一種綜合利用蛇紋石的方法

專利名稱：一種綜合利用蛇紋石的方法
技術領域：
本發明屬于礦巖提煉化學化工技術領域，具體涉及一種綜合利用 蛇紋石的方法。
背景技術：
蛇紋石是由硅氧八面體復合而成的層狀硅酸鹽礦物，其化學式為3Mg0*2SiO2，2H2O。蛇紋石以MgO和Si02為主要可利用成份， 并含有8%左右的氧化鐵、3%。左右的鎳及一定量的結晶水(12%左 右)，還有少量錳、鉻、鋁、鈣等元素。我國蛇紋石儲藏量巨大，但對蛇紋石的利用，僅限制在以下方面: 作玉石原料用于一般的建筑裝飾材料的原料；用作耐火材料和化肥原 料；用作陶瓷、冶金熔劑的原料等方面或做填路石來使用，其附加值 都很低。大量的蛇紋石資源處于荒置狀況。對于蛇紋石中較高含量的 氧化鎂和硅的提取，雖然采取了一些方法，如用煅燒處理蛇紋石的干 法加工技術，見中國專利申請88109764.9和92101146.6等，用酸浸 處理蛇紋石的濕法加工技術，也有大量的文獻報道，如中國專利申請 89106821.X和01131802.3等。但是，國內并沒有形成對蛇紋石進行 綜合提煉加工的產業。其主要原因是，盡管蛇紋石含有較大量的鎂和 硅，但這些技術僅僅是針對這些物質的單項開發和利用，不能保證取 得穩定的收益。而且，在加工過程中，稍有疏漏就可能帶來嚴重的三 廢問題，極大的破壞資源、污染環境。所以，對蛇紋石的開發，必須 是不僅考慮其元素成份，而且要考慮其綜合利用和治理的全面的技術開發。 發明內容本發明的目的在于提供一種以蛇紋石礦粉加工為基礎，以蛇紋石 粉酸浸工藝為重點的綜合處理蛇紋石的新方法。該方法提高了蛇紋石 的利用程度和工業附加值，減少了污染物的產生和排放。本發明的技術方案如下 一種綜合利用蛇紋石的方法，包括如下(1 )將蛇紋石礦粉碎至80-200目；(2) 用4500奧斯特以上的強磁場分離出礦粉中的磁性物，得到 磁鐵粉；(3) 將經磁選除鐵后的粒度為80-200目的蛇紋石粉加入到酸浸 液中，酸浸溫度控制在8(TC 115"C范圍內，常壓攪拌1~4小時，過 濾分離出含酸量很少的鎂鹽溶液，將濾渣經洗漆后作為初浸濾渣；(4) 將初浸濾渣再加入到酸浸液中，溫度控制在80"C 115"C范 圍內進行第二次酸浸，常壓下攪拌2 5小時；(5) 過濾分離出含鎂鹽的酸浸母液和含有二氧化硅的濾渣；(6) 濾渣經過洗滌沉淀，干燥后得到二氧化硅。 如上所述的綜合利用蛇紋石的方法，其中，所述的酸浸液是將濃度為90%~98%的硫酸或30% 37%的鹽酸加入到含有0.1%~20%酸浸 助劑的0.5~5倍重量的水中配制而成。如上所述的綜合利用蛇紋石的方法，其中，步驟(6)中所得的 二氧化硅在常壓和溫度8(TC 12(TC下，制出中高模數的水玻璃；再 用硫酸或鹽酸，在6(TC 90'C條件下攪拌調整pH值到7 9之間，制得白炭黑。如上所述的綜合利用蛇紋石的方法，其中，將步驟(5)中所得 的酸浸母液進行循環利用，作為下一循環時第一次酸浸的酸浸液。如上所述的綜合利用蛇紋石的方法，其中，將酸浸過濾出來的完成液經雙氧水氧化后，加入氨水，調節pH值至1.8時，溶液過濾得 到氧化鐵黃。如上所述的綜合利用蛇紋石的方法，其中，將酸浸過濾出來的完 成液經雙氧水氧化后，加入氨水，調節pH值為3.7-6時，溶液過濾 得到以氫氧化鐵和氫氧化鋁為主的無機工業染料。如上所述的綜合利用蛇紋石的方法，其中，將酸浸過濾出來的完 成液經雙氧水氧化后，加入氨水，在pH值為6.8-10時，將鎳富集起 來，以便于進一步提取蛇紋石中的鎳。如上所述的綜合利用蛇紋石的方法，其中，如果酸浸液是采用硫 酸配制的，將精制除雜后的純硫酸鎂液，按溶液中氧化鎂的含量，用 45-90g/mol碳酸氫銨和100-200g/moi氨水或用與硫酸鎂反應相應量 的碳酸鈉和氫氧化鈉在60'C 9(TC下攪拌生成碳酸鎂，經沉淀后洗凈 其中的硫酸根離子，在100'C 16(TC下烘干20小時以上，得到高純 堿式碳酸鎂；再經900'C 100(TC高溫煅燒，得到高純氧化鎂，其過 濾后的反應液蒸發后，得到含鎂的硫酸銨和高純的硫酸鈉。本發明所提供的方法使蛇紋石中的各有效成份均得到充分的綜 合利用，加工過程中固體物全部取用；液體只有產品完成時的洗液， 通過簡單的處理就可進行排放；有害氣體完全得到有效控制。1噸蛇 紋石原礦粉在這樣的綜合利用過程中，可以得到含鉻、鎳的富鐵礦渣 約30kg、高純氧化鎂330~400kg、高純白炭黑約300kg、含鎂硫酸銨約1300kg(或硫酸鈉1300kg)、硫化鎳約2kg和約40kg的工業染料原 料。
具體實施方式
本發明是以蛇紋石礦粉加工為基礎，以蛇紋石粉酸浸工藝為重點 的綜合處理蛇紋石的一種新方法。礦粉的選取保證了酸浸的高質量， 酸浸的高質量又直接決定了蛇紋石中各成份的綜合利用情況和廢棄 物的產生情況。首先，蛇紋石礦粉的加工處理，是將蛇紋石礦粉破碎后進行粉磨 加工至80-325目，再用磁選的方式，將蛇紋石礦粉中磁性物質分離 出來，通過降低礦粉中的含鐵和含雜量，減輕了后續過程除雜的壓力， 有利于氧化鎂和硅的提取。其后，用硫酸和鹽酸、硝酸或三酸混合， 加入酸浸助劑對磁選加工過的礦粉進行復式交替循環酸浸，即按浸取 目標分級多次酸浸。這樣的酸浸，不僅將礦粉中的鎂和硅很好地分離 開來，而且明顯地改善了礦粉的不均勻性，使酸浸過程更加穩定。另 外酸在系統中進行循環使用，過程沒有酸液和洗液排放，杜絕了固、 液的污染。過程中的氣體排放，通過封閉系統實際全部回收，不會造 成環境問題。酸浸后，分別得到富鎂酸浸液和含二氧化硅90%以上的 酸浸濾渣，通過過濾就可將浸液和固體物分開進行提純處理。酸浸液 通過過濾，其不溶物一含二氧化硅90%以上的無定形硅粉，直接可以 做工業過濾劑。繼續加工處理，還可通過用燒堿在高溫下將其溶開， 用來制作中高模數的水玻璃，可作為制白炭黑的原料，進一步提高其 附加值。酸浸過濾出來的浸取液一含雜質的硫酸鎂溶液，則用雙氧水、氨水和硫化鈉對酸浸液通過氧化和調pH值進行分級沉淀過濾除雜。這 個除雜質的過程可稱之為精制。精制時，調pH值1.3 2.1時，溶液 過濾得到氧化鐵黃；調pH值為3.7 6時，溶液過濾得到以氫氧化鐵 和氫氧化鋁為主的無機工業染料；在pH值為6.8 10時，可將鎳富集 起來，以方便將蛇紋石中鎳的提取；最后通過精制除雜的精制硫酸鎂 液，再用碳酸氫銨和氨水或碳酸鈉和氫氧化鈉沉淀后，經 80(TC 130(TC高溫煅燒，得到高純氧化鎂(純度達98% 99%)。其濾 后的液體蒸發后，還會得到含鎂的硫酸銨或硫酸鈉，這些都是常用的 工業原料和產品。實例1:將蛇紋石礦粉碎和磨碎至80-200目，用4500奧斯特以 上的強磁場磁出其中磁性物，得到磁鐵粉，經簡單加工，得到符合工 業要求的鐵礦粉。從磁過的礦粉中篩選出400g礦粉，加入到1500g的酸浸母液(新 酸經過一次浸礦粉的浸液)中，作第一次酸浸(在工藝開始時采用濃 度為17%的硫酸溶液作為酸浸液，作第一次酸浸)。此時，酸浸控制 在8(TC-115。C溫度范圍內，常壓攪拌2小時，過濾分離出含酸量很少 的富硫酸鎂溶液，是為酸浸的完成液。其濾渣經二次洗凈鎂鹽成為初 浸硅粉，準備用作第二次酸浸。將450g， 98%的硫酸緩慢加入到含酸 浸助劑的675g的清水中，再乘著反應熱將第一次酸浸的初浸硅粉加 入到酸浸中，在8(TC-115'C溫度范圍內作第二次酸浸。常壓下攪拌 2.5個小時，過濾分離出富含鎂鹽的酸浸母液和含有二氧化硅的酸浸 不溶物。經過洗滌沉淀，濾渣經干燥，得類白色的粗二氧化硅粉(Si02 含量90%，無定形)。酸浸母液作為下一批的第一次酸浸液準備。在 這個循環中，蛇紋石中的氧化鎂99%轉移到酸浸溶液中。得到的粗二氧化硅粉，經除雜和高溫活化，直接可以做工業吸咐劑和過濾劑。進一步的深加工，可在常壓和8(TC 12(TC下，按 lmol 3mol: 80~250g的量，制作中高模數的水玻璃。再用硫酸或鹽 酸，在60'C 9(TC條件下攪拌調整PH值到7-9之間，制得白炭黑。酸浸過濾出來的完成液-硫酸鎂溶液，用雙氧水氧化后再按溶液 中氧化鎂的含量，以30ml/mol的濃度為22%的氨水，調PH值1.8時， 溶液過濾得到氧化鐵黃；調pH值為3.7-6時，溶液過濾得到以氫氧 化鐵和氫氧化鋁為主的無機工業染料；在pH值為6.8-10時，可將鎳 富集起來，以方便將蛇紋石中鎳的提取。精制除雜后的純硫酸鎂液，按溶液中氧化鎂的含量，用 45-90g/mol碳酸氫銨和100-200g/mol氨水在60。C 90。C下攪拌生成碳 酸鎂。經沉淀后洗凈其中的硫酸根離子，在10(TC 16(TC下烘干20 小時以上，得到高純堿式碳酸鎂。再經90(TC 100(TC高溫煅燒，得 到高純氧化鎂(純度達98.5%~99.6%)。其過濾后的反應液蒸發后， 還會得到含鎂和鈣的硫酸銨。若是將純硫酸鎂液用100-200g/mo1的 碳酸鈉和氫氧化鈉來沉鎂，同樣條件下，會得到高純的氧化鎂 (95%-98.5%)和高純的硫酸鈉。實例2:將蛇紋石礦粉碎和磨碎至80-200目，用4500奧斯特以 上的強磁場磁出其中磁性物，得到粗磁鐵粉。粗磁鐵粉進行再濕磁選， 得到符合工業要求的鐵礦粉。從磁過的礦粉中篩選出400g礦粉，加入到1500g的酸浸母液(新 酸經過一次浸礦粉的浸液)中，作第一次酸浸。此時，酸浸控制在 8(TC-135'C溫度范圍內，常壓攪拌2小時，過濾分離出含酸量很少的 富硫酸鎂溶液，是為酸浸的完成液。其濾渣經二次洗凈鎂鹽成為初浸硅粉，準備用作第二次酸浸。將450g的98%的硫酸緩慢加入到含酸 浸助劑的675g的清水中，再乘著反應熱將第一次酸浸的初浸硅粉加 入到酸浸中，在8(TC-115。C溫度范圍內作第二次酸浸。常壓下攪拌 2.5個小時，過濾分離出富含鎂鹽的酸浸母液和含有二氧化硅的酸浸 不溶物。經過洗滌沉淀，濾渣經干燥，得類白色的粗二氧化硅粉(Si02 含量卯％，無定形)。酸浸母液作為下一批的第一次酸浸液準備。在 這個循環中，蛇紋石中的氧化鎂99%轉移到酸浸溶液中。得到的粗二氧化硅粉，經除雜和高溫活化，直接可以做工業吸咐 劑和過濾劑。若進一步的深加工，可在常壓和8(TC-120。C下，按 lmol-3mol: 80-250g的量，制作中高模數的水玻璃。再用硫酸或鹽酸， 在6(TC-90。C條件下攪拌調整PH值到7-9之間，制得白炭黑。酸浸過濾出來的完成液-硫酸鎂溶液，經過雙氧水氧化后再按溶 液中氧化鎂的含量，以30ml/mol的濃度為22%的氨水，調pH值為 3.7-6時，溶液過濾得到以氫氧化鐵和氫氧化鋁為主的無機工業染料； 在pH值為6.8-10時，可將鎳富集起來，以方便將蛇紋石中鎳的提取。 在這個精制除雜的過程中，不產生廢棄物。精制除雜后的純硫酸鎂液，按溶液中氧化鎂的含量，用115g/mol 碳酸鈉和35g/mol氫氧化鈉，在6(TC-90'C下攪拌生成碳酸鎂。經沉 淀后過濾，再洗凈其中的硫酸根離子,在100'C-15(rC下烘干20小時， 得到高純碳酸鎂。再經90(TC-100(TC高溫煅燒，得到高純氧化鎂(純 度達98% 99%)。其過濾后的反應液蒸發后，還會得到高純硫酸鈉。實例3:其它條件均相同的情況下，用20%鹽酸來做酸浸液，其 鎂的浸取率可以達到95%-98%。硅粉的收率可以達到98%。中間產 物氯化鎂，氧化鎂的純度仍在97%-98%。除酸浸操作環境比硫酸差一些外，環保工作量大，其它情況基本相同，就不在此重復。實例4:其它條件均相同的情況下，用30%~40%硝酸來做酸浸液，其鎂的浸取率可以達到96%-99%。硅粉的收率可以達到98%。 氧化鎂的純度仍在97%-98%。酸浸操作條件差于硫酸酸浸，其它情 況相同，不在此重復。實例5:其它條件均相同的情況下，用硫酸、鹽酸、硝酸按摩爾 比2: 1: 1來做酸浸液，其鎂的浸取率可以達到97%-98%。硅粉的 收率可以達到99%。中間產物氯化鎂，氧化鎂的純度仍在97%-99°/。。 其操作比較復雜，對設備的要求也很高，其它情況相同，再不重復。
權利要求
1.一種綜合利用蛇紋石的方法，包括如下步驟(1)將蛇紋石礦粉碎至80～200目；(2)用4500奧斯特以上的強磁場分離出礦粉中的磁性物，得到磁鐵粉；(3)將經磁選除鐵后的粒度為80～200目的蛇紋石粉加入到酸浸液中，酸浸溫度控制在80℃～115℃范圍內，常壓攪拌1～4小時，過濾分離出含酸量很少的鎂鹽溶液，將濾渣經洗滌后作為初浸濾渣；(4)將初浸濾渣再加入到酸浸液中，溫度控制在80℃～115℃范圍內進行第二次酸浸，常壓下攪拌2～5小時；(5)過濾分離出含鎂鹽的酸浸母液和含有二氧化硅的濾渣；(6)濾渣經過洗滌沉淀，干燥后得到二氧化硅。
2. 如權利要求1所述的綜合利用蛇紋石的方法，其特征在于-所述的酸浸液是將濃度為90%~98%的硫酸或30%~37%的鹽酸加入 到含有0.1% 20%酸浸助劑的0.5~5倍重量的水中配制而成。
3. 如權利要求1或2所述的綜合利用蛇紋石的方法，其特征在 于步驟(6)中所得的二氧化硅在常壓和溫度80'C 12(rC下，制出 中高模數的水玻璃;再用硫酸或鹽酸在60。C 9(TC條件下攪拌調整pH 值到7 9之間，制得白炭黑。
4. 如權利要求1或2所述的綜合利用蛇紋石的方法，其特征在 于將步驟(5)中所得的酸浸母液進行循環利用，作為下一循環時 第一次酸浸的酸浸液。
5. 如權利要求4所述的綜合利用蛇紋石的方法，其特征在于 將酸浸過濾出來的完成液經雙氧水氧化后，加入氨水，調節pH值至1.8時，溶液過濾得到氧化鐵黃。
6. 如權利要求4所述的綜合利用蛇紋石的方法，其特征在于將酸浸過濾出來的完成液經雙氧水氧化后，加入氨水，調節pH值為3.7- 6時，溶液過濾得到以氫氧化鐵和氫氧化鋁為主的無機工業染料。
7. 如權利要求4所述的綜合利用蛇紋石的方法，其特征在于 將酸浸過濾出來的完成液經雙氧水氧化后，加入氨水，調節pH值為6.8- 10時，將鎳富集起來，以便于進一步提取蛇紋石中的鎳。
8. 如權利要求4所述的綜合利用蛇紋石的方法，其特征在于 如果酸浸液是采用硫酸配制的，將精制除雜后的純硫酸鎂液，按溶液 中氧化鎂的含量，用45-90g/mol碳酸氫銨和100-200g/mol氨水或用 與硫酸鎂反應相應量的碳酸鈉和氫氧化鈉在60。C 9(TC下攪拌生成 碳酸鎂，經沉淀后洗凈其中的硫酸根離子，在100。C 16(TC下烘干20 小時以上，得到高純堿式碳酸鎂；再經900。C 100(TC高溫煅燒，得 到高純氧化鎂，其過濾后的反應液蒸發后，得到含鎂的硫酸銨和高純 的硫酸鈉。
全文摘要
本發明涉及一種綜合利用蛇紋石的方法。該方法將蛇紋石粉進行強磁場磁選，酸浸液通過過濾，得到含二氧化硅90％以上的無定形硅粉；通過用燒堿在高溫下將其溶開，用來制作中高模數的水玻璃，或作為制白炭黑的原料；其后，用硫酸和鹽酸、硝酸或三酸混合，加入酸浸助劑對磁選加工過的礦粉進行復式交替循環酸浸，酸浸過濾出來的含雜質的硫酸鎂溶液，通過調pH值進行分級沉淀過濾除雜，可得到氧化鐵黃、氫氧化鐵和氫氧化鋁為主的無機工業染料；將鎳富集起來，以方便將蛇紋石中鎳的提取；最后通過精制除雜的精制硫酸鎂液，再用碳酸氫銨和氨水或硫化鈉沉淀后，得到高純氧化鎂；其濾后的液體蒸發后，還會得到含鎂和鈣的硫酸銨或硫酸鈉。
文檔編號C22B26/22GK101235440SQ200810084648
公開日2008年8月6日 申請日期2008年3月14日 優先權日2008年3月14日
發明者劉湘霖, 劉花子, 張衛軍, 徐文嘉, 高中洪 申請人:大悟華龍呂王石材有限公司