一種高硅赤鐵尾礦低碳高效提取高純SiO2的方法技術

本發明專利技術公開了一種高硅赤鐵尾礦低碳高效提取高純SiO2的方法，配置濃度為20

【技術實現步驟摘要】
一種高硅赤鐵尾礦低碳高效提取高純SiO2的方法


[0001]本專利技術屬于固廢資源循環利用
，具體涉及一種高硅赤鐵尾礦低碳高效提取高純SiO2的方法。

技術介紹

[0002]石英作為一種應用極其廣泛的工業礦物原料，具有化學性質穩定、絕緣性好、耐高溫等特點，廣泛應用于玻璃制品、耐火材料、陶瓷、半導體和太陽能等領域。天然石英的主要成分為SiO2，其中常含有少量雜質成分如：A12O3、Na2O、CaO、MgO等，并有多種類型。隨著科技快速發展，我國對高純石英的需求量逐年遞增，并且供不應求。總雜質含量低于20ppm的高純石英原料每噸價格高達幾萬元甚至十幾萬元人民幣。每年我國都需要從國外進口大量的高純石英，這給國民經濟帶來了嚴重壓力。
[0003]隨著資源需求增加，礦產資源也不斷地開發利用，我國尾礦數量龐大。我國是鋼鐵生產大國，每年開采殘留鐵尾礦有數百萬噸。鐵尾礦長期堆疊，占用了大量的土地，使礦區周邊的環境受到污染，需要大量的資金和人力對礦庫區進行修復維護，甚至會發生尾礦庫潰壩等事故。因此，尋找一種合適的處理鐵礦石尾礦的方法迫在眉睫。目前，鐵尾礦主要用于鋪路、造磚、尾礦復墾植被、尾礦用作肥料、土壤改造劑或建生態保護區等，這些粗放型利用將導致鐵尾礦資源浪費。值得注意的是，鐵尾礦中主要礦物以石英為主，含量可達65％以上，同時含有一定量的CaO、Al2O3、MgO、Fe2O3、Fe3O4等金屬氧化物。為了有效地將鐵尾礦中的石英資源進行分離提純、回收利用，亟需提供一種從高硅鐵尾礦中提純SiO2的分離提純方法。
[0004]CN103058203B公開了一種利用超導磁分離裝置同時提取固廢中鐵硅元素的方法，利用超導高梯度磁分離裝置，添加MD
?
004及PFASSB試劑分離與提取Fe2O3和SiO2。該專利技術添加PFASSB會引入新的雜質，致使SiO2含量降低，并且產生額外試劑費用。由于固廢中含有大量磁性或者弱磁性顆粒，超導高梯度直接磁選會產生磁絮凝現象，惡化分離效果和降低精礦回收率。此外，該專利技術沒有對SiO2粗精粉(SiO2含量<99％)進行進一步提純，獲得的SiO2粗精粉產值較低。
[0005]現有技術中高純石英砂的制備方法通常采用破碎、超聲波擦洗、多次磁選、微波加熱酸浸、浮選、干燥等工藝，使得制備的高純石英砂中鐵元素雜質能降低到0.35mg/kg以下，但其浮選會產生廢水，污染環境。針對高純石英砂尾礦的提純方法，通常采用磨礦、強磁選、酸浸、煅燒、水淬、清洗等工藝，該工藝酸浸階段需要加入浸出劑，如草酸和硫氰酸的混合物，使其成分復雜、操作繁瑣、成本昂貴；煅燒過程溫度設置復雜；水淬過程對冷卻水的溫度要求嚴格，所以工業化生產運行成本高。
[0006]綜上所述，以上現有技術都存在工藝流程復雜、污染環境以及運行成本高等問題。

技術實現思路

[0007]為了克服上述現有技術存在的缺陷，本專利技術所要解決的技術問題是高純SiO2制備
過程中工藝流程復雜、污染環境、運行成本高等技術缺陷。同時，該技術克服了超導高梯度直接磁選產生的磁絮凝現象，又解決了高硅赤鐵尾礦中石英組分如何回收利用的問題。此外，生產的高純石英能夠有效緩解我國石英礦產資源短缺問題。
[0008]為了實現上述專利技術目的，本專利技術提供了一種高硅赤鐵尾礦低碳高效提取高純SiO2的方法，包括如下步驟：
[0009]①
取赤鐵尾礦進行研磨，加水配置濃度為20
?
80kg/m3的礦漿，可以向其中加入分散劑，在超聲功率為70
?
200W條件下超聲分散1
?
4min，使礦漿中的石英與雜質顆粒有效地分散。
[0010]②
磁選：將步驟
①
分散后的礦漿進行一弱一強超導高梯度磁選分離，獲得石英粗精粉，所述石英粗精粉的SiO2含量小于99％。
[0011]③
高溫水淬：將步驟
②
磁選后的石英粗精粉在700
?
900℃下高溫焙燒4
?
6h后，進行水淬。
[0012]④
精提純：將步驟
③
水淬后的石英粗精粉進行兩次酸浸精提純，一次精提純在攪拌速度為120
?
160r/min，溫度為25
?
60℃，液固比為10
?
15:1ml/g條件下以酸洗液進行第一次酸洗，時間4
?
6h；二次精提純在攪拌速度為200
?
220r/min，溫度為60
?
80℃，液固比為5
?
6:1ml/g條件下以浸出液進行第二次酸浸，時間6
?
8h；為了確保石英浸出過程溶液中有充足的H
+
和雜質絡合離子，每隔1h向反應裝置中補加入第二次酸浸后固液體積2
?
5％的浸出液。酸洗得到SiO2質量含量大等于99％的高純SiO2。
[0013]步驟
①
所述的赤鐵尾礦中SiO2質量含量為80％以上，研磨至325目通過率80％以上；步驟
②
所述的超導高梯度磁選分離的弱磁選強度為0.5
?
0.8T，強磁選強度為4.1
?
5.0T。步驟
④
所述第一次酸洗的酸洗液為0.5mol/L的氫氟酸、3mol/L的鹽酸溶液和2mol/L的硝酸的混合物；步驟
④
所述第二次酸浸的浸出液為2mol/L的硫酸、3mol/L的鹽酸溶液和2mol/L的硝酸的混合物。
[0014]一種高純SiO2由所述的高硅赤鐵尾礦提取高純SiO2的方法制成；所述SiO2質量含量≥99％。一種高硅赤鐵尾礦低碳高效提取高純SiO2的方法在高硅赤鐵尾礦回收和利用中的應用。
[0015]上述技術方案中，優選地，所述赤鐵尾礦配制成礦漿的濃度為30
?
70％，在超聲功率為80
?
120W條件下超聲分散。
[0016]上述技術方案中，優選地，一次精提純在攪拌速度為130
?
150r/min，溫度為30
?
60℃，液固比為13:1ml/g條件下以酸洗液進行第一次酸洗，時間6h；二次精提純在攪拌速度為210r/min，溫度為70℃，液固比為6:1ml/g條件下進行第二次酸浸，時間8h，每隔1h向反應裝置中補加入第二次酸浸后固液體積5％的浸出液。
[0017]與現有技術相比，本專利技術的有益效果：
[0018]①
本專利技術采用超導耦合酸浸技術解決了高純SiO2制備過程中現有技術工藝流程復雜、污染環境、運行成本高等問題，為高硅赤鐵尾礦制備高純SiO2提供了一種新的技術；同時，開展了高硅赤鐵尾礦有價組分回收和利用，最大限度地實現尾礦資源化，能夠為企業和社會帶來顯著的經濟社會效益。
[0019]②
所制備的高純石英中SiO2品位高達99％以上，符合精制石英本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種高硅赤鐵尾礦提取高純SiO2的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
①
超聲分散：取赤鐵尾礦進行研磨，加水配置成濃度為20
?
80kg/m3的礦漿，在超聲功率為70
?
200W條件下超聲分散1
?
4min；
②
磁選：將步驟
①
分散后的礦漿進行一弱一強超導高梯度磁選分離，獲得石英粗精粉；
③
高溫水淬：將步驟
②
磁選后的石英粗精粉在700
?
900℃下高溫焙燒4
?
6h后，進行水淬；
④
精提純：將步驟
③
水淬后的石英粗精粉進行兩次酸浸精提純，一次精提純在攪拌速度為120
?
160r/min，溫度為25
?
60℃，液固比為10
?
15:1ml/g條件下以酸洗液進行第一次酸洗，時間4
?
6h；二次精提純在攪拌速度為200
?
220r/min，溫度為60
?
80℃，液固比為5
?
6:1ml/g條件下以浸出液進行第二次酸浸，時間6
?<...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉文勝，楊曉峰，楊禹，李素芹，徐連生，柴青平，李永奎，付亞峰，李紹春，董振海，谷傳寶，郭鵬輝，滿曉霏，劉劍軍，潘曉東，智慧，
申請(專利權)人：鞍鋼集團礦業有限公司，
類型：發明
國別省市：