蛇紋石礦的綜合利用研究.pdf

1、我國蛇紋石(Mg3[Si2O3](OH)4或3MgO·2SiO2·2H2O)資源非常豐富，礦藏數(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高爐冶煉和水淬技術(shù)生產(chǎn)鈣鎂磷肥。由于國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，新型高效磷氨復合肥的大規(guī)模生產(chǎn)取代了鈣鎂磷肥，從而導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，但是它幾乎沒有經(jīng)濟效益。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)。 本文運用酸浸－萃取－蒸發(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。 在理論研究的基礎上進行了酸浸蛇紋石性能的研究，借助化學反應熱力學原理從理論上分析蛇紋石酸浸過程的可行性。采用機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。實驗考察了球磨時間、煅燒溫度、煅燒時間、酸濃度、浸出時間、浸出溫度、固液比等對蛇紋石礦粉中Mg浸出率的影響，并對這兩種方法進行

3、對比分析，確定了浸出過程的最佳方案和實驗條件。最佳方案為機械活化酸浸法，最佳實驗條件為浸出酸2mol/LH2SO4、機械活化時間1h、浸出溫度80℃、浸出時間1h、固液比為1∶15，此條件下Mg的浸出率可達97％以上。上述實驗結(jié)果表明，蛇紋石易與酸反應，其中Mg2+可被稀酸完全浸出。 考慮到工藝的復雜性及生產(chǎn)成本的經(jīng)濟性，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+。同時進一步研究萃取劑皂化率、萃取劑濃度、萃取時間、相比以及萃取級數(shù)對萃取率的影響。負載P507有機相用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。 對于酸浸蛇紋石提鎂殘渣先用水洗，把洗滌過的固體殘渣放到NaOH溶液中，在100℃下回流煮1h，過濾，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。進一步考察酸浸條件、堿浸條件對溶液中SiO2浸取率的影響，以及各種因素對硅酸鈉溶液中水合二氧化硅沉淀效果的影響。 本文在對礦產(chǎn)開發(fā)現(xiàn)狀充分掌握的基礎上，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