由蛇纹石制取镁、硅系列产品的研究进展

蛇纹石在我国储量大、分布广、品位好,是一种具有重大开发价值的非金属矿。通过硫酸（或盐酸）浸取蛇纹石,分离得到富镁滤液和富硅滤饼,进而可以制备出品种丰富、附加值较高的镁和硅系列产品,如轻质氧化镁、氢氧化镁、五水偏硅酸钠、白炭黑等。本文对近年来蛇纹石酸浸工艺、镁和硅系列产品研发新进展进行了综述,对研发中存在的问题进行了分析,对今后的发展方向进行了展望。     

机械化学固相法提取蛇纹石中的硅镁

使用机械化学固相法提取蛇纹石中的硅镁,考察了固相反应时间、煅烧温度、物料比、活化时间对镁浸出率的影响,获得了粗制硫酸镁溶液及SiO2粉体,并通过XRD、TG-DTA、SEM、BET等分析检测手段对样品进行了表征。结果表明:在固相反应60 min、煅烧温度490℃、蛇纹石与活化剂质量比1∶4、球磨活化10 min的条件下,镁浸出率可达到84%。得到的SiO2粉体为片状结构,表面有大量气孔存在,平均粒径约为130 nm,比表面积最大可达到256.37m2/g。     

利用蛇纹石粉制备复合硅镁肥的工程设计

研究开发一种以蛇纹石粉、硫酸为原料,利用硫酸分解蛇纹石加工过程中副产的矿粉,经中和、结晶、破碎、复混等工序制备复合硅镁肥的生产线。本设计生产成本低,制备方法简单,整个生产过程无废水、废渣产生,实现了蛇纹石尾矿的综合利用,有极好的推广利用价值。     

蛇纹石及温石棉的热分析

蛇纹石矿物为1:1型三八面体的层状硅酸盐。归属于高岭石—蛇纹石族中的蛇纹石亚族。据Brindley和Brown(1980),本亚族矿物包括斜纤蛇纹石(clinochrysotile)、正纤蛇纹石(ortho-chrysotile)、对纤蛇纹石(parachrysotile)、叶蛇纹石(antigorite)、镁利蛇纹石(magnesianlizardite)、镁绿泥石或称镁铝蛇纹石(amesite)、铝利蛇纹石(aluminian lizar-dite)、镍利蛇纹石—暗镍蛇纹石系列的矿物(nickelianlizardite—nepouite series)、磁     

蛇纹石尾矿固体废弃物制备碱式硫酸镁晶须

本研究采用蛇纹石尾矿为原料制备碱式硫酸镁晶须,以硫酸浸取蛇纹石尾矿溶出的镁离子溶液为原料,氢氧化钠为沉淀剂,采用水热法合成碱式硫酸镁晶须,探讨了不同合成温度、镁离子的浓度和反应时间对晶须形貌的影响,并对产物进行X射线衍射分析、热分析和扫描电镜分析.结果表明:以蛇纹石尾矿酸浸提纯后的浓度为1 mol/L的镁离子与沉淀剂氢氧化钠物质的量为2.7∶1,在200℃温度下,反应时间5h下的合成的晶须为152型碱式硫酸镁晶须,形貌为扇形或纤维状,长径比10～ 200.     

纤蛇纹石焙烧去金属氧化物制备纤维状二氧化硅

以纤蛇纹石纤维为前驱体,采用硫酸氢铵焙烧法去除金属氧化物制备纤维状Si O2,研究了不同温度条件下的化学反应过程,对焙烧过程中不同反应阶段所形成产物、去除可溶盐后水浸残骸的结构和谱学特征进行分析和表征,以揭示纤蛇纹石去金属氧化物过程和纤维状Si O2的形成机理。结果表明:在焙烧过程中,130~270℃范围内,纤蛇纹石结构中镁氧八面体片的外羟基被破坏,Mg2+离子形成(NH4)2Mg2(SO4)3和(NH4)2Mg(SO4)2可溶性盐;随着反应温度增加,纤蛇纹石结构中镁氧八面体片的内羟基被破坏,(NH4)2Mg(SO4)2转变为(NH4)2Mg2(SO4)3;当焙烧温度达到380℃,镁氧八面体片被完全破坏,(NH4)2Mg(SO4)2全部转变为晶态(NH4)2Mg2(SO4)3,仅保留纤维状硅氧四面体片骨架;当焙烧温度为500℃时,(NH4)2Mg2(SO4)3全部转变为Mg SO4,硅氧四面体骨架进行重组,焙烧产物经水浸后获得纤维状Si O2。     

纤蛇纹石短纤维去金属氧化物制备纤维状多孔二氧化硅

基于纤蛇纹石一维纳米管结构和形态属性,以石棉尾矿中纤蛇纹石短纤维为原料,采用酸浸法去金属氧化物,获得纤维状多孔SiO2,并对不同去金属氧化物作用阶段产物的形貌、物相组成和谱学特征进行表征。结果表明,去金属氧化物作用(以MgO浸取率表征)优化的工艺条件为:硫酸溶液质量分数35%,反应温度90℃,反应时间2.00h,液固比10∶1。纤蛇纹石结构中的金属氧化物组分被去除后,仅保留具有石棉纤维形态的非晶态SiO2。在纤蛇纹石去金属氧化物作用过程中,氢氧镁石八面体片结构组元被去除的同时,原位保留和修饰了硅氧四面体片结构组元,形成了纤维状多孔SiO2。     

微硅粉复合氯氧镁水泥制备与性能研究

利用微硅粉和氯氧镁水泥制备了不同微硅粉掺量的微硅粉-氯氧镁水泥,研究了微硅粉掺量对微硅粉-氯氧镁水泥抗压强度、耐水性和耐硫酸盐腐蚀性能的影响,并对微硅粉-氯氧镁水泥的物相组成和微观形貌进行了分析.结果表明:当n(MgO):n(MgCl2):n(H2O)体系物质的量比为7:1:15时,氯氧镁水泥样品的抗压强度、耐水和耐硫酸盐软化系数分别为78.85 MPa、0.72和0.76;当微硅粉掺量为30％时,其抗压强度、耐水性和耐硫酸盐腐蚀性能达到最佳,抗压强度达到了83.45 MPa,软化系数分别为0.74和0.78;微硅粉-氯氧镁水泥强度和耐水性能提升原因是微硅粉的微集料效应和火山灰特性.此外,使用工业废弃物微硅粉制备微硅粉-氯氧镁水泥可以明显降低氯氧镁水泥材料的制备成本,提高微硅粉的附加值.     

蛇纹石与绿矾耦合提取富镁溶液矿化二氧化碳并回收镍

蛇纹石与绿矾耦合提取镁用于矿化二氧化碳,并富集回收蛇纹石中的镍,这为处理蛇纹石和绿矾提供了一条新的路径。为得到富镁溶液,同时从溶液中分离镍,以蛇纹石与绿矾混合焙烧-浸出后得到的溶液为研究对象,采用水解沉淀法除铁,二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)络合法分离镍镁,得到镍的产物和富镁溶液并将其用于二氧化碳矿化。结果表明,该方法能够高效地去除杂质、分离镍镁。在30℃、p H为5.0条件下,铁的去除率达97.36%,而镍、镁的损失率较低。在最佳络合条件下,镍的络合率达到99.50%,而镁的损失率仅为3.03%。此外,对络合机理进行了研究,DDTC中的特征官能团是—SH,络合之后镍和铁分别以Ni[(C₂H₅)₂NCS₂]₂,Fe[(C₂H₅)₂NCS₂]₃的形式存在,而镁不会被络合。富镁溶液在80℃下矿化率达92.63%。每1 000 kg蛇纹石可固定227.38 kg的二氧化碳...     

不同产地防中子辐射蛇纹石骨料混凝土比选

选取湖北蕲春、江西弋阳、陕西汉中三个产地蛇纹石骨料(以下简称湖北、江西、陕西蛇纹石骨料),通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG)对蛇纹石骨料防中子辐射性能和在高温下的结构稳定性进行了研究。结果表明：湖北、江西、陕西蛇纹石骨料结晶水含量分别为6.89%、12.55%、12.50%(质量分数),其中江西和陕西蛇纹石骨料结晶水含量高，对防中子辐射更有利；粒径为(10,16]和(16,20] mm的湖北蛇纹石骨料在500℃时出现热爆裂行为，其热重损失值分别为12.62%、24.72%。由于陕西蛇纹石骨料含有水镁石，在温度为300～500℃时水镁石热分解脱水，使骨料在500℃热重损失值达到2.75%～4.04%;江西蛇纹石骨料在500℃时热重损失值最大为2.26%,且无热爆裂行为和无水镁石的影响，其高温结构稳定性较好，是三个产地中性能最佳的蛇纹石骨料。本文提出的不同粒径蛇纹石骨料高温下结构稳定性的测试方法，对推进国产蛇纹石骨料在核电反应堆、散裂中子源、核聚变材料辐照设施中的可维护测试单元等防中子辐射混凝土工程应用中具有一定指导意义。     

硫酸浸出硼泥中镁离子过程研究

对硫酸浸出硼泥中镁离子工艺过程进行了研究,考察了硼泥颗粒粒径、硫酸稀释比、酸浸温度对浸出镁离子的影响。结果表明,当硼泥颗粒粒径为62~77 μm、硫酸稀释比为1∶2、酸浸温度为60 ℃时,得到镁离子最高浸出率为64.61%。通过动力学分析得出,当硼泥颗粒粒径为62~77 μm 时,硫酸浸出硼泥中的镁由表面反应控制和固膜扩散控制共同作用,酸浸活化能为14 kJ/mol。     

硼泥中氧化镁组分的盐酸浸出工艺研究

为解决硼泥带来的环境污染问题,充分利用其中的镁元素制备镁盐和其他镁化工产品,进行了硼泥的盐酸浸出实验研究。首先采取煅烧的方式对硼泥活化预处理,研究了煅烧温度、煅烧时间对工艺的影响,得到适宜的煅烧工艺条件：煅烧温度为600 ℃、煅烧时间为2 h;在盐酸浸出硼泥工艺过程中,研究了盐酸用量、酸浸温度、酸浸时间对硼泥中氧化镁浸出率的影响,得到适宜的酸浸工艺条件：盐酸用量为2.5 mL/g、酸浸温度为95 ℃、酸浸时间为1 h,在此条件下氧化镁的浸出率达到95.8%。硼泥浸出渣的XRD测试表明,硼泥主要含有的镁物相镁橄榄石和菱镁矿已被完全浸出。     

铬铁矿无钙焙烧渣盐酸浸出

铬渣是铬铁矿生产铬盐剩下的尾矿,因含有大量铬铁铝镁元素,也是一种二次资源。采用湿法冶金工艺回收铬渣中铬、铁、铝、镁,以浓盐酸作为浸提剂,考察了液固比、浸出温度以及时间对铬、铁、铝、镁浸出效果的影响。结果表明,最佳浸出条件为：盐酸浓度12 mol·L^-1,液固比5.6 ml·g^-1,浸出温度110℃,时间6 h,该条件下铬浸出率为67.76%,同时铁铝镁浸出率分别达到89.89%、93.99%和95.21%。铬、铁、铝、镁在铬渣中存在物相不同造成了其浸出率之间的差异。此外,铬、铁、铝、镁浸出过程均符合未反应缩核模型,且主要受界面化学反应控制,其表观活化能分别为102.31、78.10、66.44和81.66 kJ·mol^-1。     

加压酸浸煤矸石中氧化铝工艺及动力学研究

为解决实际生产中煤矸石浸出氧化铝耗酸量大和浸出时间长等问题,以贵州某地煤矸石为研究对象,以硫酸溶液为浸出介质,浸出率为指标,将以往的常压酸浸工艺改为加压酸浸工艺。研究在浸出过程中反应时间、反应温度、酸矸比和液固比对氧化铝浸出率的影响,获得了加压酸浸过程氧化铝的浸出动力学。结果表明:在反应时间为130 min、反应温度为150℃、酸矸比为1.3∶1、液固比为4∶1时,氧化铝浸出率达到99.32%,酸渣中SiO 2和TiO 2合计质量分数大于98%;120℃~160℃时,浸出过程符合固体产物层(残留层)内扩散控制的“未反应核减缩型”模型,反应活化能为30.62 kJ/mol。相比常压酸浸工艺,加压酸浸工艺不仅实现了煤矸石中Al 2O 3的高效浸出和酸渣中硅钛资源的高效富集,而且减少了反应时间、降低了反应温度和耗酸量,为煤矸石提取氧化铝资源综合利用开辟了新线路。     

江西弋阳蛇纹石硫酸浸出过程工艺条件的优化研究

文章在常压、较低温度(<100℃)下,开展了江西弋阳蛇纹石硫酸浸出工艺条件的研究.以蛇纹石中氧化镁的浸出率为主要考察指标,通过单因素条件实验和正交实验,分别考察了蛇纹石酸浸反应温度、酸浸反应时间、硫酸溶液质量浓度、液固比等因素的变化对蛇纹石中氧化镁浸出率的影响,所得较佳的工艺条件为:酸浸反应温度95℃、酸浸反应时间5h...     

酸浸工艺脱除微硅粉杂质离子及其对热碱溶解过程的强化

针对热碱溶解微硅粉制备水玻璃的过程中存在Si转化率较低的问题,提出了采用酸浸预处理的方法脱除微硅粉中的金属杂质,强化其热碱溶出过程,以提高Si的转化率。本研究通过采用X射线荧光仪(XRF)、冷场发射扫描电子显微镜与能谱分析仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及滴定分析检测方法,研究了酸种类、酸浓度、反应温度、固液比、反应时间对金属杂质浸出率的影响和酸浸工艺对微硅粉热碱溶出过程的强化作用,得出适宜的酸浸条件:HCl浓度2mol/L、反应温度60℃、固液比1:(6～8)、反应时间40～60min。在碱溶出过程初期,酸浸处理后的微硅粉中SiO₂的溶出率由46.62%增至61.91%,得到了显著提高。结果表明:酸浸预处理对微硅粉的碱溶过程起到很好的强化作用,提高了Si的转化率,这将在增大微硅粉利用率的同时也有利于满足工业水玻璃[Na₂O·(2.5～3)SiO₂]对模数的要求。     

Separation of Metal Impurities from Metallurgical Grade Silicon via CaO-SiO2-CaF2 Slag Treatment Followed by Leaching with Hydrochloric Acid

The separation of metal impurities from metallurgical grade silicon by a combination of slag treatment and acid leaching was investigated. Based on a detailed analysis of microstructure evolution in metallurgical grade silicon, the primary precipitated phase in silicon was tended to form Si-Ca system intermetallics after CaO-SiO₂-CaF₂ slag treatment. Moreover, the extraction efficiency of metal impurities from silicon with slag treatment was higher than that without slag treatment in the leaching process. Some parameters such as acid concentration, temperature, particle size, stirring speed and leaching time were also discussed. The extraction of impurities Fe, Al and Ca increased with increasing acid concentration, leaching time and decreasing particle size. Besides, the leaching kinetics of these metal impurities was confirmed to be controlled by chemical reaction with the application of cracking shrinking model.     

磷尾矿煅烧及酸浸过程动力学研究

以湿法磷酸生产的经浮选后的废弃磷尾矿为原料,从其中分离回收钙镁,制备新型土壤调节剂糖醇钙镁,对磷尾矿进行了煅烧活化和酸浸动力学的实验研究。基于热重分析及钙镁酸解浸出率分析的研究结果表明,磷尾矿中白云石热分解过程为吸热反应,白云石热分解遵循二维相界面反应模型;钙、镁浸出反应表观活化能分别为13.157、23.023 kJ/mol;煅烧活化后的尾矿酸浸出速率受内扩散控制,获得白云石热分解及钙、镁浸出反应的动力学方程。     

水淬含钛高炉渣二段酸解工艺

对水淬含钛高炉渣的酸解行为进行了研究. 浸出分为两个阶段,前期浸出迅速而后期浸出缓慢. 研究表明,前期主要是包含钛、铝和镁等成分的非晶态物料的溶出,而后期则是被难溶物种包裹的小晶粒钛酸钙的溶出. 因此,设计了一个分段浸出方案. 采用20%硫酸初浸,Al几乎全部浸出,而Mg和Ti的浸出率分别为64%和46%. 对初浸渣进行了强化浸出,发现边磨边浸出可显著提高钛的浸出率. 经两段浸出后,高炉渣中钛的总浸出率达到94%以上.     

磷酸法分解磷钾矿过程中钾硅分解率的研究

针对四川雅安的低品位磷钾矿采用磷酸和某添加剂分解,分解残渣通过盐酸浸取溶出钾,考察了影响该体系钾、硅分解率的各种因素。得出较优工艺条件是：分解反应温度为250 ℃,反应时间为2 h,85%磷酸加入量为22.23 g,添加剂加入量为理论用量的1.2倍,浸取反应盐酸用量为95 mL。在此条件下,钾的分解率达到95%以上,硅的分解率达到91%以上。本法为低品位磷钾矿的综合利用奠定了一定基础。