁产品。
将氢氧化铁进行干燥，用实验室马弗炉在550℃下煅烧0.5h，即得氧化铁产品。
加入22g NaOH至酸溶固体渣中，同时加入200mL水，95℃溶解2h，过滤除去残渣，将滤液的波美度调至18°，并加入4g Na2SO4，温度45℃，30min内用40％的硫酸调溶液的pH值至4，并加入OP-10(粒子阻隔剂)4％(超细二氧化硅质量的百分数)，90℃沉化30min后过滤、洗涤、干燥即得超细二氧化硅产品。
②石棉尾矿粉250kg加0.725m3水调成矿浆，再加入145L的浓硫酸在反应釜中搅拌反应1.5h(反应温度100℃)。然后过滤除去固体渣，将滤液波美度调至20°，温度控制在60℃，加入10kg的H2O2氧化45min，然后再加入2.0kg的H2O2，同时加入浓度为30％的NaOH溶液调pH值至7，陈化反应45min。过滤分离氢氧化铁沉淀，将滤液的温度控制在90℃左右，同时在15min内加入30％的NaOH溶液调pH值至13，搅拌反应40min并加入0.6％的钛酸酯YB301进行表面处理，然后过滤、洗涤、干燥、即得超细氢氧化镁产品。
将氢氧化铁进行干燥，用回转窑在550℃下煅烧0.5h，即得氧化铁产品。
将经酸溶过滤后的固体渣中加入0.4m3水和50kg的NaOH，在反应釜中搅拌反应1.5h(反应温度100℃)，过滤除去未溶解的残渣，将滤液的波美度调至20°，加入含10kg Na2SO4溶液0.2m3，温度控制在50℃左右，向滤液中滴加40％的H2SO4，15min内调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(粒子阻隔剂)4％(超细二氧化硅质量的百分数)，最后加入40％的H2SO4使pH值到4左右，温度升至90℃，陈化30min后过滤、洗涤、干燥即得超细二氧化硅产品。
表1为实施例产品的检测分析结果。
表1实施例样品的检测分析结果
| 样品名称 | 氢氧化镁[1] | 二氧化硅[1] | 氢氧化镁[2] | 二氧化硅[2] | 氧化铁[1] | 氧化铁[2] | ||
| 含量(％) | 98.39 | 98.50 | 98.31 | 98.62 | 81.23 | 80.15 | ||
| 主要化学成分％ | SiO2 | 0.21 | 90.37 | 0.14 | 90.16 | 0.15 | 0.17 | |
| MgO | 68.01 | 0.032 | 67.96 | 0.024 | 17.47 | 17.89 | ||
| CaO | 0.29 | 0.24 | 0.21 | 0.18 | 0.21 | 0.23 | ||
| Al2O3 | 0.22 | 0.15 | 0.20 | 0.11 | 0.13 | 0.14 | ||
| Fe2O3 | 0.063 | 0.019 | 0.059 | 0.012 | 81.23. | 80.15 | ||
| 烧失量 | 30.66 | 8.25 | 31.06 | 8.58 | 1.11 | 1.05 | ||
| Na2O | 0.28 | 0.21 | 0.23 | 0.17 | 0.50 | 0.56 | ||
| 粒度μm | D50 | 0.96 | - | 0.94 | - | 0.97 | 0.99 | |
| D97 | 4.91 | - | 4.75 | - | 5.65 | 5.21 | ||
| 比表面积，m2/g | 76 | 341 | 70 | 321 | - | - | ||
| 孔体积，m3/g | 0.65 | 1.10 | 0.62 | 1.09 | - | - | ||
| 堆密度，g/cm3 | 0.52 | 0.12 | 0.56 | 0.11 | ||||
Claims (5)
1、一种石棉尾矿综合利用的方法，其特征在于其工艺步骤为：
将石棉尾矿粉与硫酸溶液在加热条件下进行溶解反应；将反应后的浆液过滤、除去固体残渣后调至合适的浓度加入氧化剂进行氧化；将氧化产物过滤、除去氢氧化铁沉淀后，加碱反应，同时添加适量的表面处理剂；反应完全后进行陈化、过滤、洗涤、干燥、打散得超细活性氢氧化镁产品；再将硫酸溶解反应、过滤后的固体残渣与烧碱和水在加热条件下进行反应；将反应产物过滤、除去固体残渣后加入钠盐，加水调至合适的浓度，加酸沉析，同时在搅拌下加入粒子保护剂；将沉析产物陈化、过滤、洗涤、干燥，打散得超细二氧化硅产品；将氢氧化铁煅烧得氧化铁产品；碱溶尾渣加入氧化铁制取彩砖。
2、根据权利要求1所述的石棉尾矿综合利用的方法，其特征是所述的氧化剂是过氧化氢、二氧化氯、臭氧、过硫酸盐的其中之一。
3、根据权利要求1所述的石棉尾矿综合利用的方法，其特征是所述的表面处理剂是钛酸酯、硅烷偶联剂、硅油、水溶性高分子聚合物之一或它们之间的组合。
4、根据权利要求1所述的石棉尾矿综合利用的方法，其特征是所述的氧化，其工艺条件为：反应温度30～80℃，反应时间10～90min，pH值3～8，陈化45～60min。
5、根据权利要求1所述的石棉尾矿综合利用的方法，其特征是所述的加碱反应，其工艺条件为：波美度10～30°，反应温度50～100℃，反应时间10～40min，pH值9～13；表面处理剂用量为氢氧化镁沉淀物质量的0.3％～3％。
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