蛇纹石尾矿综合利用新途径

蛇纹石尾矿综合利用新途径
我国是蛇纹石矿资源大国，已探明的储量超过５亿吨。

蛇纹岩在开采过程中产生大量碎矿石，粒度＜２～３ｃｍ的尾矿约占开采矿石量的１／３至１／２。

据统计资料，每年被抛弃的粉矿就约有１０万吨。

这些粉矿含有丰富的氧化镁、二氧化硅、氧化铁、氧化钙，是很有利用价值的矿物资源。

经有关科技工作者研究，各国现已开辟了一系列蛇纹石综合利用的新途径。

一是提取有价值的金属镁。

目前日本利用碳还原法从蛇纹石粉矿中提炼金属镁；古巴、加拿大、捷克等利用硫化物沉淀法、氨浸法从蛇纹石中提取金属镍、铬、钴等。

二是开发轻工业产品，如制取轻质氧化镁，制取水玻璃、白炭黑、活性氧化硅等，还可制取氧化剂；在环境保护中可利用它处理含重金属的工业废水制取脱臭剂，处及制取无机复合絮凝剂、除氟剂等。

产品名称：白炭黑
CA登记号：
英文名：W hite carbon black
别名：沉淀二氧化硅;白烟;轻质二氧化硅;沉淀水合二氧化硅
分子式：S iO2·nH2O
用途：是橡胶的良好补强剂，补强性能仅次于炭黑，也用于润滑剂、绝缘材料等
纯碱二氧化硅硅酸硅酸钠硫酸氯化钠氯
气煤气四氯化硅压缩空气盐酸
灭幼脲悬浮剂抗蚜威可湿性粉剂不饱和聚酯
树脂(33型)甲基乙烯基硅橡胶硅橡胶混炼胶
室温硫化有机硅模具胶氯磺化清漆大蒜素
结构装配密封剂橡胶运输带搓毛胶板丁腈
胶辊医用硅橡胶制品胶圈避孕套
性状白色无定形微细粉末。

质轻。

熔点1750℃
沸点
凝固点
相对密度 2.319~2.653
折射率
闪点
溶解性不溶于水与酸；溶于苛性钠和氢氟
酸。

四轮驱动白炭黑产需两旺
得益于轮胎制造业、硅橡胶产业、牙膏产业、涂料工业、新能源等领域的需求增长，预计未来5年我国沉淀法白炭黑（二氧化硅）的年均需求增长速度约为10%。

而当前，沉淀法白炭黑更是需求旺盛，企业库存基本为零，正加紧生产。

这是记者从7月8日在江苏省东海县由中国化工信息中心和国家硅材料深加工产品质量监督检验中心举办的2010中国（东海）硅材料产业发展论坛上获得的信息。

据了解，目前国内直接从事沉淀法白炭黑生产的厂家约有59家，总生产能力为117.1万吨，预计今年产量在85.6万吨左右。

由于华东和中南地区是我国橡胶和制鞋工业集中地区，沉淀法白炭黑90％以上企业位于华东和中南地区，并集中在福建、山东、江苏、湖南4省。

目前我国已成为白炭黑的净出口国，主要出口至韩国、东南亚地区。

2009年我国白炭黑出口退税由零提高为9%，带动白炭黑出口数量大幅上升，去年出口总量达30万吨。

今年1～5月我国白炭黑进口总量约4万吨，出口总量已超过15万吨，出口形势向好。

中海油天津化工研究设计院朱春雨教授表示，随着产能和技术水平不断提高，国内沉淀法白炭黑产品质量已基本能够满足国内外市场的需要。

他分析认为，今后沉淀法白炭黑需求增长的领域主要集中在以下几个方面。

一是绿色轮胎。

绿色轮胎也称环保或低污染轮胎，是指在轮胎的配方中用高分散沉淀法白炭黑取代炭黑，以降低轮胎滚动阻力、减少油耗，达到减少汽车废气排放的环保效应，它以舒适安全环保节能的特点被大众接受。

通过采用高分散沉淀法白炭黑降低轮胎滚动阻力已成为轮胎发展方向。

据统计，近几年使用高分散性白炭黑的绿色轮胎保持着10%～20%的年增长率，而且越来越多的原配胎指标中开始指定加白炭黑。

固特异、锦湖、米其林等知名轮胎品牌都已推出低滚动阻力轮胎，分别配备在不同的车型上面。

由于欧洲对乘用胎的湿牵引性和滚动阻力的要求高，绿色轮胎在欧洲市场发展较快，而且欧盟已经规定新车原配胎必须采用绿色轮胎，因此欧洲是高分散沉淀法白炭黑使用比例最高的地区。

二是高温硅橡胶。

据介绍，硅橡胶具有优异的耐高/低温、耐候、憎水、电气绝缘、物理惰性等特点，在国防军工、电子电气、医疗卫生、工农业生产及人们的日常生活中应用广泛，近年来保持良好发展势头，预计到2011年中国高温硅橡胶需求量可达到25.5万吨。

作为硅橡胶制品的补强剂，高分散沉淀白炭黑的用量一般在1％～20%，因此，用于热硫化硅橡胶中的高分散沉淀白炭黑需求量达5万吨。

三是用做涂料消光剂。

近来，国产沉淀法白炭黑消光剂在分散性、高透明性、储存稳定性及消光性等方面有了长足的技术进步，因此在中低端涂料消光剂市场国产沉淀法白炭黑消光剂占较大份额。

其中，产量较大的生产厂家有通化双龙化工股份有限公司、北京航天赛德科技有限公司、山西天一纳米材料科技有限公司、广州惠谷化学有限公司，总产量约5000
吨。

四是用于磨料型牙膏。

沉淀法白炭黑是目前牙膏用摩擦剂的主要品种之一，虽然白炭黑在牙膏中应用时间不长，但已显示出多种功能，越来越多的牙膏厂家已选用国产高分散沉淀法白炭黑。

此外，我国是蓄电池生产和使用大国，蓄电池隔板用特种沉淀法白炭黑未来也会有较大需求。

朱春雨强调，由于沉淀白炭黑需求旺盛，其产能也以年均15％左右的速度增长，因此要注意做好规划，避免将来产能过剩。

部分高附加值特种白炭黑，目前国内还不能制造或不能完全供给，为增加该领域的市场占有率，相关研究必须跟上。

蛇纹石尾矿的综合利用
本发明提供了一种蛇蚊石矿的综合利用工艺。

用５－９％的盐酸浸润石粉，耗酸量为１∶２．２～２．６。

采用分级分离技术，以石灰乳调节ｐＨ分离铁和其它杂质，用二氧化碳碳化分离钙镁，并在控制一定氯离子浓度条件下，在１０２℃加热分解碳酸氢镁，从蛇纹石中制取了氧化铁红、碳酸钙和轻质氧化镁。

用本发明制取的轻质氧化镁质量符合ＨＧ１－３２４－７７特级品标准，为合理利用蛇纹石矿提供了一条有工业生产价值的途径。

一种从蛇纹石尾矿中综合制取轻质氧化镁、氧化铁和碳酸钙的生产方法，其特征在于：（Ａ）用５～９（重量％）的盐酸在１０２Ｃ下溶解蛇纹石尾矿粉，溶解的镁、钙、铁铝和锰等金属离子的氯化物经过滤与蛇纹石的余渣分离。

（Ｂ）用氧化剂把二价铁氧化成三价铁，并用石灰乳慢慢调节浸出液的ＰＨ值，控制ＰＨ＝５～９，得到氢氧化铁沉淀，同时除去铝、锰等其他杂质。

（Ｃ）继续加石灰乳调节浸出液的ＰＨ值，控制ＰＨ＝１２．５～１３，使氧化镁转化成氢氧化镁沉淀，制成含有氢氧化镁与氢氧化钙混合物的镁乳液。

（Ｄ）用水洗涤，除去镁乳液中的氯离子，控制氯离子浓度在０．０３～０．４摩尔／升。

（Ｅ）在常压下用二氧化碳进行碳化，控制碳化反应终点ＰＨ＝８～１０，实现钙镁分离。

（Ｆ）含碳酸氢镁的上清液，在常压下加热分解得到碳酸镁和碱式碳酸镁，热解温度为７０～１２０Ｃ，热解时间为１５～３０分种。

（Ｇ）用已知的方法煅烧碳酸镁和碱式碳酸镁制取轻质氧化镁。

蛇纹石石棉尾矿综合利用技术
我国有丰富的蛇纹石资源，随着社会的发展和技术的进步，综合利用矿产、保护环境成为人们越来越迫切的要求，蛇纹石石棉尾矿的综合利用也逐渐引起了人们的关注。

本技术着重研究了从尾矿中回收短纤维棉以及制取轻质氧化镁、多孔性二氧化硅等产品。

经测试，本文试验矿样矿物成分为蛇纹石、水镁石、绢云母、石英、菱镁矿、磁铁矿、蒙脱石(少量)，其主要化学成分含量为：SiO2 32.76%、Fe2O3 8.71%、MgO 38.73%、结晶水12.14%、CaO 1.31%。

另外，还含有微量其他金属元素。

由于选矿工艺等诸多因素的影响，在石棉尾矿中仍存在着大量的短纤维棉。

为了合理利用矿产，减少资源浪费。

首先应对尾矿进行棉的回收。

尽管纤维蛇纹石与非纤维蛇纹石的密度都为2.54g/cm3，但由于松散的石棉纤维相互交织、搭嵌在一起，因而增大了其体积，其松散密度(视密度)就随之变小。

在水中松散的石棉纤维易悬浮而不易沉降，因此，回收棉可采用水力沉降分级的方法(厂矿大规模生产可利用摇床进行选别)。

制取轻质氧化镁和多孔性二
氧化硅本试验采用了碳铵法。

该方法实质上是一种湿法冶金的过程，其主要环节为蛇纹石粉碎经硫酸溶液浸取，生成可溶性镁盐及其它杂质的可溶性盐类。

为保证最终产品纯度，须先加入除杂剂净化浸出溶液，滤去杂质沉淀物(Fe(OH)3)后进入结晶过程。

此时在滤液中加入适宜的试剂(碳铵)，使镁离子生成碱式碳酸镁结晶析出，再经低温干燥进入煅烧阶段，使其转化为氧化镁。

煅烧时，随煅烧温度的高低，可分别制得重质和轻质氧化镁。

当温度达到800～900℃时，可制得轻质氧化镁。

浸出作业后的滤渣经高温煅烧可获得多孔性二氧化硅。

此外，还可制得氧化铁红及从结晶滤液中回收硫酸铵。

从而达到综合利用矿产的目的。

试验的结果为：试验矿样短纤维棉的作业回收率48.28%，轻质氧化镁及多孔性二氧化硅的回收率分别为90.2%、96.5%。

制得的轻质氧化镁样品经测试，三价铁离子、钙离子和氧化镁含量、烧失量及白度见下表。

Fe3+(%) Ca2+(%) MgO(%) 烧失量(%) 白度 (%)
氧化镁样品 0.0044 0.84 95.71 <3 99.0
注：用同一台仪器同时测得商品化学纯轻质氧化镁白度为96 65%。

试验表明，无论是从尾矿中回收短纤维棉、还是制取轻质氧化镁、多孔性二氧化硅、氧化铁红及回收硫酸铵，都具有工艺简单、技术可行的优点，产品质量均可达到优质品，是变废为宝的先进工艺。