一种石棉尾矿综合利用的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于固体废弃物资源化利用技术领域，涉及一种石棉尾矿综合利用的方法。
【背景技术】
[0002]石棉是柔韧的细长纤维的硅酸盐矿物的总称。石棉尾矿是石棉加工过程中产生的矿物残渣，其主要成分为蛇纹石石棉，以及水镁石，磁铁矿，石英等矿物。石棉尾矿的主要化学成分是硅和镁，及少量的铁、招、钙等。研究证明石棉能引起肺癌、石棉肺等疾病。因此，石棉已经被世界卫生组织列为致癌物质。如果将这类致癌的物质不加以回收利用而肆意排放势必对自然环境和人类健康造成重大的隐患。(Nature，484，27-28，2013.和Lung Cancer,75，151-155，2012.)在石棉回收利用方面，由于蛇纹石含镁量较高，近年来，从富含蛇纹石的石棉尾矿中分离镁、硅并回收利用成为了研究的焦点。目前石棉尾矿中镁的回收主要用于阻燃剂氢氧化镁的合成，也有少量用于合成其它镁盐的报道。合成过程首先是通过盐酸或硫酸浸出反应可使石棉尾矿中丰富的镁组分进入酸浸液，得到富镁浸出液，再通过一定的合成方法获得目标产物。在浸出反应过程中，石棉尾矿中其他金属组分也会随着酸浸反应进入溶液，所以在制备目标产物之前一定要选用合适的工艺流程将酸浸液中镁以外的金属离子分离出来，才能实现石棉尾矿中镁元素的有效资源化利用。然而分离金属离子的工艺流程需要准确地控制反应条件，在这个过程中镁离子也会有一定损失。这无疑增加了石棉尾矿资源化的成本，降低了石棉尾矿的利用效率，而且分离出来的离子如何再利用或处理也是一个潜在的问题。目前石棉尾矿中硅的回收主要用于二氧化硅的合成。
[0003]综合目前现有技术存在以下问题:
1、废物利用不完全，应用主要集中在镁和/或硅的利用方面，如一种用石棉尾矿酸浸渣制备硅质多孔材料的方法(申请号:200810222081)、一种利用石棉尾矿制备片状纳米氢氧化镁和球形纳米白炭黑的方法(申请号:200810222081)等，对于石棉尾矿中铁铝钙等没有进行进一步的充分利用，造成2次污染。
[0004]2、废物分离的并不完全，目前研究中主要采用以硫酸为主的酸提法实现金属和硅的分离，众所周知，硅与金属是以硅酸盐的形式存在，而且二氧化硅的含量远远高于金属的数量，很多金属离子被二氧化硅包裹，难以实现有效的分离。因此为了提高提取分离效率通常采用加热的方式，这就决定了提取所用的酸基本是高沸点的硫酸。其负面影响体现在①、硫酸对于金属离子提取效果并不理想，其提取效果不及盐酸和硝酸。②、硫酸盐的进一步加工难度大于相应硝酸盐和盐酸盐。
[0005]3、现阶段针对石棉尾矿中镁元素资源化再利用的目标产物单一、产物利用范围不广泛。而且由于石棉尾矿中镁以外的金属元素种类较多，使得石棉尾矿中镁元素资源化再利用的工艺流程很难简化。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有工艺技术的不足，提供一种以石棉为原料制备类水滑石材料的方法。具体步骤如下:
(I)称取1g石棉尾矿加入到含有200mL l_2mol/L NaOH的烧杯中，180°C _200°C下水热1-7天，固液分离，得到固体物质A和溶液B。
[0007](2) Ig固体物质A加入l-50mL水中，用盐酸或硝酸调整pH至2-6，超声0.5_10h，过滤，得到滤渣C和滤液。向滤液中添加三价金属盐酸盐或硝酸盐，以调整溶液中二价金属离子和三价金属离子比例2至4，应用氢氧化钠调整pH至10-11。
[0008](3) 80 °C下，反应8小时后将沉淀过滤、干燥制得类水滑石材料。
[0009](4)固体C与溶液B合并，浸泡2-10天，升温至60°C _150°C，调整pH为7_8，过滤、干燥得到白炭黑。
[0010]石棉尾矿加入到NaOH中先进行碱分离，与通常的酸分离具有本质的区别。碱处理可以更为有效地破坏硅酸盐结构，而且使得二氧化硅转化为可溶性的硅酸钠，破坏二氧化硅对于金属离子的包裹，有利于金属离子的提取。
[0011]固体物质A为以镁元素为主的多种金属氢氧化物，用盐酸或硝酸调整pH至2-6，超声0.5-10h后得到相应的金属离子溶液，向溶液中添加三价金属盐酸盐或硝酸盐，以调整浸出液中二价金属离子和三价金属离子比例2至4。满足类水滑石的制备条件。水滑石是一种具有微纳米级层状结构的材料，理想通式为Mg6Al2 (OH) 16.4H20，其结构与水镁石Mg (OH) 2相似，均由Mg-O八面体共用棱边形成，是一种阴离子型的粘土，结构中的Mg2+离子可以被其它二价金属离子，如Ca2+、Ni' Zn' Co' Fe' Cu2+、Mn2+离子取代，Al3+离子可以被其它三价或四价金属离子，如Ni3+、Ga' Co' Fe' Cr' Mn' Zr4+离子取代构成类水滑石材料。此外镁离子和铝离子还可以被上述金属离子以任意比例取代，形成含有三种或多种金属阳离子的三元或多元水滑石。
有益效果
[0012]本项发明选取类水滑石作为目标产物具有如下有益效果:1类水滑石可以充分使用多种金属离子，即保证了废物作为资源的充分利用，又可以避免其它金属离子作为二次废物对于环境的污染。2类水滑石合成制备工艺简便，性能优良。3本项研究通过添加三价离子的方式扩大了本方法的实际利用领域。由于原料产地和生产工艺的不同，其金属离子的成分和含量都会有较大的差异，添加三价离子的方式可以满足不同原料和工艺的需求。固体C应为石英等难溶于酸碱的化合物，滤渣C与溶液B合并，浸泡2-10天可以进一步在碱液中活化，作为制备白炭黑的原料。
【附图说明】
:
[0013]图1为本发明实施例3所制备的类水滑石材料的XRD图。
[0014]图2为本发明实施例3所制备的类水滑石材料的SEM图。
[0015]图3为本发明实施例3所制备的类水滑石材料的氮气吸附脱附曲线及孔径分布图。
【具体实施方式】
:
[0016]下面结合具体实例对本发明的技术方案及效果作进一步描述，但是，这些是实施例中所使用的具体方法和说明并不限制本发明的保护范围。
[0017]实施例1:
(1)称取1g石棉尾矿加入到含有200mLl_2mol/L NaOH的烧杯中，180°C _200°C下水热1-7天，固液分离，得到固体物质A和溶液B。
(2)Ig固体物质A加入l-50mL水中，用盐酸或硝酸调整pH至2_6，超声0.5_10h，过滤，得到滤渣C和滤液。向滤液中添加三价金属盐酸盐或硝酸盐，以调整溶液中二价金属离子和三价金属离子比例2至4，应用氢氧化钠调整pH至10-11。
[0018](3) 80 °C下，反应8小时后将沉淀过滤、干燥制得类水滑石材料。
[0019](4)固体C与溶液B合并，浸泡2-10天，升温至60°C _150°C，调整pH为7_8，过滤、干燥得到白炭黑。
[0020](5)制备的类水滑石材料