一种黑滑石矿提镁制备纳米级氢氧化镁的方法

本发明属于非金属矿物综合利用领域，具体涉及一种黑滑石矿提镁制备纳米级氢氧化镁的方法。

背景技术：

我国黑滑石资源丰富，近年来在中国的江西广丰、九江，四川东南部，湖南及广东和广西等地区发现超大储量的黑滑石资源。其中，广丰黑滑石矿是迄今为止国内发现的储量最大的黑滑石矿床，己探明储量达10亿吨以上，位居世界之首。黑滑石矿床主要矿物成分为滑石、方解石、石英、海泡石等，并且含有一定量的有机碳质。

目前，黑滑石的应用只局限于陶瓷的原材料，橡胶制品、塑料制品、涂料、造纸的填料，防水材料原料等低端应用产业。近年来随着黑滑石矿资源的不断开发和利用，低杂质的高品级黑滑石矿资源越来越少，而低品级的黑滑石矿杂质含量高，不能直接用来生产高档产品，大量的低品位矿石得不到有效利用，使得矿资源浪费严重。因此，强化黑滑石矿的高效开发技术，降低其中石英等杂质的含量、提高矿物中mgo的含量，是促进我国黑滑石工业可持续健康发展的有效途径，对我国黑滑石矿资源的综合利用具有重要意义。

黑滑石主要化学成分平均品位为sio262％mgo32％cao3％fe2o30.3％al2o30.04％p2o50.98％k2o1.16％有机质0.68％微量元素0.57％。黑滑石作为滑石的一种，同样富含大量的镁，可用于加工各种镁质产品，包括氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、氯化镁、硫酸镁、金属镁等，它们被广泛应用于冶金、建材、化工、汽车、电子、航空航天等领域。

技术实现要素：

针对黑滑石未能合理利用的现状，本发明提供了一种黑滑石矿提镁制备纳米级氢氧化镁的方法，该方法镁利用率高，工艺简单、能耗低、生产成本低。

本发明的技术方案如下：

一种黑滑石矿提镁制备纳米级氢氧化镁的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)黑滑石粉硫酸浸出：向黑滑石粉末中加入硫酸水溶液，80～100℃(优选95℃)搅拌1～6h(优选3h)，得到黑滑石粉-硫酸悬浊液，之后降至室温(20～30℃)，将悬浊液真空抽滤，收集滤液得到重镁水，用edta络合滴定法分析其中mgo的含量，计算氧化镁的浸出率；

所述黑滑石粉末为超细黑滑石粉末，按如下方法制得：将黑滑石原料(来源于江西上饶广丰区)手动破碎、研磨、过筛得到50目的黑滑石粉末颗粒，然后将其置于球磨罐中，加入乙醇，用球磨机以600转/min湿法研磨6～9h，水洗，离心，60℃干燥24h，得到平均粒径300～400nm的超细黑滑石粉末；

所述硫酸水溶液中硫酸的质量分数为40％；

所述硫酸水溶液的体积用量以黑滑石粉末的质量计为3～5ml/g，优选4ml/g；

(2)酸浸滤液中硫酸镁的回收：将步骤(1)得到的重镁水蒸馏浓缩，然后冷却析出，过滤得到硫酸镁晶体；

(3)粗硫酸镁净化：将步骤(2)得到的硫酸镁晶体配成水溶液，用碱液调节溶液ph至4～8(除fe、al)，过滤沉淀后再加入草酸胺直到白色沉淀不再析出(除ca)，过滤沉淀，收集滤液即为精制硫酸镁溶液；

所述硫酸镁晶体配成mg²⁺浓度1mol/l的水溶液；

所述碱液为1mol/l氢氧化钠水溶液；

(4)纳米氢氧化镁制备：向步骤(3)所得精制硫酸镁溶液中加入表面改性剂，然后加入氨水(25wt％)，5～60℃恒温反应30～120min，接着加入氢氧化钠，5～80℃恒温反应60～180min，之后过滤，滤饼干燥(60℃，24h)，得到纳米级氢氧化镁；

所述表面改性剂为丙烯酸、聚乙烯醇或阴离子型聚丙烯酰胺，优选丙烯酸；优选所述表面改性剂以2～10wt％水溶液的形式投料，并且表面改性剂水溶液的体积用量以精制硫酸镁溶液中mg²⁺的物质的量计为20～300ml/mol，优选200ml/mol；

所述氢氧化钠的质量以精制硫酸镁溶液中mg²⁺的物质的量计为20～100g/mol，优选40g/mol；

所述氨水的体积用量以氢氧化钠的质量计为1～2ml/g，优选1.5ml/g。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

在常压下从低品位黑滑石矿中提取镁来制备纳米级氢氧化镁，实现了黑滑石矿资源的精细化综合利用，节约了资源，减少了浪费。本发明矿物资源利用范围广；工艺路径简单、流程短，操作简便；生产规模可大可小，投资小，能耗低，运行费用低；不污染环境。

本发明的黑滑石矿提镁制备纳米级氢氧化镁的方法，提高矿物中mgo的含量，拓展了黑滑石的应用领域，打破了黑滑石的应用只局限于陶瓷、橡胶、塑料、涂料、造纸填料、防水材料原料等低端应用产业现状，促进我国黑滑石工业可持续健康发展，为黑滑石矿的综合利用提供了极为有效且经济实用的途径。

附图说明

图1为黑滑石粉末扫描电镜图。

图2为实施例1中制备的纳米级氢氧化镁扫描电镜图。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

以下实施例中黑滑石都来源于江西上饶广丰区。

以下实施例中氧化镁浸出率的测量方法及条件为：

配置0.1635mol/ledta标准溶液、6mol/lnaoh、镁指示剂铬黑t。取三个锥形瓶，都加入10ml浸出液，向其中加入2ml6mol/lnaoh和5滴铬黑t，溶液变成酒红色，用edta滴定至溶液变纯蓝色，记录edta用量，取平均值。计算浸出mgo质量。

mgo浸出率(％)＝(实际浸出mgo质量/黑滑石粉中固有mgo质量)×100％

实施例1

(1)将5.0g黑滑石粉加入100ml三颈烧瓶中，控制液固比4:1，即加入20ml40wt％的硫酸，在油浴锅中95℃下搅拌3h，配成黑滑石粉-硫酸悬浊液。降温到室温，将悬浊液真空抽滤得到重镁水。计算得氧化镁的浸出率为98％。

(2)将重镁水倒入100ml三颈烧瓶中，100℃搅拌5h，蒸馏浓缩酸浸滤液至9.5ml，然后冷却至室温析出，过滤得硫酸镁晶体。

(3)将制得的粗硫酸镁加入去离子水配成1mol/l的溶液，用1mol/l氢氧化钠溶液调节溶液ph至4.1除fe，继续调ph至5.2除al；然后向浸出液加入0.6g草酸胺除ca；过滤沉淀得1mol/l精制硫酸镁溶液。

(4)向50ml精制硫酸镁溶液(mg²⁺的浓度为1mol/l)，加入10ml浓度为5wt％的表面改性剂丙烯酸水溶液，加入3ml氨水，10℃恒温反应60min，然后加入2g氢氧化钠，10℃恒温反应60min，然后过滤，60℃干燥24h，制备出1.92g纳米级针状氢氧化镁。

所得氢氧化镁纳米棒直径为8～15nm，长度为50～150nm。

实施例2

(1)将6.0g黑滑石粉加入100ml三颈烧瓶中，控制液固比5:1，即加入30ml40wt％的硫酸，在油浴锅中80℃下搅拌2h，配成黑滑石粉-硫酸悬浊液。降温到室温，将悬浊液真空抽滤得到重镁水。计算得氧化镁的浸出率为96％。

(2)将重镁水倒入100ml三颈烧瓶中，100℃搅拌6h，蒸馏浓缩酸浸滤液至11.6ml，然后冷却至室温析出，过滤得硫酸镁晶体。

(3)将制得的粗硫酸镁加入去离子水配成1mol/l的溶液，用1mol/l氢氧化钠溶液调节溶液ph至4.1除fe，继续调ph至5.2除al；然后向浸出液加入0.7g草酸胺除ca；过滤沉淀得1mol/l精制硫酸镁溶液。

(4)向50ml精制硫酸镁溶液(mg²⁺的浓度为1mol/l)，加入10ml浓度为5％的表面改性剂聚乙烯醇水溶液，加入4ml氨水，25℃恒温反应60min，然后加入2.5g氢氧化钠，40℃恒温反应90min，然后过滤，60℃干燥24h，制备出1.86g纳米级针状氢氧化镁。

所得氢氧化镁纳米棒的直径为10～17nm，长度为30～100nm。

实施例3

(1)将4.0g黑滑石粉加入100ml三颈烧瓶中，控制液固比3:1，即加入12ml40wt％的硫酸，在油浴锅中100℃下搅拌3h，配成黑滑石粉-硫酸悬浊液。降温到室温，将悬浊液真空抽滤得到重镁水。计算得氧化镁的浸出率为86％。

(2)将重镁水倒入100ml三颈烧瓶中，100℃搅拌5h，蒸馏浓缩酸浸滤液至6.5ml，然后冷却至室温析出，过滤得硫酸镁晶体。

(3)将制得的粗硫酸镁加入去离子水配成1mol/l的溶液，用1mol/l氢氧化钠溶液调节溶液ph至4.1除fe，继续调ph至5.2除al；然后向浸出液加入0.6g草酸胺除ca；过滤沉淀得1mol/l精制硫酸镁溶液。

(4)向50ml精制硫酸镁溶液(mg²⁺的浓度为1mol/l)，加入1ml浓度为10％的表面改性剂阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，加入5ml氨水，40℃恒温反应60min，然后加入3g氢氧化钠，搅拌混合溶液60℃恒温反应120min，然后过滤，60℃干燥24h，制备出1.72g纳米级针状氢氧化镁。

所得氢氧化镁纳米棒直径为15～20nm，长度为50～80nm。