蛇紋石礦的綜合利用研究.pdf

1、我國(guó)蛇紋石(Mg3[Si2O3](OH)4或3MgO·2SiO2·2H2O)資源非常豐富，礦藏?cái)?shù)量巨大。在90年代以前，蛇紋石的主要用途是作為熔劑與磷礦通過(guò)高爐冶煉和水淬技術(shù)生產(chǎn)鈣鎂磷肥。由于國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，新型高效磷氨復(fù)合肥的大規(guī)模生產(chǎn)取代了鈣鎂磷肥，從而導(dǎo)致蛇紋石的利用率下降。盡管蛇紋石仍可作為耐火材料、油氈填料、礦物肥料的添加劑以及冶煉的熔劑，但是它幾乎沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益。因此，蛇紋石礦的資源化已經(jīng)是迫在眉睫，它的綜合利用有待于新技術(shù)

2、和新工藝的出現(xiàn)。 本文運(yùn)用酸浸－萃?。舭l(fā)結(jié)晶的新工藝和新方法處理蛇紋石，從中提取鎂、鎳化合物和二氧化硅等高附加值化工產(chǎn)品。 在理論研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了酸浸蛇紋石性能的研究，借助化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)原理從理論上分析蛇紋石酸浸過(guò)程的可行性。采用機(jī)械活化法和活化煅燒法分別浸取蛇紋石礦粉，從而提取蛇紋石中的鎂。實(shí)驗(yàn)考察了球磨時(shí)間、煅燒溫度、煅燒時(shí)間、酸濃度、浸出時(shí)間、浸出溫度、固液比等對(duì)蛇紋石礦粉中Mg浸出率的影響，并對(duì)這兩種方法進(jìn)行

3、對(duì)比分析，確定了浸出過(guò)程的最佳方案和實(shí)驗(yàn)條件。最佳方案為機(jī)械活化酸浸法，最佳實(shí)驗(yàn)條件為浸出酸2mol/LH2SO4、機(jī)械活化時(shí)間1h、浸出溫度80℃、浸出時(shí)間1h、固液比為1∶15，此條件下Mg的浸出率可達(dá)97％以上。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，蛇紋石易與酸反應(yīng)，其中Mg2+可被稀酸完全浸出。 考慮到工藝的復(fù)雜性及生產(chǎn)成本的經(jīng)濟(jì)性，酸浸階段最終確定了以下工藝流程：經(jīng)球磨1h的蛇紋石礦粉，用3mol·L-1HCl以1∶4的固液比，在100℃

4、下回流1h，過(guò)濾分離，濾液采用新鮮礦粉浸取降酸處理。使用新鮮礦粉浸取降酸，一方面可以使酸浸液的酸度降到pH值范圍，有利于后續(xù)金屬離子的萃取分離，另一方面能夠提高酸浸液中的Mg2+以及雜質(zhì)離子的濃度，提高萃取過(guò)程的效率。 之后，采用溶劑萃取技術(shù)分離酸浸液中的各種金屬離子，其中萃取過(guò)程是本課題的關(guān)鍵步驟，也是本課題的創(chuàng)新之處。首先研究了2－乙基己基膦酸單2－乙基己基酯(P507)萃取鎂的性能及對(duì)金屬的萃取選擇性。然后確定了蛇紋石酸浸

5、液的萃取工藝流程，即用P507萃取除雜(Fe3+、Al3+和Ca2+)，最后用環(huán)烷酸萃取分離Ni2+，原溶液中僅剩余Mg2+。同時(shí)進(jìn)一步研究萃取劑皂化率、萃取劑濃度、萃取時(shí)間、相比以及萃取級(jí)數(shù)對(duì)萃取率的影響。負(fù)載P507有機(jī)相用3mol·L-1HCl反萃，含F(xiàn)e3+、Al3+和Ca2+雜質(zhì)的反萃液多次使用后濃縮結(jié)晶處理。負(fù)載環(huán)烷酸使用0.5mol·L-1HCl反萃，得到NiCl2溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到NiCl2·6H2O晶體。除Ni后的水相

6、經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得MgCl2·6H2O晶體。 對(duì)于酸浸蛇紋石提鎂殘?jiān)扔盟?，把洗滌過(guò)的固體殘?jiān)诺絅aOH溶液中，在100℃下回流煮1h，過(guò)濾，得Na2SiO3溶液，此溶液可作為生產(chǎn)白炭黑及納米二氧化硅等二氧化硅制品的原料。進(jìn)一步考察酸浸條件、堿浸條件對(duì)溶液中SiO2浸取率的影響，以及各種因素對(duì)硅酸鈉溶液中水合二氧化硅沉淀效果的影響。 本文在對(duì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀充分掌握的基礎(chǔ)上，結(jié)合以往的科技研究成果，提出采用溶劑萃取技術(shù)，將蛇紋