[发明专利]一种硅酸盐类矿物的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明属于非金属矿综合利用及湿法冶金技术领域，具体涉及一种硅酸盐类矿物(蛇纹石矿、石棉尾矿、镁橄榄石矿中的任意一种)的综合利用方法。

背景技术

硅酸盐类矿物(蛇纹石矿、石棉尾矿、镁橄榄石矿中的任意一种)是一种以硅、镁为主要化学组成，同时伴生有铁、铝、镍、钴等元素的非金属矿物。其中氧化镁、氧化铁品位分别在34～45％和4～10％之间。利用硅酸盐类矿物中的镁可以制备碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁、硅酸镁等镁化合物，利用其中的铁可以制备草酸亚铁、高纯氧化铁、铁系工业颜料等铁化合物。碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁、硅酸镁及草酸亚铁、高纯氧化铁虽然附加值较高，但市场需求有限，不适宜于大规模化生产。铁系工业颜料虽然市场需求量较大，但制备过程有大量废水产生，且缺少可靠有效的综合利用途径，有一定的环境负担。

硫酸镁为白色细小的斜状或斜柱状结晶。属斜方晶系，为四角粒状或菱形晶体，无色、透明，集合体为白色、玫瑰色或绿色玻璃光泽。形状有纤维状、针状、粒状或粉末。无臭、味苦。易溶于水，微溶于乙醇和甘油。硫酸镁分为七水物和一水物两个品种。

硫酸镁是一种重要的无机化工产品，用途十分广泛。在化学工业中用于制造硬脂酸镁、磷酸氢镁、氧化镁等其它镁盐和硫酸盐，在农业上用作肥料，在畜牧业上用作饲料添加剂，在轻工业中用作稳定剂，在医药上作为含镁药品的主要原料，在印染工业中用作抗碱剂，在制革工业中用作填充剂增强耐热性，在电镀工业中用作导热盐，在防火材料方面用作塑料的阻燃剂，在造纸工业中作为上浆剂，在环境保护方面上用于工业污水处理。一水硫酸镁主要被用作饲料添加剂，由于其含结晶水较少，有着良好的储运性能，因此应用前景十分广阔。

目前，国内已报道的一水硫酸镁生产工艺有菱镁矿、白云石法、硫酸直接法、苦卤蒸发法、高温脱水法、高温高压法等。但这些工艺存在的不足在于：产品纯度较低，达不到饲料添加剂质量要求，如硫酸直接法等；产品溶解性较差，如高温脱水法；耗能较高，如苦卤蒸发法；操作与设备条件苛刻，如高温高压法。

专利CN103708509A申请公布日2014.04.09提出了一种喷雾干燥法生产一水硫酸镁的方法。该方法是首先以硫酸和氧化镁粉反应2～5h制得粗七水硫酸镁；然后再将粗硫酸镁送入干燥塔中，在320～350℃条件下干燥1～3h得到粗一水硫酸镁；再将粗一水硫酸镁送冷却塔中采用梯度降温的方式冷却结晶得到精制的一水硫酸镁。该方法存在的问题是：

(1)、专利说明书没有说明进入干燥塔中的粗七水硫酸镁是粗七水硫酸镁溶液还是粗硫酸镁晶体。如果是晶体，则所谓的第一步喷雾干燥无法成立，原因是七水硫酸镁晶体无法实现雾化操作。

(2)、由粗七水硫酸镁转化为粗一水硫酸镁是在干燥塔内完成的，干燥时间需持续1～3h，而真正的喷雾干燥，干燥脱水是在瞬间完成的，从原料进入到产品产出，最多需要两分钟时间，这是喷雾干燥的特征。因此，该方法有关粗一水硫酸镁制备过程的描述不符合喷雾干燥法最基本的特征。

(3)、干燥塔内产出的粗一水硫酸镁需进一步送入冷却塔中进行冷却结晶，不仅工序繁杂，而且不符合喷雾干燥的特征。因为喷雾干燥法制备粉体产品是在喷雾干燥设备中一步完成的，喷雾干燥设备本身不仅具备加热功能，还同时具备冷却功能。

(4)、该法所述的一水硫酸镁生产方法，缺少硫酸镁精制手段，因此无法制备出饲料级的一水硫酸镁产品。因为化工副产物硫酸和氧化镁粉都含有硅、铁、重金属等杂质，按照所述工艺这些杂质将全部进入产品中。

(5)、由于该方法工艺程序多、干燥时间长，因此还存在着耗能高等不足。

聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子絮凝剂，形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10％(重量)的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。

国内生产聚合硫酸铁的方法有多种，已报道的专利有：硫酸铁溶液制备聚合硫酸铁的方法；电力用混凝剂聚合硫酸铁的生产方法；混凝剂固体聚硅硫酸铁的一步法生产方法；聚合磷酸硫酸铁的制备方法聚合磷硫酸铁的制备工艺；用氧化催化剂制取液体聚合硫酸铁的方法；喷雾干燥法等方法。