專利名稱：用蛇紋石制備Mg/Fe雙層氫氧化物的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用蛇紋石原位制備Mg/Fe雙層氫氧化物(Layered doublehydroxides, LDH)的方法,屬無機材料生產、化工和環境保護技術領域。
背景技術：
我國是擁有蛇紋石礦資源的大國之一，蛇紋石(Mg3[Si203] (OH) 4或3Mg0*2Si02*2H20)資源非常豐富，礦藏數量巨大，僅安徽省已探明的貯量就有10億噸以上。我國蛇紋石礦資源分布廣闊，以安徽、江西、四川、河南貯量最大，山東、江蘇、陜西、內蒙等地次之。由于蛇紋石礦具有葉片狀或磷片狀晶體，分化層較大，我國均為露天開采，在開米過程中產生大量碎礦石，粒度〈2 3cm, —般稱為蛇紋石粉礦或尾礦,約占開米量的 1/3 1/2。這種粒度的粉礦不適宜于燒制鈣鎂磷肥，常被當作廢料拋棄，如河南某蛇紋石礦每年開采約20X 104t，被拋棄的粉礦約IOX 104t，20年來粉礦累積已達200多萬噸，既浪費礦產資源又積占開采面和農田，造成嚴重的環境污染，影響生產。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生產鈣鎂磷肥。由于國家產業結構調整，新型高效磷氨復合肥的大規模生產取代了鈣鎂磷月巴，從而導致蛇紋石資源將變成一座廢礦。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，但是它幾乎沒有經濟效益。因此，蛇紋石礦的資源化已經是迫在眉睫，它的綜合利用有待于新技術和新工藝的出現。用浸取工藝處理蛇紋石使蛇紋石中的金屬離子進入溶液，固體殘留物Si02。Ah-Hyung Alissa Park等的研究發現各種物理攪拌方法，如超聲波、微波等通常被用來去除蛇紋石顆粒表面的二氧化硅層，從而達到釋放內部鎂離子，提高鎂浸出率的目的。奧地利提出了一種用蛇紋石生產MgO和多孔Si02的方法將蛇紋石礦磨至O I毫米，用HCl進行多段浸取，過濾分離出SiO2，沉淀去除Al3+、Fe3+、Ca2+，然后煅燒制得純度為98%的MgO產品。過濾所得到的Si02經干燥處理得到多孔SiO2產品。在造紙、釀造和污物凈化等方面有廣泛用途。澳大利亞的戈登 特利安格爾資源公司(Golden Triangle Resources NL)也使用蛇紋石作原料試生產出了純度高達99. 93%的高質量金屬鎂。據報道說該廠生產成本很低，只有世界生產成本的1/4，該廠期待盡快實現年產8萬噸鎂的目標。加拿大Noranda公司開始在其投資5. 29億美元的新廠生產鎂，該廠采用從石棉礦尾礦中萃取鎂的技術。一旦達到生產能力，該廠將生產鎂6.3萬t/a。石棉尾礦約含23%鎂，尾礦可供生產300a。迄今，該廠已生產了約50t鎂。一旦全部投產，該廠將生產純鎂和合金產品17萬t/d。另外，T.W. Cheng等通過煅燒的方法用蛇紋石尾礦制造難熔的人造鎂橄欖石，結果顯示，與添加MgO相比較，將Mg (OH) 2或MgCO3加入蛇紋石尾礦中，可在較低的溫度下(120(Tl50(rC )完全生成更好的鎂橄欖石。
發明內容
本發明旨在用用蛇紋石和廢鐵粉原位制備出Mg/Fe雙層氫氧化物，能夠最終能夠達到蛇紋石資源化利用的效果和目的。為達到上述目的，本發明所提出蛇紋石和廢鐵粉原位制備Mg/Fe雙層氫氧化物工藝過程和步驟如下
a.將蛇紋石球磨，使其顆粒的平均粒徑IOOMm;
b.按蛇紋石粉末與濃硝酸的固液質量比為1:3 1:6配料，硝酸的濃度為14mol/L;
c.將蛇紋石和硝酸放入三口燒瓶中，并安裝回流裝置；
d.在溫度90°C，攪拌速度150rpm，時間為60min條件下進行加熱回流操作，得浸取溶
液；
e.過濾上述浸取溶液，得固體殘留物是SiO2，再將留下的浸取溶液用于溶解鐵粉；
f.取廢鐵粉與浸取溶液的固液比質量為1:2 1:4，溫度控制在3(T60°C，時間為6(Tl20min，攪拌速度為150rpm，并鼓入氧氣或空氣，流速為lL/min，在該條件下進行反應操作；
g.浸取溶液與廢鐵粉反應完成后，進行過濾，，以去除鐵殘洛；然后將濃度為5"!Omol/L的NaOH溶液)放入過濾后的溶液中，攪拌使其反應,然后靜置使其沉淀；
h.將上述沉淀物和母液一同放入恒溫箱中，并在70°C條件下保溫72小時，使其晶化；然后過濾并洗滌沉淀物，該沉淀物即為Mg/Fe雙層氫氧化物。在該工藝過程中，沒有大量氣體放出來，不會對環境產生污染。利用蛇紋石和廢鐵粉原位制備出高附加值的Mg/Fe雙層氫氧化物，使廢棄物得到資源化利用的效果和目的。
圖I為蛇紋石制備Mg/Fe雙層氫氧化物的流程圖。
具體實施例方式將取自江西弋陽蛇紋石石礦的蛇紋石球磨，顆粒平均直徑控制在lOOMffl，稱取蛇紋石粉末100克，蛇紋石粉末與濃硝酸的固液質量比是1:4，蛇紋石粉末和濃硝酸放入三口燒瓶中，并在三口燒瓶上面安裝回流加熱裝置。溫度為90°C，攪拌速度150rpm，時間為60min的條件下進行回流加熱操作，得浸取溶液。過濾浸取溶液，所得固體殘留物是SiO2 ；過濾后的浸取溶液用于與廢鐵粉反應。取廢鐵粉與該溶液的固液質量比為1: 3，廢鐵粉直徑5(Tl00Mm。浸取溶液與鐵粉的反應條件是溫度為30°C、攪拌速度150rpm，時間60min，鼓入空氣的流速為lL/min。將反應完成后的溶液進行過濾，以去除鐵殘渣；再將濃度為5mol/L的NaOH溶液放入并攪拌溶液，產生沉淀后，把沉淀物和母液在70°C恒溫箱中保溫72小時，使其晶化；過濾后的固體物即為Mg/Fe雙層氫氧化物的。
權利要求
1.一種利用蛇紋石制備Mg/Fe LDH的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下 a.將蛇紋石球磨,使其顆粒的平均粒徑為IOOMm; b.將蛇紋石粉末與濃硝酸的固液質量比為1:3 1:6配料，硝酸的濃度為14mol/L; c.將蛇紋石和硝酸放入三口燒瓶中，并安裝回流裝置； d.在溫度90°C，攪拌速度150rpm，時間為60min條件下進行加熱回流操作，得浸取溶液； e.過濾上述浸取溶液，得固體殘留物是SiO2;再將留下的浸取溶液用于溶解鐵粉； f.取廢鐵粉與浸取溶液的固液質量比為1:2 1:4，溫度控制在3(T60°C，時間為 6(Tl20min，攪拌速度為150rpm，并鼓入氧氣或空氣，流速為lL/min，在該條件下進行反應操作； g.浸取溶液與廢鐵粉反應完成后，進行過濾，，以去除鐵殘洛；然后將濃度為5"!Omol/L的NaOH溶液)放入過濾后的溶液中，攪拌使其反應,然后靜置使其沉淀；h.將上述沉淀物和母液一同放入恒溫箱中，并在70°C條件下保溫72小時，使其晶化；然后過濾并洗滌沉淀物，該沉淀物即為Mg/Fe雙層氫氧化物。
全文摘要
本發明涉及一種利用蛇紋石和廢棄的鐵粉原位制備Mg/Fe雙層氫氧化物的方法。該方法是首先將蛇紋石礦粉與濃硝酸溶液反應其固液比是1:4，把蛇紋石礦粉放入三口燒瓶并安裝加熱回流冷卻裝置；溫度控制在90℃，時間為60min，將浸取液過濾分離，固體殘留物是SiO2，過濾后的浸取溶液用于與廢鐵粉反應；其固液比是1:2，反應時間60min，溫度控制在30℃，并鼓入空氣。當反應完成后，過濾掉沒有反應的鐵粉，過濾后的溶液用于制備LDH；將NaOH溶液到入過濾后的溶液中，攪拌速度控制在50rmp。當沉淀反應完成后，將沉淀物和母液一同放入恒溫箱中在70℃保溫72小時，最后過濾，沉淀物即為Mg/Fe雙層氫氧化物。
文檔編號C01B33/113GK102730766SQ20121019383
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者周勁, 周鳴, 朱萍, 王良友, 陳艷 申請人:上海大學