专利名称：一种综合利用蛇纹石的方法
技术领域：
本发明属于矿岩提炼化学化工技术领域，具体涉及一种综合利用 蛇纹石的方法。
背景技术：
蛇纹石是由硅氧八面体复合而成的层状硅酸盐矿物，其化学式为3Mg0*2SiO2，2H2O。蛇纹石以MgO和Si02为主要可利用成份， 并含有8%左右的氧化铁、3%。左右的镍及一定量的结晶水(12%左 右)，还有少量锰、铬、铝、钙等元素。我国蛇纹石储藏量巨大，但对蛇纹石的利用，仅限制在以下方面: 作玉石原料用于一般的建筑装饰材料的原料；用作耐火材料和化肥原 料；用作陶瓷、冶金熔剂的原料等方面或做填路石来使用，其附加值 都很低。大量的蛇纹石资源处于荒置状况。对于蛇纹石中较高含量的 氧化镁和硅的提取，虽然采取了一些方法，如用煅烧处理蛇纹石的干 法加工技术，见中国专利申请88109764.9和92101146.6等，用酸浸 处理蛇纹石的湿法加工技术，也有大量的文献报道，如中国专利申请 89106821.X和01131802.3等。但是，国内并没有形成对蛇纹石进行 综合提炼加工的产业。其主要原因是，尽管蛇纹石含有较大量的镁和 硅，但这些技术仅仅是针对这些物质的单项开发和利用，不能保证取 得稳定的收益。而且，在加工过程中，稍有疏漏就可能带来严重的三 废问题，极大的破坏资源、污染环境。所以，对蛇纹石的开发，必须 是不仅考虑其元素成份，而且要考虑其综合利用和治理的全面的技术开发。 发明内容本发明的目的在于提供一种以蛇纹石矿粉加工为基础，以蛇纹石 粉酸浸工艺为重点的综合处理蛇纹石的新方法。该方法提高了蛇纹石 的利用程度和工业附加值，减少了污染物的产生和排放。本发明的技术方案如下 一种综合利用蛇纹石的方法，包括如下(1 )将蛇纹石矿粉碎至80-200目；(2) 用4500奥斯特以上的强磁场分离出矿粉中的磁性物，得到 磁铁粉；(3) 将经磁选除铁后的粒度为80-200目的蛇纹石粉加入到酸浸 液中，酸浸温度控制在8(TC 115"C范围内，常压搅拌1~4小时，过 滤分离出含酸量很少的镁盐溶液，将滤渣经洗漆后作为初浸滤渣；(4) 将初浸滤渣再加入到酸浸液中，温度控制在80"C 115"C范 围内进行第二次酸浸，常压下搅拌2 5小时；(5) 过滤分离出含镁盐的酸浸母液和含有二氧化硅的滤渣；(6) 滤渣经过洗涤沉淀，干燥后得到二氧化硅。 如上所述的综合利用蛇纹石的方法，其中，所述的酸浸液是将浓度为90%~98%的硫酸或30% 37%的盐酸加入到含有0.1%~20%酸浸 助剂的0.5~5倍重量的水中配制而成。如上所述的综合利用蛇纹石的方法，其中，步骤(6)中所得的 二氧化硅在常压和温度8(TC 12(TC下，制出中高模数的水玻璃；再 用硫酸或盐酸，在6(TC 90'C条件下搅拌调整pH值到7 9之间，制得白炭黑。如上所述的综合利用蛇纹石的方法，其中，将步骤(5)中所得 的酸浸母液进行循环利用，作为下一循环时第一次酸浸的酸浸液。如上所述的综合利用蛇纹石的方法，其中，将酸浸过滤出来的完成液经双氧水氧化后，加入氨水，调节pH值至1.8时，溶液过滤得 到氧化铁黄。如上所述的综合利用蛇纹石的方法，其中，将酸浸过滤出来的完 成液经双氧水氧化后，加入氨水，调节pH值为3.7-6时，溶液过滤 得到以氢氧化铁和氢氧化铝为主的无机工业染料。如上所述的综合利用蛇纹石的方法，其中，将酸浸过滤出来的完 成液经双氧水氧化后，加入氨水，在pH值为6.8-10时，将镍富集起 来，以便于进一步提取蛇纹石中的镍。如上所述的综合利用蛇纹石的方法，其中，如果酸浸液是采用硫 酸配制的，将精制除杂后的纯硫酸镁液，按溶液中氧化镁的含量，用 45-90g/mol碳酸氢铵和100-200g/moi氨水或用与硫酸镁反应相应量 的碳酸钠和氢氧化钠在60'C 9(TC下搅拌生成碳酸镁，经沉淀后洗净 其中的硫酸根离子，在100'C 16(TC下烘干20小时以上，得到高纯 碱式碳酸镁；再经900'C 100(TC高温煅烧，得到高纯氧化镁，其过 滤后的反应液蒸发后，得到含镁的硫酸铵和高纯的硫酸钠。本发明所提供的方法使蛇纹石中的各有效成份均得到充分的综 合利用，加工过程中固体物全部取用；液体只有产品完成时的洗液， 通过简单的处理就可进行排放；有害气体完全得到有效控制。1吨蛇 纹石原矿粉在这样的综合利用过程中，可以得到含铬、镍的富铁矿渣 约30kg、高纯氧化镁330~400kg、高纯白炭黑约300kg、含镁硫酸铵约1300kg(或硫酸钠1300kg)、硫化镍约2kg和约40kg的工业染料原 料。
具体实施方式
本发明是以蛇纹石矿粉加工为基础，以蛇纹石粉酸浸工艺为重点 的综合处理蛇纹石的一种新方法。矿粉的选取保证了酸浸的高质量， 酸浸的高质量又直接决定了蛇纹石中各成份的综合利用情况和废弃 物的产生情况。首先，蛇纹石矿粉的加工处理，是将蛇纹石矿粉破碎后进行粉磨 加工至80-325目，再用磁选的方式，将蛇纹石矿粉中磁性物质分离 出来，通过降低矿粉中的含铁和含杂量，减轻了后续过程除杂的压力， 有利于氧化镁和硅的提取。其后，用硫酸和盐酸、硝酸或三酸混合， 加入酸浸助剂对磁选加工过的矿粉进行复式交替循环酸浸，即按浸取 目标分级多次酸浸。这样的酸浸，不仅将矿粉中的镁和硅很好地分离 开来，而且明显地改善了矿粉的不均匀性，使酸浸过程更加稳定。另 外酸在系统中进行循环使用，过程没有酸液和洗液排放，杜绝了固、 液的污染。过程中的气体排放，通过封闭系统实际全部回收，不会造 成环境问题。酸浸后，分别得到富镁酸浸液和含二氧化硅90%以上的 酸浸滤渣，通过过滤就可将浸液和固体物分开进行提纯处理。酸浸液 通过过滤，其不溶物一含二氧化硅90%以上的无定形硅粉，直接可以 做工业过滤剂。继续加工处理，还可通过用烧碱在高温下将其溶开， 用来制作中高模数的水玻璃，可作为制白炭黑的原料，进一步提高其 附加值。酸浸过滤出来的浸取液一含杂质的硫酸镁溶液，则用双氧水、氨水和硫化钠对酸浸液通过氧化和调pH值进行分级沉淀过滤除杂。这 个除杂质的过程可称之为精制。精制时，调pH值1.3 2.1时，溶液 过滤得到氧化铁黄；调pH值为3.7 6时，溶液过滤得到以氢氧化铁 和氢氧化铝为主的无机工业染料；在pH值为6.8 10时，可将镍富集 起来，以方便将蛇纹石中镍的提取；最后通过精制除杂的精制硫酸镁 液，再用碳酸氢铵和氨水或碳酸钠和氢氧化钠沉淀后，经 80(TC 130(TC高温煅烧，得到高纯氧化镁(纯度达98% 99%)。其滤 后的液体蒸发后，还会得到含镁的硫酸铵或硫酸钠，这些都是常用的 工业原料和产品。实例1:将蛇纹石矿粉碎和磨碎至80-200目，用4500奥斯特以 上的强磁场磁出其中磁性物，得到磁铁粉，经简单加工，得到符合工 业要求的铁矿粉。从磁过的矿粉中筛选出400g矿粉，加入到1500g的酸浸母液(新 酸经过一次浸矿粉的浸液)中，作第一次酸浸(在工艺开始时采用浓 度为17%的硫酸溶液作为酸浸液，作第一次酸浸)。此时，酸浸控制 在8(TC-115。C温度范围内，常压搅拌2小时，过滤分离出含酸量很少 的富硫酸镁溶液，是为酸浸的完成液。其滤渣经二次洗净镁盐成为初 浸硅粉，准备用作第二次酸浸。将450g， 98%的硫酸缓慢加入到含酸 浸助剂的675g的清水中，再乘着反应热将第一次酸浸的初浸硅粉加 入到酸浸中，在8(TC-115'C温度范围内作第二次酸浸。常压下搅拌 2.5个小时，过滤分离出富含镁盐的酸浸母液和含有二氧化硅的酸浸 不溶物。经过洗涤沉淀，滤渣经干燥，得类白色的粗二氧化硅粉(Si02 含量90%，无定形)。酸浸母液作为下一批的第一次酸浸液准备。在 这个循环中，蛇纹石中的氧化镁99%转移到酸浸溶液中。得到的粗二氧化硅粉，经除杂和高温活化，直接可以做工业吸咐剂和过滤剂。进一步的深加工，可在常压和8(TC 12(TC下，按 lmol 3mol: 80~250g的量，制作中高模数的水玻璃。再用硫酸或盐 酸，在60'C 9(TC条件下搅拌调整PH值到7-9之间，制得白炭黑。酸浸过滤出来的完成液-硫酸镁溶液，用双氧水氧化后再按溶液 中氧化镁的含量，以30ml/mol的浓度为22%的氨水，调PH值1.8时， 溶液过滤得到氧化铁黄；调pH值为3.7-6时，溶液过滤得到以氢氧 化铁和氢氧化铝为主的无机工业染料；在pH值为6.8-10时，可将镍 富集起来，以方便将蛇纹石中镍的提取。精制除杂后的纯硫酸镁液，按溶液中氧化镁的含量，用 45-90g/mol碳酸氢铵和100-200g/mol氨水在60。C 90。C下搅拌生成碳 酸镁。经沉淀后洗净其中的硫酸根离子，在10(TC 16(TC下烘干20 小时以上，得到高纯碱式碳酸镁。再经90(TC 100(TC高温煅烧，得 到高纯氧化镁(纯度达98.5%~99.6%)。其过滤后的反应液蒸发后， 还会得到含镁和钙的硫酸铵。若是将纯硫酸镁液用100-200g/mo1的 碳酸钠和氢氧化钠来沉镁，同样条件下，会得到高纯的氧化镁 (95%-98.5%)和高纯的硫酸钠。实例2:将蛇纹石矿粉碎和磨碎至80-200目，用4500奥斯特以 上的强磁场磁出其中磁性物，得到粗磁铁粉。粗磁铁粉进行再湿磁选， 得到符合工业要求的铁矿粉。从磁过的矿粉中筛选出400g矿粉，加入到1500g的酸浸母液(新 酸经过一次浸矿粉的浸液)中，作第一次酸浸。此时，酸浸控制在 8(TC-135'C温度范围内，常压搅拌2小时，过滤分离出含酸量很少的 富硫酸镁溶液，是为酸浸的完成液。其滤渣经二次洗净镁盐成为初浸硅粉，准备用作第二次酸浸。将450g的98%的硫酸缓慢加入到含酸 浸助剂的675g的清水中，再乘着反应热将第一次酸浸的初浸硅粉加 入到酸浸中，在8(TC-115。C温度范围内作第二次酸浸。常压下搅拌 2.5个小时，过滤分离出富含镁盐的酸浸母液和含有二氧化硅的酸浸 不溶物。经过洗涤沉淀，滤渣经干燥，得类白色的粗二氧化硅粉(Si02 含量卯％，无定形)。酸浸母液作为下一批的第一次酸浸液准备。在 这个循环中，蛇纹石中的氧化镁99%转移到酸浸溶液中。得到的粗二氧化硅粉，经除杂和高温活化，直接可以做工业吸咐 剂和过滤剂。若进一步的深加工，可在常压和8(TC-120。C下，按 lmol-3mol: 80-250g的量，制作中高模数的水玻璃。再用硫酸或盐酸， 在6(TC-90。C条件下搅拌调整PH值到7-9之间，制得白炭黑。酸浸过滤出来的完成液-硫酸镁溶液，经过双氧水氧化后再按溶 液中氧化镁的含量，以30ml/mol的浓度为22%的氨水，调pH值为 3.7-6时，溶液过滤得到以氢氧化铁和氢氧化铝为主的无机工业染料； 在pH值为6.8-10时，可将镍富集起来，以方便将蛇纹石中镍的提取。 在这个精制除杂的过程中，不产生废弃物。精制除杂后的纯硫酸镁液，按溶液中氧化镁的含量，用115g/mol 碳酸钠和35g/mol氢氧化钠，在6(TC-90'C下搅拌生成碳酸镁。经沉 淀后过滤，再洗净其中的硫酸根离子,在100'C-15(rC下烘干20小时， 得到高纯碳酸镁。再经90(TC-100(TC高温煅烧，得到高纯氧化镁(纯 度达98% 99%)。其过滤后的反应液蒸发后，还会得到高纯硫酸钠。实例3:其它条件均相同的情况下，用20%盐酸来做酸浸液，其 镁的浸取率可以达到95%-98%。硅粉的收率可以达到98%。中间产 物氯化镁，氧化镁的纯度仍在97%-98%。除酸浸操作环境比硫酸差一些外，环保工作量大，其它情况基本相同，就不在此重复。实例4:其它条件均相同的情况下，用30%~40%硝酸来做酸浸液，其镁的浸取率可以达到96%-99%。硅粉的收率可以达到98%。 氧化镁的纯度仍在97%-98%。酸浸操作条件差于硫酸酸浸，其它情 况相同，不在此重复。实例5:其它条件均相同的情况下，用硫酸、盐酸、硝酸按摩尔 比2: 1: 1来做酸浸液，其镁的浸取率可以达到97%-98%。硅粉的 收率可以达到99%。中间产物氯化镁，氧化镁的纯度仍在97%-99°/。。 其操作比较复杂，对设备的要求也很高，其它情况相同，再不重复。
权利要求
1.一种综合利用蛇纹石的方法，包括如下步骤(1)将蛇纹石矿粉碎至80～200目；(2)用4500奥斯特以上的强磁场分离出矿粉中的磁性物，得到磁铁粉；(3)将经磁选除铁后的粒度为80～200目的蛇纹石粉加入到酸浸液中，酸浸温度控制在80℃～115℃范围内，常压搅拌1～4小时，过滤分离出含酸量很少的镁盐溶液，将滤渣经洗涤后作为初浸滤渣；(4)将初浸滤渣再加入到酸浸液中，温度控制在80℃～115℃范围内进行第二次酸浸，常压下搅拌2～5小时；(5)过滤分离出含镁盐的酸浸母液和含有二氧化硅的滤渣；(6)滤渣经过洗涤沉淀，干燥后得到二氧化硅。
2. 如权利要求1所述的综合利用蛇纹石的方法，其特征在于-所述的酸浸液是将浓度为90%~98%的硫酸或30%~37%的盐酸加入 到含有0.1% 20%酸浸助剂的0.5~5倍重量的水中配制而成。
3. 如权利要求1或2所述的综合利用蛇纹石的方法，其特征在 于步骤(6)中所得的二氧化硅在常压和温度80'C 12(rC下，制出 中高模数的水玻璃;再用硫酸或盐酸在60。C 9(TC条件下搅拌调整pH 值到7 9之间，制得白炭黑。
4. 如权利要求1或2所述的综合利用蛇纹石的方法，其特征在 于将步骤(5)中所得的酸浸母液进行循环利用，作为下一循环时 第一次酸浸的酸浸液。
5. 如权利要求4所述的综合利用蛇纹石的方法，其特征在于 将酸浸过滤出来的完成液经双氧水氧化后，加入氨水，调节pH值至1.8时，溶液过滤得到氧化铁黄。
6. 如权利要求4所述的综合利用蛇纹石的方法，其特征在于将酸浸过滤出来的完成液经双氧水氧化后，加入氨水，调节pH值为3.7- 6时，溶液过滤得到以氢氧化铁和氢氧化铝为主的无机工业染料。
7. 如权利要求4所述的综合利用蛇纹石的方法，其特征在于 将酸浸过滤出来的完成液经双氧水氧化后，加入氨水，调节pH值为6.8- 10时，将镍富集起来，以便于进一步提取蛇纹石中的镍。
8. 如权利要求4所述的综合利用蛇纹石的方法，其特征在于 如果酸浸液是采用硫酸配制的，将精制除杂后的纯硫酸镁液，按溶液 中氧化镁的含量，用45-90g/mol碳酸氢铵和100-200g/mol氨水或用 与硫酸镁反应相应量的碳酸钠和氢氧化钠在60。C 9(TC下搅拌生成 碳酸镁，经沉淀后洗净其中的硫酸根离子，在100。C 16(TC下烘干20 小时以上，得到高纯碱式碳酸镁；再经900。C 100(TC高温煅烧，得 到高纯氧化镁，其过滤后的反应液蒸发后，得到含镁的硫酸铵和高纯 的硫酸钠。
全文摘要
本发明涉及一种综合利用蛇纹石的方法。该方法将蛇纹石粉进行强磁场磁选，酸浸液通过过滤，得到含二氧化硅90％以上的无定形硅粉；通过用烧碱在高温下将其溶开，用来制作中高模数的水玻璃，或作为制白炭黑的原料；其后，用硫酸和盐酸、硝酸或三酸混合，加入酸浸助剂对磁选加工过的矿粉进行复式交替循环酸浸，酸浸过滤出来的含杂质的硫酸镁溶液，通过调pH值进行分级沉淀过滤除杂，可得到氧化铁黄、氢氧化铁和氢氧化铝为主的无机工业染料；将镍富集起来，以方便将蛇纹石中镍的提取；最后通过精制除杂的精制硫酸镁液，再用碳酸氢铵和氨水或硫化钠沉淀后，得到高纯氧化镁；其滤后的液体蒸发后，还会得到含镁和钙的硫酸铵或硫酸钠。
文档编号C22B26/22GK101235440SQ200810084648
公开日2008年8月6日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者刘湘霖, 刘花子, 张卫军, 徐文嘉, 高中洪 申请人:大悟华龙吕王石材有限公司