蛇纹石化学物理综合处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于矿产资源的化学化工综合利用技术领域，具体涉及一种蛇纹石化学物理综合处理方法。
【背景技术】
[0002]蛇纹石是一种含水的富镁硅酸盐矿物的总称，如叶蛇纹石、利蛇纹石、纤蛇纹石等。它们的颜色一般常为绿色调，但也有浅灰、白色或黄色等。因为它们往往是青绿相间像蛇皮一样，故此得名。蛇纹石的结构常会有卷曲状，像纤维一样。这样的蛇纹石常被当作石绵用。块状或纤维状的蛇纹石都会具有光泽，块状如蜡，纤维状如丝。
[0003]蛇纹石是以蛇纹石类矿物为主要组分的矿物集合体。蛇纹石类矿物主要有纤蛇纹石、鳞蛇纹石和叶蛇纹石等。它们都是含OH的镁质层状硅酸盐矿物，化学成分通式为A6 [Si4O10] (OH)8, A 主要为 Mg2+，Fe2+、Ni+可代替 Mg 2+。
[0004]蛇纹石一般含S12大约 40%、MgO 为 30-35%、Fe 203为 10-12%、Ni 为 0.8-4.0%、Cr为0.5-1.5%，由于其组分是以复盐形式组成于分子结构中，因此难于分离利用各有价组份。
[0005]我国蛇纹岩资源储量丰富，经地质勘查，山西省繁峙地区，贮藏着丰富的蛇纹石矿，储量数亿吨，均为裸露、陡峭、酥脆状，极易开采。长期以来，由于其性状酥脆松散，不能当石材石料使用，也无法用传统选冶和化工技术开发其所含元素。蛇纹岩中富含氧化镁、二氧化硅等成分，主要用于制造化肥、耐火材料、生产铸石或作岩棉的辅助材料，造成矿产资源的极大浪费。随着技术的进步及人们对资源重视的意识提高，提取蛇纹岩中的有价元素制备化工产品逐渐成为发展趋势，但工艺技术中也存在着产品质量差、有效成分利用率不高、原材料消耗量较大等问题有待突破。
[0006]目前我国的蛇纹岩主要制备为白炭黑、氢氧化镁等产品，综合利用技术主要为:用硫酸酸浸蛇纹岩矿粉，氧化镁等可溶性成分进入酸溶液中，二氧化硅变成为活性二氧化硅保留于酸浸滤饼中，酸浸渣经洗涤、碱解、反应、过滤、洗涤、干燥制备成白炭黑。但存在硅镁分离不彻底、二氧化硅渣中存在氧化铁等杂质，造成产品白炭黑白度不够、纯度不高等问题。蛇纹石开发利用尚处干低水平的初级阶段，主要用作钙镁磷肥的原料，少量用作耐火材料、土壤改良和建筑材料的原料。因而应用范围窄，用量小，价值低，每吨仅几十元。
[0007]白炭黑分三类:沉淀法白炭黑、超细白炭黑和气相白炭黑。因传统工艺复杂、成本尚、价格昂贵。
[0008]气相白炭黑即气相二氧化硅和活性氧化镁广泛用于轻工业生产，如橡胶(特别是硅橡胶)、塑料(特别是聚乙烯、聚酯)、涂料、油漆、油墨、胶粘剂、微电子、医药、食品等工业领域，国内外市场需求量大。
[0009]气相白炭黑为无定形絮状半透明粉末。原级粒子10?30nm，聚集粒子2?3um，表观密度0.03?0.05g/ml，表面羟基2?3个/nm，灼烧减量0.5?2.5%。能溶于苛性碱和氢氟酸，与其他酸和各种溶剂不作用。耐高温，不燃烧，具有电绝缘性。由于其具有不寻常的颗粒特征，即极小的颗粒、较大的比表面积和优良的化学性能，表现出了良好的亲水性、补强性、增稠性、消光性和防沉降、防粘结性，被称为新兴的“工业味精”，从而广泛用于橡胶，特别是硅橡胶、塑料，特别是聚乙烯、聚酯，涂料、油漆、油墨、胶粘剂、微电子、医药、食品等工业领域。
[0010]气相白炭黑用于一般橡胶制品生产如胶底和胶鞋，斜胶轮胎和子午线轮胎，输送带和传送带，胶管和胶辊，减振元件和汽车配件以及各类透明、浅色、彩色橡胶制品，可获得更高的耐磨、耐撕裂度及高强度、高透明、高显色性能。气相白炭黑分子结构与硅橡胶相似，作为硅橡胶浅色补强材料最佳，以提高硅橡胶制品的抗张强度，增强弹性模量和伸长率。
[0011]气相白炭黑用于医用、食品和各种需要高纯度、无毒、浅色橡胶、乳胶及硅橡胶制品。利用其微细粒子表面羟基在液体介质中形成氢键，增加原浆涂料和不饱和树脂的触变性和稠厚性，还由于其聚集粒子细、易分散、表面根基作用强，增稠效果远远优于其他二氧化硅，因而在油漆、油墨(特别是彩漆和彩墨)和不饱和树脂中用作增稠剂和防尘剂，能获得更好效果。
[0012]聚乙烯、聚丙烯、无毒聚氯乙烯和聚酯中加入一定量的气相白炭黑，可使拉出的薄膜具有抗粘结性，及作为上述薄膜制品的开口剂。广泛用于电线、电缆、电子元件包封料，粘合剂。助剂、油墨抗粘剂，晒图纸清晰预涂剂及固体粉末防结块剂，液相载体、金属漆消气剂。还可用于化妆品助剂。近年来，又增加了许多新的应用领域，如用于电子工业的CMP(化学机械抛光)稀浆，2001年至2005年间其市场增加了 3倍，已占CMP市场的58%。2005至2014年市场需求增加5到6倍，占市场的79%。
[0013]活性氧化镁为白色立方晶型的超细粉体，无味、无臭、无毒。溶于酸和铵盐溶液，难溶于水和有机溶剂，在水中溶解度因二氧化碳存在而增大。高温(1000C以上)灼烧时转化为晶体，1500°C时则烧结为氧化镁。遇空气中的二氧化碳生成碳酸镁复盐。
[0014]活性氧化镁用作橡胶(特别是氯丁胶和氟胶)促进剂与活化剂，用作轻化工(塑料、油漆、纸张等)粘合剂与紧密材料，医疗抗酸剂和缓泻剂，用于陶瓷、玻璃、高级保温材料的生产。
[0015]申请号为201410166791.5，名称为《利用蛇纹岩制备白炭黑的方法》的专利公开了一种利用蛇纹岩制备白炭黑的方法，采用多级循环酸解对蛇纹石酸解渣充分酸解，去除杂质，最终使酸解澄一氧化娃含量达到99.5%以上，为后续制备尚白度、尚纯度白炭黑提供良好的原料。并在制备白炭黑时严格控制工艺参数，采用特定技术制备出高分散、无凝胶白炭黑。但是其所制备的产品质量差、有效成分利用率不高、原材料消耗量较大等。
[0016]申请号为200810058252.4，名称为《蛇纹石矿的全湿法综合处理方法》的专利公开了一种一蛇纹石为原料，全湿法制取气相白炭黑、透明碳酸镁、活性氧化镁、硫酸镍，并回收铁、铬为精矿的化工冶金技术。方法是用硫酸为浸取剂，以卤化物为活化剂，使蛇纹石中的硅成气相卤化物形式分解逸出，再经铵化氧化制成气相白炭黑产品；让浸取的镁、铁、镍、铬成硫酸盐形式进入溶液，经一次碱化沉淀脱杂制铬精矿，二次碱化沉淀脱杂制铁精矿，三次硫化沉淀转化制硫酸镍，四次碳化沉淀转化制透明碳酸镁及活性氧化镁；酸解硫化沉淀镍反应放出之硫化氢以烧碱吸收为硫化钠返回沉镍循环使用；碳化沉镁之母液硫酸铵浓缩结晶成副产品工业硫酸铵。该申请工艺繁杂、原材料价格昂贵，原材料消耗量大，所制备的产品质量难以保证。
【发明内容】
[0017]本发明为了解决现有蛇纹石处理工艺过程繁杂，产品质量差、有效成分利用率不高、原材料消耗量较大等问题，提供了一种蛇纹石化学物理综合处理方法。
[0018]本发明由如下技术方案实现的:一种蛇纹石化学物理综合处理方法，将蛇纹石粉碎后，以氟化钙作为活化剂，十二烷基硫酸钠作为催化剂，用浓硫酸处理蛇纹石粉，反应生成气体、液体以及固体沉淀物；气体氨化生成气相白炭黑，液体继续分离，脱除杂质，加氨水沉镁，沉淀焙烧分解获得活性氧化镁，溶液结晶生产硫酸铵化肥。
[0019]具体包括下列步骤:
(1)蛇纹石原矿粉碎至粉体粒径为0.048mm-0.074mm，将蛇纹石矿粉、浓度为98%的浓硫酸、氟化钙、十二烷基硫酸钠按重量比为1:2:2:0.1的比例装入反应釜中，搅拌下加热至90-110°C，反应1-1.5h，生成气相、液相、固相三种产物，所得气相用于制备气相白炭黑，液相用于制备氧化镁和硫酸铵化肥，固相为沉淀；
(2)制备气相白炭黑:步骤(I)中所获得的气相通入喷射泵机组，然后通入氨水使喷射机组内的pH值调整至7，反应1