一种低品位菱镁矿及其尾矿综合回收利用的方法
【技术领域】
[0001]本发明特别涉及一种低品位菱镁矿及其尾矿综合回收利用新工艺，属于矿物加工和冶金技术领域。
【背景技术】
[0002]在我国已探明储量的矿产资源中，菱镁矿探明储量2.89X 109t，占世界探明储量的30.1%，居世界首位。尽管我国菱镁矿矿石质量多数优良，但是只有少数矿床有可煅烧高纯镁砂的特级品矿石，而低品位菱镁矿(按含量计小于90%)多数都程度不同的含有害杂质，不能直接作为高档原料，使得其市场价格低。目前我国生产与出口的镁质材料大都是原料初加工产品，与高档产品的效益相差十几倍。而对于低品位菱镁矿的处理，一般都是弃之不采或者堆存放置，因此对低品位菱镁矿开发利用迫在眉睫，同时市场的需求也要求我国镁产品必须高附加值化和功能化。现有技术中对于低品位的菱镁矿的处理主要有浮选、热选。浮选提纯菱镁矿存在着工艺流程复杂，投资大等缺点，而且对白云石、方解石中以类质同相存在的氧化铁和氧化钙的分离困难。热选存在能耗高，矿物分离提纯不彻底等缺点，，导致其实施不存在实用性。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种低品位菱镁矿及其尾矿综合回收利用新工艺，该方法可以解决目前低品位菱镁矿资源利用率不高，其他组分未得到充分利用，及尾矿大量堆积占用土地且污染环境的问题。
[0004]本发明提供的一种低品位菱镁矿综合回收利用方法，包括如下步骤:
[0005](I)将低品位菱镁矿或其尾矿磨至矿样细度不超过200目；
[0006](2)将步骤(I)中部分磨细矿样与硫酸反应，得到气体CO2和七水硫酸镁溶液；将步骤(I)其余矿样加热分解并高温水化，并将气体CO2通入水化液中进行碳化，碳化后的产物经热解得到氧化镁。
[0007]优选的，所述步骤(2)中用于碳化的二氧化碳为磨细矿样与硫酸反应得到的二氧化碳。
[0008]优选的，CO2的收集采用排水集气法。
[0009]优选的，所述碳化后液体的pH值控制为7?8，碳化后液体控制在此pH范围内时，反应效率以及各组分的利用率较通入其他量的二氧化碳碳化效果更好，并可以控制氧化镁的回收率在70%?90%。碳化时，通入的气体的速度应当根据反应容器以及反应液的浓度进行确定，本领域技术人员可以根据需要灵活的进行选择，比如针对小型的容器采取I?20mL/s的速度通入，得到的碳化液中的固体为待热解的产物，其可以经过滤洗涤，然后进行相应的热解步骤。
[0010]优选的，所述方法还包括:所述硫酸镁溶液经净化处理，净化处理条件为调节pH为I?3左右通空气，除铁。
[0011]更优选的，所述方法还包括，净化后的七水硫酸镁经结晶得到七水硫酸镁晶体，结晶过程中，温度控制在50?70°C，保证获得产品的纯度。按照本发明的方法制备的七水硫酸镁晶体，纯度在98.00%以上，回收率为70?90%。
[0012]优选的，所述步骤(2)中，矿样的加热分解温度为700?1000°C，优选700-900°C，高温水化的温度控制在60?90°C。
[0013]优选的，所述步骤(2)中，碳化产物的热解包括一次分解和二次热解，所述一次分解温度控制为60?90°C，分解的时间可以控制在2?5h，得到的固体产物为碳酸镁，其用于二次热解；所述二次热解温度为700?1000°C，时间可以控制在2?4h，二次分解后的产品即为高纯氧化镁。
[0014]按照本发明的方法制备的高纯氧化镁，纯度为99.7%以上，回收率为70%?90%。
[0015]本发明制备高纯氧化镁的过程中没有添加任何化学药剂，并且在碳化过程中利用了制备硫酸镁产生的气体CO2，实现了工艺流程的高效化。采用此种生产工艺，可以实现低品位菱镁矿的高效利用，本发明工艺相对简单，高效环保。
【附图说明】
[0016]图1、低品位菱镁矿及其尾矿综合回收利用的方法示意图。
【具体实施方式】
[0017]实施例1:山东某地菱镁矿主要化学成分式:Mg082.20%, Si027.62%，Ca04.23%，Fe2032.58%，Al2032.41%。矿物组成:主要为菱镁矿，脉石矿物主要为石英等。
[0018]参见图1，低品位菱镁矿及其尾矿综合回收利用的方法包括:
[0019](I)将矿样经磨矿后，取-200目100%的矿样100g，与50ml硫酸在90°C反应120min,收集CO2,获得硫酸镁液体，将硫酸镁液体过滤，控制滤液温度为50°C，获得七水硫酸镁，纯度为98.51%，回收率为75% ；
[0020](2)称取-200目100%的矿样100g，在回转炉内控制温度800°C，反应120min，取出矿样，在80°C的水浴锅中水化90min，将水化液在常温常压下碳化，调节溶液的pH，使其下降到8以下，过滤，将滤液在800C的水浴锅中加热120min,过滤，得滤饼，烘干，于800°C的马弗炉内热解2h，得到氧化镁，纯度为99.80%,回收率为79%。
[0021]本例实施结果是:最终获得的硫酸镁品位为98.51%，回收率为75% ;获得的氧化镁纯度为99.80%,回收率为79%。
[0022]实施例2:新疆某地菱镁矿主要化学成分式:Mg080.96%，S12L 89%，Ca07.78%，Fe2O30.53%，Al2O3L 62%。矿物组成:主要为菱镁矿，脉石矿物主要为碳酸钙等。
[0023](I)将矿样经磨机磨矿后，取-200目100%的矿样100g，与70ml硫酸在80°C反应90min,收集C02，获得硫酸镁液体，将硫酸镁液体过滤，控制滤液温度为60°C，获得七水硫酸镁，纯度为98.87%，回收率为72% ；
[0024](2)称取-200目100%的矿样100g，在回转炉内控制温度750°C，反应120min，取出矿样，在80°C的水浴锅中水化90min，将水化液在常温常压下碳化，调节溶液的pH到7以下，过滤，将滤液在80°C的水浴锅中加热90min，过滤，得滤饼，烘干，于1000°C的马弗炉内热解2h，得到氧化镁，纯度为99.92%，回收率为71%。
[0025]本例实施结果是:最终获得的硫酸镁品位为98.87%，回收率为72% ;获得的氧化镁纯度为99.92%，回收率为71%。
[0026]实施例3:鞍山某地浮选菱镁矿尾矿主要化学成分式:Mg078.69%，Si029.84%，Ca03.97%，Fe2033.36%，Al2032.92%。矿物组成:主要为菱镁矿，脉石矿物主要为石英等。
[0027](I)将尾矿矿样经磨机磨矿后，取-200目100%的矿样100g，与60ml硫酸在80°C反应90min，收集CO2,获得硫酸镁液体，将硫酸镁液体过滤，控制滤液温度为55°C，获得七水硫酸镁，纯度为98.45%。回收率为78% ；
[0028](2)称取-200目100%的矿样100g，在回转炉内控制温度1000°C，反应90min，取出矿样，在90°C的水浴锅中水化90min，将水化液在常温常压下碳化，调节溶液的pH到7.5以下，过滤，将滤液在80°C的水浴锅中加热lOOmin，过滤，得滤饼，烘干，在800°C的马弗炉内热解3h，得到氧化镁，纯度为99.87%，回收率为74%。
[0029]本例实施结果是:最终获得的硫酸镁品位为98.45%，回收率为78% ;获得的氧化镁纯度为99.87%，回收率为74%。
【主权项】
1.一种低品位菱镁矿及其尾矿综合回收利用的方法，包括如下步骤: (1)将低品位菱镁矿或其尾矿粉碎，得到磨细矿样； (2)将步骤(I)中部分磨细矿样与硫酸反应，得到CO2气体和七水硫酸镁溶液；将步骤(I)其余矿样加热分解并高温水化，并将CO2气体通入水化液中进行碳化，碳化后的产物经热解得到氧化镁。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中用于碳化的CO2为磨细矿样与硫酸反应得到的CO2。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中碳化后液体的pH值为7-8。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，磨细矿样与硫酸反应生成的CO2的收集采用排水集气法。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:所述硫酸镁溶液经净化处理，净化处理条件为调节pH为I?3通空气，除铁，得到净化后的七水硫酸镁溶液。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，净化后的七水硫酸镁溶液经结晶得到七水硫酸镁晶体，结晶过程中，温度控制在50?70°C。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，磨细矿样的加热分解温度为700?1000°C，高温水化的温度控制在60?90°C。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，碳化产物的热解包括一次分解和二次热解，所述一次分解温度为60?90°C，所述二次热解温度为700?1000°C。
【专利摘要】本发明公开了一种低品位菱镁矿综合回收利用的方法，包括如下步骤：（1）将低品位菱镁矿或其尾矿粉碎，得到磨细矿样；（2）将步骤（1）中部分磨细矿样与硫酸反应，得到CO2气体和七水硫酸镁溶液；将步骤(1)其余矿样加热分解并高温水化，并将CO2气体通入水化液中进行碳化，碳化后的产物经热解得到氧化镁。本发明制备高纯氧化镁的过程中没有添加任何化学药剂，并且在碳化过程中利用了制备硫酸镁产生的气体CO2，实现了工艺流程的高效化。采用此种生产工艺，可以实现低品位菱镁矿的高效利用，本发明工艺相对简单，高效环保。
【IPC分类】C01F5-06, C01F5-40
【公开号】CN104843748
【申请号】CN201410051735
【发明人】李浩然, 滕青
【申请人】中国科学院过程工程研究所
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2014年2月14日